WO1991012442A1 - Wandler-wechselgetriebe, insbesondere für schlepper - Google Patents

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WO1991012442A1
WO1991012442A1 PCT/EP1990/000248 EP9000248W WO9112442A1 WO 1991012442 A1 WO1991012442 A1 WO 1991012442A1 EP 9000248 W EP9000248 W EP 9000248W WO 9112442 A1 WO9112442 A1 WO 9112442A1
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WO
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converter
clutch
change
gearbox according
clutches
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Application number
PCT/EP1990/000248
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fritz Hurth
Siegfried Leutner
Original Assignee
Anton Schlüter München Gmbh & Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anton Schlüter München Gmbh & Co filed Critical Anton Schlüter München Gmbh & Co
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/021—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings toothed gearing combined with continuous variable friction gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H35/00—Gearings or mechanisms with other special functional features
    • F16H35/10—Arrangements or devices for absorbing overload or preventing damage by overload

Definitions

  • Converter change gearbox especially for tractors
  • the invention relates to a converter change transmission, in particular for tractors, comprising an input shaft connected to a drive door, an output shaft, and between the input shaft and output shaft: - a manual transmission with at least two switching stages, a converter, in particular a chain converter, for stepless change in ratio in the respective switching stage and at least one clutch for uncoupling the output shaft from the input shaft.
  • Stepless converter transmissions have been known for a long time.
  • chain converters egReimers chain converter or Van Dorne (DAF) chain converter with thrust link chain
  • DAF Van Dorne
  • the adjustment range of such transducers is relatively limited (eg 1: 5).
  • the adjustment range required is often larger. For example, there is an adjustment range between 2.2 km / h for tractors. and 40 km / h required.
  • the converter can be combined with a shift transmission with at least two shift stages to divide the required adjustment range into several reduced sub-ranges , the possible adjustment range of the converter. Since the proposed, in particular mechanically operating, transducers have no clutch function, a clutch for decoupling the output shaft from the input shaft must be provided The drive motor can be started when the output shaft is at rest and when the manual transmission is shifted during operation.
  • converters in particular chain converters
  • tugs with converter change gearboxes of the type mentioned at the outset have not yet appeared on the market, which may be due to the fact that these converters often become prematurely defective in harsh operating conditions.
  • torque peaks which are about 5 times the engine torque can occur, for example, when the clutch is suddenly engaged ("let jump"). Since the converter slips, for example, at 4 times the engine torque, momentary slipping of the converter is unavoidable, which leads to damage to the converter after a short time.
  • a clutch for example a clutch for the manual transmission
  • the converter is immediately set in motion by the input shaft when the engine is started.
  • the converter is not yet prepared for this, especially if the converter is to be supplied with oil pressure via a hydraulic system connected to the converter change gearbox, in order to ensure perfect functioning.
  • This oil pressure may be necessary, for example, in order to press the conical chain wheel halves against one another and in this way to ensure a reliable, non-positive connection with the converter chain. Accordingly, if the oil pressure at the start of the drive engine is currently too low, there is a risk of the converter slipping.
  • the invention has for its object a mechanically heavy-duty converter gearbox with large -3- Translation range, especially for a tractor, to be provided, which ensures reliable operation with a simple structure.
  • a converter change gear of the type mentioned at the outset in that at least one clutch is provided on both sides of the converter in the power flow for uncoupling the converter from the input shaft and from the output shaft, and in that both clutches can be actuated simultaneously. Due to these couplings on both sides, the converter can be completely decoupled from both the input shaft and the output shaft in any operating states. When the converter is later coupled, instantaneous torque peaks that occur in one of the two clutches can be absorbed by the other clutch. Due to the fact that the two clutches can be operated at the same time, the converter change gearbox is relatively easy to control.
  • one of the two-sided clutches can only be moved from its disengaged position into its engaged position with a predeterminable time delay. Due to this measure, it is particularly reliably prevented that when the other of the two-sided clutches is suddenly engaged, the resulting torque peak is absorbed by the other clutch, since the latter is still between its disengagement position and its engagement position due to the predeterminable time delay located.
  • At least one of the two-sided clutches can only be moved from its disengaged position into its engaging position when the oil pressure of a hydraulic system connected to the converter change gearbox exceeds a predeterminable value. This measure ensures when starting the engine that the converter can only be loaded when it is supplied with sufficient oil pressure by the hydraulic system. It can also be provided that the drive motor can only be started when the two-sided clutches are in their disengaged positions. When starting the converter is therefore at rest with certainty, so that it can not be damaged in spite of initially low oil pressure.
  • a part of the gear stages of the gearbox is formed by preferably co-rotating gearwheels which can optionally be connected to a gearbox shaft in a rotationally fixed manner by means of at least one clutch, in particular a multi-plate clutch.
  • This at least one clutch, in particular a multi-plate clutch is used both for switching between two gear stages and for decoupling the converter from the corresponding shaft.
  • the gearbox could be provided between the input shaft and the converter; however, the converter change-speed transmission is preferably characterized in that the input shaft in the power flow is followed in turn by a first clutch, in particular a starting clutch, the converter and the manual transmission with at least one clutch for selecting the respective shift stage and the output shaft.
  • the constantly rotating gears together with the clutch are arranged on a common auxiliary shaft, and that a manual transmission Input shaft is preferably arranged in alignment behind a manual transmission output shaft.
  • a crawler gear shift stage is provided, which can be selectively switched into the power flow of the gearbox by means of a sliding sleeve, the sliding sleeve preferably rotatingly but axially on a hollow shaft encompassing the gearbox input shaft slidably, is arranged.
  • the output side of the clutch between the input shaft and converter is rotatably coupled to a motor PTO.
  • the engine PTO consequently rotates independently of the respective rotational state of the output shaft, ie independently of the respective driving state, if the output shaft is connected to a drive axle, in particular tractor drive axle.
  • some attachments are preferably operated depending on the respective ⁇ driving condition.
  • An optional coupling of a corresponding output PTO shaft to the engine PTO shaft or to the output shaft of the manual transmission enables a sliding sleeve according to the invention.
  • the output shaft is permanently connected to a first drive axle and that a clutch is provided for the optional connection of the output shaft to a second drive axle.
  • the converter change-speed transmission according to the invention can be controlled in a variety of ways, but preference is given to manual control with a shift lever which can be moved along a shift path and which has at least two shift paths which are each associated with a shift stage comprises, the respective switching stage being changed during the transition of the shift lever from one shift path to the next shift path, and a movement of the shift lever along the shift path results in a corresponding, possibly stepless, change in the ratio of the converter.
  • these measures result in a robust, reliable type of manual control.
  • a transition lock is proposed according to the invention when the shift lever is moved from one displacement path to the other, which can only be released by disengaging the clutches on both sides of the converter. This in turn protects the converter from damage.
  • To release the transition lock preferably only the clutch pedal is to be depressed.
  • the shift lever is provided with a shift button for selectively actuating the clutch at least on one of the transducers. If, for example, the vehicle is to be stopped immediately, it is sufficient to press the switch button to disengage it - this saves having to press the clutch pedal until the converter is moved back using the switch lever and the switch lever has been moved to a neutral position between adjacent displacement paths. This reversing can take up to 2 seconds.
  • a converter change gear control can be provided to control the clutch.
  • the hydraulically or pneumatically disengageable clutches can be solenoid-controlled with the solenoid valves optionally operable by means of the shift lever.
  • the shift lever actuates a switch assigned to one of the solenoid valves when moving along the respective displacement path.
  • a proportional valve which can be controlled by the control, be arranged in a pressure fluid line connected to the clutches via the solenoid valves. This delay, already mentioned at the beginning, prevents the build-up of torque peaks which could damage the converter.
  • control closes the proportional valve as soon as the clutch pedal is pressed, and the proportional valve opens with a time delay as soon as the clutch pedal is released.
  • the proportional valve be opened by the control only when the oil pressure upstream of the proportional valve also exceeds a predetermined value.
  • a starter lock for the drive motor which acts when the clutch pedal is not depressed. This measure also helps prevent accidents that could occur when starting with the clutch accidentally engaged.
  • a rotary potentiometer coupled to the clutch pedal is proposed corresponding change in the control voltage or the control current for the proportional valve.
  • FIG. 1 shows a simplified transmission diagram of a converter change transmission according to the invention for a tractor
  • Fig. 2 is a circuit diagram of the control of the transmission according to Fig. 1;
  • Fig. 3 shows a shift lever with shift gate for actuating the control according to Fig. 2 and
  • Fig. 4 is a timing diagram to explain the function of the transmission according to the invention.
  • the converter change-speed gearbox to be described below with reference to the figures, generally designated 10, is intended for use in a tractor, in particular a tractor, even if it is also possible to use it in other vehicles.
  • the converter change gear is characterized by a compact design and reliable, low-wear function with the decisive advantage that an infinitely variable speed selection is possible over a large speed range divided into overlapping areas.
  • the forward driving range V is subdivided into a slow driving range L and a fast driving range S, the first driving range also being designated VL and from 2.2 to 11 km / h. ranges and the second range, designated VS, from 7.9 to 40 km / h. enough.
  • a reverse driving range labeled R ranges between 3.9 and 19.5 km / h.
  • a crawl gear designated KR can be engaged at a standstill with a speed range between 0.47 and 2.56 km / h. (forward) or 0.83 and 4.12 km / h (backwards).
  • a crankshaft 12 of a drive motor (not shown) (here with an output of 55 kW at 2,200 revolutions / min.) Is connected to a first clutch 14, which as a starting clutch is connected directly by a conventional clutch pedal can be actuated mechanically or hydraulically.
  • clutch 14 On the output side, clutch 14 is connected in a rotationally fixed manner to a motor PTO shaft 16 and at the same time to a gearwheel 18, which in the example shown is seated on a hollow shaft 20 encompassing shaft 16 and has 45 teeth.
  • the clutch 14 can be designed as a multi-plate clutch, in which case one of the rotating shaft disks is connected to the shaft 16 and another to the hollow shaft 20 in a rotationally fixed manner.
  • the gear wheel 18 meshes with a gear wheel 22 (34 teeth) which is connected in a rotationally fixed manner to an input shaft 24 of a stepless converter 26.
  • the converter is designed as a chain converter, for example the PIV type from Reimers, Bad Homburg.
  • a converter chain designated 28 runs over a hydraulically adjustable drive wheel 30 as well as over a hydraulically adjustable driven wheel 32.
  • Both wheels 30, 32 each consist of conical disks 34, which can be approached or separated from one another, in particular by means of oil pressure, for appropriate enlargement or Reduction of
  • the converter 26 is followed by a manual transmission 40 with the two switching stages “forward slow” (V-L), “forward fast” (V-S), “reverse” (R) and “creeper gear” (KR).
  • An input shaft 38 connected in a rotationally fixed manner to the wheel 32 of the converter 26 is aligned with a manual transmission output shaft 42.
  • the power flow from the input shaft 38 to the output shaft 42 takes place via an auxiliary shaft 50.
  • auxiliary shaft 50 On this auxiliary shaft 50, three clutches 52, 54 and 56 are arranged for the optional rotationally fixed connection of corresponding gear wheels 58 (41 teeth), 60 (65 teeth). and 62 (59 teeth) with the shaft 50.
  • the gear 58 in the area of the clutch 52 meshes continuously with a gear 64 (41 teeth) which is fixed on the input shaft 38 and is additionally marked with S in FIG. 1.
  • the gear 60 of the clutch 54 meshes continuously with a gear 66 (18 teeth), which is additionally marked with L in FIG. 1.
  • This gearwheel 66 is mounted in a rotationally fixed manner on a hollow shaft 68 encompassing the shaft 38.
  • This hollow shaft 68 can be coupled in a rotationally fixed manner to the input shaft 38 via a sliding sleeve 70, for which purpose it has to be moved from the middle neutral position shown to the left into a normal position indicated by dashed lines. In this switching position of the sliding sleeve, the driving range VL is obtained if the clutch 54 is moved into its engagement position.
  • the shift sleeve 70 couples the hollow shaft 68 to a gear wheel 72 (40 teeth) rotatably mounted on the hollow shaft, weldhes constantly to a gear wheel 74 (26 teeth) combs.
  • the latter is part of a double toothed wheel 76, which serves to engage the "creeper gear” and is additionally designated by KR in FIG. 1.
  • the other gear 78 of the double gear 76 with 49 teeth constantly meshes with a gear 80 (17 teeth), which is non-rotatably seated on the input shaft 38.
  • the clutch 56 In order to engage the reverse gear, the clutch 56 has to be moved into its engagement position, in which the gear 62 meshes with an intermediate gear 82 (39 teeth), which in turn meshes with a gear 84 (R), which is arranged on the hollow shaft 68 in a rotationally fixed manner, R (27 Teeth) engages.
  • the normal reverse driving range (3.9 to 19.5 km / h) results; in the switch position "creeper gear" of the sliding sleeve 70, the driving range is 0.82 to 4.12 km / h (reverse).
  • this is formed with a gear 86 (53 teeth) which constantly meshes with a gear 88 (29 teeth) of the auxiliary shaft 50.
  • the latter gear wheel is connected directly or via an intermediate gear wheel to a gear wheel 90 (67 teeth), which can be selectively rotatably connected to a shaft 94 leading to the front axle by means of a further clutch 92.
  • all-wheel drive can be optionally implemented.
  • the manual transmission 40 described above is quite compact since all the gears (without creeper gear) are only arranged on two adjacent shaft axes. Synchronizations are not necessary.
  • a second sliding sleeve 96 allows the optional coupling of a shaft 100 to the engine PTO (left position, labeled “engine PTO”); in the right-hand position labeled “PTO shaft”, the sliding sleeve 96, which is arranged on the shaft 100 so as to be non-rotatable but axially displaceable, couples a gear wheel 102 (27 teeth) attached to the sliding sleeve to the gear wheel 86 on the output shaft 42.
  • the shaft 100 is optionally connected to a coaxial double gear 106 via a further sliding sleeve 104
  • Gears 108 (18 teeth) and 110 (28 teeth) can be connected and alternatively with a double gear 112, one of which gear 114 (28 teeth) meshes with a gear 116 (21 teeth) of the sliding sleeve 104 and the other gear 118 (31 teeth) constantly meshes with the gear 108.
  • a manual control is provided with a shift lever 130 indicated in FIG. 3, which can be moved along a shift link 132.
  • Three displacement paths 134, 136 and 138 are provided, which are each assigned to the switching stages VS, VL and R of the manual transmission 40.
  • the three displacement paths run parallel and at a distance next to each other at the same height.
  • the displacement path 134 is assigned to the switching position VS and therefore allows the vehicle speed to be varied continuously between 7.9 and 40.0 km / h, as can be seen from the scale provided on the shifting gate.
  • the displacement path 136 is assigned to the switching stage VL with a speed variation range between 2.2 and 11.0 km / h.
  • the displacement path 138 is finally assigned to the switching stage R with a speed range of 3.9 to 19.5 km / h. (backward).
  • the two lower ends of the displacement paths 136 and 138 are connected to one another by a horizontal transition path 140.
  • the displacement path 136 goes in the range of about 7.9 km / h.
  • a step-like transition path 142 which opens into the lower end of the displacement path 134.
  • the respective switching stage is activated when the desired displacement path is selected by means of appropriate switches to be actuated by the switching lever.
  • switches to be actuated electromagnetically they trigger a corresponding control pulse.
  • the clutches 52, 54, 56 are actuated hydraulically - in this case, these clutches are assigned solenoid valves 152, 154 and 156, which control the oil pressure applied to the clutch clutches and which can be controlled via electrical switches 162, 164, 166 .
  • Switch 162 which controls clutch 52 via solenoid valve 152, is closed when shift lever 130 is in displacement 134.
  • the switch 164 controlling the clutch 54 via the solenoid valve 154 is actuated by the shift lever 130 in the displacement 136.
  • the switch 166 is actuated by the shift lever 130 in the displacement path 138 in order to restrict this Clutch 56 assigned to reverse gear via the solenoid valve 156.
  • the switch 173 In its upper position, the switch 173 connects a line section 176 to a voltage terminal 178 labeled D +, to which a voltage generated when the engine is running is present.
  • line 176 there is a double switch 180, which is oil pressure-actuated and only changes to a contact closing position when a predeterminable oil pressure value of the hydraulic system supplying the converter change gear 10 with pressure oil is exceeded.
  • Further pressure oil consumers such as the all-wheel clutch 92 and possibly a differential lock 193, are connected to the 18 bar output connection 198 of the unit 190 and are controlled by solenoid valves 194, 196.
  • a proportional valve 200 is also connected to the connection 198 of the unit 190, the output oil pressure of which can be varied between 0 and 18 bar in proportion to an electrical control current or an electrical control voltage.
  • the electrical actuating part 202 of the proportional valve 200 is provided with an input terminal 204, at which an electrical control line 206 ends; an output terminal 208 is connected to ground 211 via a line section 210.
  • each solenoid valve 154, 152, 156 is connected to their pressure oil inlet at corresponding branch points 214 and 216; On the pressure delta output side, each solenoid valve 154, 152, 156 is exclusively with the associated clutch 54 or 52 baw. 56 connected.
  • the electrical control line 206 connects the connection 204 of the valve 200 to a connection terminal 218, to which the battery voltage, for example of + 15V, is constantly present.
  • Terminal 218 is followed in line 206 by an electromagnetically actuable switch 220, which receives its control voltage from line 176.
  • the electrical control part of the switch 220 is in the , "_, _,” PCT / EP90 / 00248
  • the switch 220 is followed by a further switch 226, which is normally in its closed position indicated by dashed lines in FIG. 2 with a continuous line 206.
  • the switch 226, on the other hand, is opened when a special switch is actuated, in particular in the form of a switch button 228, at the upper end of the shift lever 130.
  • a branch line 232 leads from a supply a branching point 230 of the line 206, which leads to the individual, already mentioned switches 162,164,166 for actuating the solenoid valves 152,154,156.
  • a branching potentiometer 233 which can be actuated by clutch pedal 174, follows branching point 230 in line 206, so that when the clutch is “released”, an increasingly greater voltage at the proportional valve and thus an increasingly higher oil pressure at couplings 52, 54 , 56 results.
  • the function of the control according to the figures 2 and 3 are briefly explained below, unless already apparent from the foregoing.
  • a starter lock 240 connected to the switch 173 ensures that the engine can only be started when the clutch pedal 174 is depressed. Since all of the clutches 14, 52, 54, 56 are in their disengaged position when the clutch pedal 174 is depressed, the converter 26 is decoupled on the input and output sides, so that it remains at rest even when the engine is starting. The converter can therefore not be damaged by low system oil pressure.
  • Switch 220 assumes its open position. There is therefore no control voltage at connection 204 of the proportional valve, so that the output oil pressure of the proportional valve 200 is also zero bar. All of the clutches 52, 54, 56 are therefore disengaged, so that the converter 26 is never operated under load when the oil pressure is too low.
  • the switch lever 30 must be moved from one of the two neutral positions denoted by N in FIG. 3 to the respectively desired displacement path.
  • the shift lever 130 is blocked in the respective neutral position N by means of the lock 170 or 172, which is only released when that
  • Clutch pedal 174 is fully depressed.
  • the two locks 170, 172 receive corresponding ones Control voltage, namely starting from the connection 178 via the switch 173 in its lower switching position and via the lower switch 250 of the oil pressure-operated double switch 242 (see also FIG. 2).
  • the shift lever 130 is moved into the desired displacement path, e.g. pushed the displacement path 136, in which it closes the switch 164.
  • the switch 173 goes into its upper switch position, so that the control voltage is applied to the relay of the switch 220 and the switch closes. Since the switch 226 is also normally closed, a control voltage corresponding to the rotary potentiometer position and thus the clutch pedal position is now present at the proportional valve 200.
  • the clutch pressure P of the clutch 14 is plotted against the time in the upper half A and the clutch pressure of the clutch 52, 54, 56 in each case also plotted against the time in the lower half. It is assumed that both clutches are in their engagement position with maximum clutch pressure P.
  • the clutch pedal 174 is pressed with a corresponding drop in the clutch pressure in the clutch 14.
  • the respective clutch 52, 54, 56 is also immediately moved into its disengaged position with a minimum clutch pressure, since depressing the clutch pedal 174 interrupts the line 176 through the appropriate
  • the switch 220 also opens and the control voltage at the solenoid valve 152, 154, 156 in question immediately becomes zero. The corresponding valve closes - the clutch opens.

Abstract

Ein Wandler-Wechselgetriebe (10), insbesondere für Schlepper, umfasst eine Eingangswelle (12), eine Ausgangwelle (42), ein Schaltgetriebe (40) mit wenigstens zwei Stufen, einen Wandler (26), insbesondere Kettenwandler, für stufenlose Übersetzungsänderung in der jeweiligen Schaltstufe und wenigstens eine Kupplung (41) zum Abkuppeln der Ausgangswelle (42) von der Eingangswelle (12). Um Beschädigungen des Wandlers (26) aufgrund von Drehmomentspitzen zuverlässig auszuschliessen, wird vorgeschlagen, dass im Kraftfluss beidseits des Wandlers (26) jeweils weinigstens eine Kupplung (14, 52, 54, 56) vorgesehen ist zum Abkuppeln des Wandlers (26) von der Eingangswelle (12) und von der Ausgangswelle (42), und dass beide Kupplungen (14 und 52, 54, 56) gleichzeitig betätigbar sind.

Description

Wandler-Wechselgetriebe, insbesondere für Schlepper
Die Erfindung betrifft ein Wandler-WechseIgetriebe, insbesondere für Schlepper, umfassend eine mit einem Antriebs-ϊ€αtor verbundene Eingangs¬ welle, eine Ausgangswelle, und zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle: - ein Schaltgetriebe mit wenigstens zwei Schaltstufen, einen Wandler, insbesondere Kettenwandler, für stufenlose überSetzungsänderung in der jeweiligen Schaltstufe und wenigstens eine Kupplung zum Abkuppeln der Ausgangs- welle von der Eingangswelle.
Stufenlos arbeitende Wandlergetriebe sind seit langem bekannt. Bei höheren Antriebsleistungen werden Ketten¬ wandler (z.B.Reimers-Kettenwandler oder Van Dorne (DAF) - Kettenwandler mit Schubglieder-Kette,) eingesetzt, bei welchen häufig eine hydraulische Verstellung des Abstandes der konischen Kettenrad-Hälften vorgesehen ist. Der Verstellbereich derartiger Wandler ist relativ stark begrenzt (z.B. 1 : 5). Der erforderliche Verstellbereich ist jedoch häufig größer. So ist be Schleppern bei¬ spielsweise ein Verstellbereich zwischen 2,2 km/Std. und 40 km/Std. erforderlich. Um auch bei derartigen Anwen¬ dungsfällen Kettenwandler•mit ihrer- vorteilhaften stufen¬ losen Übersetzungsänderung bei relativ einfachem Aufbau einsetzen zu können, kann der Wandler mit einem Schaltge¬ triebe mit wenigstens zwei Schaltstufen kombiniert werden zur Aufteilung des geforderten Verstellbereichs in mehrere reduzierte Teilbereiche entspreche d, dem möglichen Ver¬ stellbereich des Wandlers. Da die vorgesehenen, insbeson- dere mechanisch arbeitenden Wandler keine Kupplungsfunk¬ tion haben, ist eine Kupplung zum Abkuppeln der Ausgangs¬ welle von der Eingangswelle vorzusehen^ die sowohl ein Starten des Antriebsmotors bei ruhender Ausgangswelle als auch beim Schalten des Schaltgetriebes während des Be¬ triebs erlaubt.
Obwohl, wie bereits erwähnt, Wandler, insbesondere Ket¬ tenwandler, für stufenlose Übersetzungsänderungen seit langem bekannt sind, sind Schlepper mit Wandler-Wechsel¬ getriebe der eingangs genannten Art bislang noch nicht auf dem Markt erschienen, was möglicherweise darauf zurückzu- führen ist, daß diese Wandler bei rauhen Einsatzbedin¬ gungen häufig vorzeitig defekt werden. Bei den hohen Drehmomenten und Trägheitsmomenten von Schleppergetrieben können beispielsweise bei schlagartigem Einrücken der Kupplung ("springen lassen") Drehmomentspitzen auftreten, die etwa das 5-fache des Motordrehmoments sind. Da der Wandler beispielsweise bereits bei 4-fachem Motormoment durchrutscht, ist ein momentanes Durchrutschen des Wand¬ lers unvermeidlich, welches bereits nach kurzer Zeit zu einer Beschädigung des Wandlers führt. Ist lediglich auf der Abtriebsseite des Wandlers eine Kupplung, beispiels¬ weise Schaltkupplung für das Schaltgetriebe, vorgesehen, so wird beim Motorstart der Wandler sogleich durch die Eingangswelle in Bewegung gesetzt. Hierfür ist der Wandler jedoch bei vielen Bauarten noch nicht vorbereitet, insbe- sondere dann, wenn der Wandler über ein an das Wandler- Wechselgetriebe angeschlossenes Hydrauliksystem mit Öldruck zu versorgen ist, um einwandfreie Funktion zu gewährleisten. Dieser Öldruck kann beispielsweise erfor¬ derlich sein, um die konischen Kettenradhälften gegenein- ander zu drücken und auf diese Weise eine zuverlässige kraftschlüssige Verbindung mit der Wandlerkette sicherzu¬ stellen. Ist dementsprechend der Öldruck beim Start des Antriebsmotors momentan zu gering, so besteht die Gefahr des Durchrutschens des Wandlers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mechanisch hochbelastbares Wandler-Wechselgetriebe mit großem -3- ÜberSetzungsbereich, insbesondere für einen Schlepper, bereitzustellen, welches bei einfachem Aufbau zuverlässige Funktion gewährleistet.
Diese Aufgabe wird bei einem Wandler-Wechselgetriebe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß im Kraftfluß beidseitig des Wandlers jeweils wenigstens eine Kupplung vorgesehen ist zum Abkuppeln des Wandlers von der Ein¬ gangswelle und von der Ausgangswelle, und daß beide Kupplungen gleichzeitig betütigbar sind. Aufgrund dieser beidseitigen Kupplungen kann, der Wandler in beliebigen Betriebszuständen vollständig sowohl von der Eingangswelle als auch von der Ausgangswelle abgekoppelt werden. Beim späteren Ankoppeln des Wandlprs können momentane Drehmo- mentspitzen, die bei einer der beiden Kupplungen auftre¬ ten, von der anderen Kupplung aufgefangen werden. Aufgrund der gleichzeitigen Betätigbarkeit der beiden Kupplungen ergibt sich eine relativ einfache Steuerung des Wandler- Wechselgetriebes.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß eine der beidseitigen Kupplungen nur mit einer vor¬ gebbaren Zeitverzögerung aus ihrer Ausrück-Stellung in ihre Einrück-Stellung bewegbar ist. Aufgrund dieser Maßnahme wird besonders zuverlässig verhindert, daß dann, wenn die jeweils andere der beidseitigen Kupplungen schlagartig eingerückt wird, die sich daraus ergebende Drehmomentspitze von der anderen Kupplung aufgefangen wird, da diese sich noch zwischen ihrer Ausrückstellung und ihrer Einrückstellung aufgrund der vorgebbaren Zeit¬ verzögerung befindet.
Ferner wird vorgeschlagen, daß wenigstens eine der bei¬ derseitigen Kupplungen erst dann aus ihrer Ausrückstellung in ihre Einrückstellung bewegbar ist, wenn der Öldruck eines an das Wandler-Wechselgetriebe angeschlossenen Hydrauliksystems einen vorgebbaren Wert überschreitet. Diese Maßnahme stellt beim Motorstart sicher, daß erst dann der Wandler belastet werden kann, wenn dieser mit ausreichendem Öldruck vom Hydrauliksystem versorgt wird. Hierbei kann zudem vorgesehen sein, daß der Antriebsmotor nur dann gestartet werde kann, wenn die beiddseitigen Kupplungen sich in ihren Ausrückstellungen befinden. Beim Starten ist der Wandler demzufolge mit Sicherheit in Ruhe, so daß er trotz anfänglich niedrigem Öldruck keinesfalls beschädigt werden kann.
Um auch beim Sσhaltstufenwechsel mit Sicherheit Drehmo¬ mentspitzen vom Wandler fernzuhalten, wird vorgeschlagen, daß ein Schaltstufenwechsel nur dann möglich ist, wenn die beidseitigen Kupplungen sich in ihren Ausrückstellungen befinden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Teil der Schaltstufen des Schaltgetriebes von vor¬ zugsweise mitlaufenden Zahnrädern gebildet ist, die wahlweise mittels wenigstens einer Schalt-Kupplung, insbesondere Lamellen-Schalt-Kupplung, mit einer Getrie¬ bewelle drehfest verbindbar sind. Diese wenigstens eine Schaltkupplung, insbesondere Lamellen-Schaltkupplung, dient also sowohl dem Umschalten zwischen zwei Schaltstu- fen als auch dem Abkuppeln des Wandlers von der entspre¬ chenden Welle. Das Schaltgetriebe könnte zwischen Ein¬ gangswelle und Wandler vorgesehen sein; bevorzugt ist das Wandler-Wechselgetriebe jedoch dadurch gekennzeichnet, daß auf die Eingangswelle im Kraftfluß der Reihe nach eine erste Kupplung, insbesondere Anfahrkupplung, der Wandler und das Schaltgetriebe mit wenigstens einer Schaltkupplung zur Anwahl der jeweiligen Schaltstufe sowie die Ausgangs¬ welle folgen.
Ferner kann vorgesehen sein, daß die ständig mitlaufenden Zahnräder samt Schaltkupplung auf einer gemeinsamen Nebenwelle angeordnet sind, und daß eine Schaltgetriebe- Eingangswelle hinter einer Schaltgetriebe-Ausgangswelle vorzugsweise fluchtend angeordnet ist. Dies ergibt eine vorteilhaft kompakte Bauform mit geringer Axiallänge. Dieser Vorteil bleibt auch dann erhalten, wenn eine Kriechgang-Schaltstufe vorgesehen ist, welche mittels einer Schiebe-Muffe wahlweise in den Kraftfluß des Schaltgetriebes einschaltbar ist, wobei die Schiebe-Muffe vorzugsweise auf einer die Getriebe-Eingangswelle umgrei¬ fenden Hohlwelle drehfest, jedoch axial verschiebbar, angeordnet ist.
Zum Betrieb von Anbaugeräten, insbesondere Schlepper-An¬ baugeräten, kann vorgesehen sein, daß die Ausgangsseite der Kupplung zwischen Eingangswelle und Wandler mit einer Motorzapfwelle drehfest verkoppelt ist. Die Motorzapfwelle dreht demzufolge unabhängig Vom jeweiligen Drehzustand der Ausgangswelle, d.h. unabhängig vom jeweiligen Fahrtzu¬ stand, falls die Ausgangswelle an eine Antriebsachse, insbesondere Schlepperantriebsachse, angeschlossen ist. Manche Anbaugeräte werden jödoch bevorzugt in Abhängigkeit vom jeweiligen Fahrtzustand■betrieben. Eine wahlweise Verkopplung einer entsprechenden Ausgangs-Zapfwelle mit der Motor-Zapfwelle oder mit der Ausgangswelle des Schaltgetriebes ermöglicht erfindungsgemäß eine Schiebe- muffe.
Zum wahlweisen Vierrad-Antrieb kann vorgesehen sein, daß die Ausgangswelle ständig mit einer ersten Antriebsachse verbunden ist, und daß eine Schaltkupplung vorgesehen ist zur wahlweisen Verbindung der Augangswelle mit einer zweiten Antriebsachse.
Die Steuerung des erfindungsgemäßen Wandler-Wechsel¬ getriebes kann in vielfältiger Art erfolgen, bevorzugt ist jedoch die Handsteuerung mit einem Schalthebel, welcher längs eines Schaltweges bewegbar ist, der wenigstens zwei jeweils einer Schaltstufe zugeordnete Verschiebwege umfaßt, wobei beim Übergang des Schalthebels von einem Verschiebeweg zum nächsten Verschiebeweg die jeweilige Schaltstufe gewechselt wird, und eine Bewegung des Schalthebels längs des Schiebewegs eine entsprechende, ggf. stufenlose, Übersetzungsänderung des Wandlers zur Folge hat. Diese Maßnahmen ergeben bei ergonomisch gün¬ stiger Bedienbarkeit eine robuste zuverlässige Art der Handsteuerung.
um Fehlbedienungen, insbesondere einen Schaltstufenwechsel ohne Ausrücken der beiden Kupplungen, unter allen Umstän¬ den zu verhindern, wird erfindungsgemäß eine Übergangs¬ sperre beim Übergang des Schalthebels von einem Verschiebeweg zum anderen vorgeschlagen, welche nur durch Auskuppeln der Kupplungen beidseits des Wandlers lösbar ist. Hierdurch wird wiederum der Wandler vor Beschädi¬ gungen geschützt. Zum Lösen der Übergangssperre ist bevorzugt lediglich das Kupplungspedal zu treten.
Zur Erhöhung des Bedienungskomforts kann vorgesehen sein, daß der Schalthebel mit einem Schaltknopf zur wahlweisen Betätigung der Kupplung wenigstens auf einer des Wandlers versehen ist. Soll beispielsweise sofort angehalten werden, so genügt es, zum Auskuppeln den Schaltknopf zu betätigen - man erspart sich also das Treten des Kupp¬ lungspedals solange, bis der Wandler mit Hilfe des Schalthebels zurückgefahren und der Schalthebel in eine Neutralstellung zwischen benachbarten Verschiebewegen bewegt worden ist. Dieses Zurückfahren kann bis zu 2 Sekunden Zeit benötigen.
Zur Ansteuerung der Schaltkupplungen kann eine Wandler- Wechselgetriebe-Steuerung vorgesehen sein. Die hydraulisch oder pneumatisch ausrückbaren Schaltkupplungen können magnetventilgesteuert sein mit wahlweiser Betätigbarkeit der Magnetventile mittels des Schalthebels. Um die Zu¬ schaltung des betreffenden Magnetventils sicherzustellen, wird vorgeschlagen, daß der Schalthebel bei Verschiebung längs des jeweiligen Verschiebewegs jeweils einen einem der Magnetventile zugeordneten Schalter betätigt.
Um mit baulich einfachen Mitteln die zwangsweise verzö¬ gerte Zuschaltung der Schaltkupplungen sicherzustellen, wird vorgeschlagen, daß in einer an die Schaltkupplungen über die Magnetventile angeschlossenen Druck-Fluidleitung ein Proportionalventil angeordnet ist, welches von der Steuerung ansteuerbar ist. Diese bereits eingangs erwähnte Verzögerung verhindert den Aufbau von Drehmomentspitzen, die den Wandler beschädigen könnten.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist hierbei vorgesehen, daß die Steuerung das Proportionalventil schließt, sobald das Kupplungspedal gedrückt ist, und das Proportionalventil mit Zeitverzögerung öffnet, sobald das Kupplungspedal gelöst ist.
Um beim Start des Antriebsmotors sicherzustellen, daß erst nach Aufbau eines ausreichenden Öldrucks der Wandler belastet wird, wird vorgeschlagen, daß das Proportional¬ ventil erst dann von der Steuerung geöffnet wird, wenn auch der Öldruck vor dem Proportionalventil einen vorgegebbaren Wert übersteigt. Um ferner beim Anlasen sicherzustellen, daß der Wandler anfäglich ruht, wird eine Anlaßsperre für den Antriebsmotor vorgeschlagen, die bei nicht gedrücktem Kupplungspedal wirkt. Diese Maßnahme trägt auch zur Verhütung von Unfällen bei, die beim Starten mit versehentlich eingerückter Kupplung auftreten könnten.
Um auch die Schaltkupplungen "gefühlvoll" mittels des Kupplungspedals, ggf. mit der erwähnten Zeitverzögerung, betätigen zu können, wird ein mit dem Kupplungspedal gekoppeltes Drehpotentiometer vorgeschlagen zur entsprechenden Veränderung der Steuerspannung bzw. des Steuerstroms für das Proportionalventil.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung an einem bevorzugten Ausführungsbeipiel erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein vereinfachtes Getriebeschema eines erfindungsgemäßen Wandler-Wechselgetriebes für einen Schlepper;
Fig. 2 ein Schaltschema der Steuerung des Getriebes gemäß Fig. 1;
Fig. 3 ein Schalthebel mit Schaltkulisse zur Betätigung der Steuerung gemäß Fig. 2 und
Fig. 4 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Funktion des erfindungsgemäßen Getriebes.
Das im folgenden an Hand der Figuren zu beschreibende Wandler-Wechselgetriebe, allgemein mit 10 bezeichnet, ist für den Einsatz in einem Schlepper, insbesondere Acker¬ schlepper, vorgesehen, wenn auch der Einsatz bei anderen Fahrzeugen möglich ist. Das Wandler-Wechselgetriebe zeichnet sich durch kompakte Bauform und zuverlässige verschleißarme Funktion aus mit dem entscheidenden Vor¬ teil, daß über einen großen, in einander überlappende Bereiche unterteilten Geschwindigkeitsbereich eine stu- fenlose Geschwindigkeitswahl möglich ist. So ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Unterteilung des Vorwärtsfahrbereichs V in einen Langsamfahrbereich L und einen Schnellfahrbereich S vorgesehen, wobei ersterer Fahrbereich auch mit V-L bezeichnet ist und von 2,2 bis 11 km/Std. reicht und der zweite, mit V-S bezeichnete Bereich von 7,9 bis 40 km/Std. reicht. Ein mit R bezeichneter Rückwärtsfahrbereich reicht zwischen 3,9 und 19,5 km/Std. Zusätzlich kann in den Schaltstufen V-L und V-R im Still¬ stand ein mit KR bezeichneter Kriechgang zugeschaltet werden mit einem Geschwindigkeitsbereich zwischen 0,47 und 2,56 km/Std. (vorwärts) bzw. 0,83 und 4,12 km/Std. (rück- wärts) .
Gemäß dem Getriebeschema in Fig. 1 ist eine Kurbelwelle 12 eines nicht weiter dargestellten Antriebs-Motors (hier mit einer Leistung von 55 kW bei 2.200 Umdrehungen/Min.) an eine erste Kupplung 14 angeschlossen, die als Anfahrkupp¬ lung durch ein übliches Kupplungspedal unmittelbar mecha¬ nisch oder hydraulisch betätigbar ist. Ausgangsseitig ist die Kupplung 14 mit einer Motorzapfwelle 16 drehfest verbunden sowie gleichzeitig mit einem Zahnrad 18, welches im dargestellten Beispiel auf einer die Welle 16 umgrei¬ fenden Hohlwelle 20 sitzt und 45 Zähne aufweist. Die Kupplung 14 kann als Lamellenkupplung ausgebildet sein, wobei dann eine der drehenden Wellenscheiben mit der Welle 16 und eine andere mit der Hohlwelle 20 drehfest verbunden ist. Das Zahnrad 18 kämmt mit einem Zahnrad 22 (34 Zähne), welches drehfest mit einer Eingangswelle 24 eines stufen¬ losen Wandlers 26 verbunden ist. Der Wandler ist als Kettenwandler ausgebildet, beispielsweise der Type PIV der Firma Reimers, Bad Homburg. Eine mit 28 bezeichnete Wandlerkette läuft über ein hydraulisch verstellbares Antriebsrad 30 sowie über ein hydraulisch verstellbares Abtriebsrad 32. Beide Räder 30,32 bestehen jeweils aus konischen Scheiben 34, die, insbesondere mittels Öldruck, einander genähert bzw. voneinander entfernt werden können zur entsprechenden Vergrößerung bzw. Reduzierung des
Berührungshalbkreises zwischen Wandlerkette 28 und Rad 30 bzw. 32. Aufgrund der vorgegebenen Kettenlänge sowie des vorgegebenen Achsabstandes der Räder 30 und 32 werden bei Annäherung der Scheiben 34 des Rads 30 die Scheiben 34 des Rads 32 dementsprechend voneinander entfernt. In Fig. 1 sind zu den beiden Rädern 30 und 32 führende Hydraulik- Anschlußleitungen mit 36 bezeichnet und lediglich abgebrochen dargestellt. Das stufenlose einstellbare Übersetzungsverhältnis reicht von 0,45 bis 2,24.
Im Kraftfluß vom Antriebsmotor aus folgt auf den Wandler 26 ein Schaltgetriebe 40 mit den bereits erwähnten beiden Schaltstufen "vorwärts langsam" (V-L) , "vorwärts schnell" (V-S), "rückwärts" (R) und "Kriechgang" (KR). Eine mit dem Rad 32 des Wandlers 26 drehfest verbundene Eingangswelle 38 fluchtet mit einer Schaltgetriebe-Ausgangswelle 42. Letztere ist über ein Kegelgetriebe 44 (mit Kegelritzel 46 an der Welle 42 und Tellerrad 48) unmittelbar mit einer Hinterachswelle (= Hinterachse) verkoppelt.
Der Kraftfluß von der Eingangswelle 38 auf die Ausgangs- welle 42 erfolgt über eine Nebenwelle 50. Auf dieser Nebenwelle 50 sind drei Schaltkupplungen 52,54 und 56 angeordnet zur wahlweisen drehfesten Verbindung entspre¬ chender Zahnräder 58 (41 Zähne), 60 (65 Zähne) und 62 (59 Zähne) mit der Welle 50. Das Zahnrad 58 im Bereich der Schaltkupplung 52 kämmt ständig mit einem Zahnrad 64 (41 Zähne) , welches drehfest auf der Eingangswelle 38 sitzt und in Fig. 1 mit S zusätzlich gekennzeichnet ist. Durch Bewegen der Schaltkupplung 52 in ihre Einrückstellung wird demzufolge der Fahrbereich "vorwärts-schnell" (V-S) zugeschaltet.
Das Zahnrad 60 der Schaltkupplung 54 kämmt ständig mit einem Zahnrad 66 (18 Zähne), welches in Fig. 1 zusätzlich mit L gekennzeichnet ist. Dieses Zahnrad 66 ist drehfest auf einer die Welle 38 umgreifenden Hohlwelle 68 ange¬ bracht. Diese Hohlwelle 68 kann über eine Schiebemuffe 70 drehfest mit der Eingangswelle 38 verkoppelt werden, wozu es aus der dargestellten mittleren Neutralstellung nach links in eine strichliert angedeutete Normalstellung zu bewegen ist. In dieser Schaltstellung der Schiebemuffe ergibt sich der Fahrbereich VL, sofern die Schaltkupplung 54 in ihre Einrückstellung bewegt ist. Wird dagegen die Schiebemuffe 70 nach rechts in ihre mit "Kriechgang" bezeichnete, ebenfalls strichliert angedeutete Schalt¬ stellung bewegt, so koppelt die Schaltmuffe 70 die Hohl¬ welle 68 mit einem auf der Hohlwelle drehbar gelagerten Zahnrad 72 (40 Zähne), weldhes ständig mit einem Zahnrad 74 (26 Zähne) kämmt. Letzteres ist Teil eines Doppelzahn¬ rads 76, welches dem Zuschalten des "Kriechgangs" dient und in Fig. 1 zusätzlich mit K-R bezeichnet ist. Das andere Zahnrad 78 des Doppelzahnrads 76 mit Zähnezahl 49 kämmt ständig mit einem Zahnrad 80 (17 Zähne), welches drehfest auf der Eingangwelle 38 sitzt. Entsprechend den Zahnzahlverhältnissen der Zahnräder 80,78,74 und 72 ergibt sich eine untersetzte Drehbewegung der Hohlwelle 68 in der Position "Kriechgang" der Schiebemuffe 70.
Um den Rückwärtsgang einzulegen, ist die Schaltkupplung 56 in ihre Einrückstellung zu bewegen, in der das Zahnrad 62 mit einem Zwischen- Zahnrad 82 (39 Zähne) kämmt, welches wiederum in ein mit R bezeichnetes, drehfest auf der Hohlwelle 68 angeordnetes Zahnrad 84 (27 Zähne) eingreift. In der Normalstellung der Schiebemuffe ergibt sich der normale Rückwärtsfahrbereich (3,9 bis 19,5 km/Std.); in der Schaltstellung "Kriechgang" der Schiebemuffe 70 erhält man den Fahrbereich 0,82 bis 4,12 km/Std (rückwärts).
Zum Antrieb der Ausgangswelle 42 ist diese mit einem Zahnrad 86 (53 Zähne) ausgebildet, welches ständig in ein Zahnrad 88 (29 Zähne) der Nebenwelle 50 eingreift. Letz¬ teres Zahnrad ist unmittelbar oder über ein Zwischenzahn- rad mit einem Zahnrad 90 (67 Zähne) verbunden, welches mittels einer weiteren Schaltkupplung 92 wahlweise dreh¬ fest mit einer zur Vorderachse führenden Welle 94 ver¬ bindbar ist. Auf diese Weise läßt sich Allrad-Antrieb wahlweise realisieren.
Das vorstehend beschriebene Schaltgetriebe 40 baut ziem¬ lich kompakt, da sämtliche Zahnräder (ohne Kriechgang) lediglich auf zwei nebeneinanderliegenden Wellenachsen angeordnet sind. Synchronisierungen sind nicht erforder¬ lich.
Eine zweite Schiebemuffe 96 erlaubt die wahlweise Ankopp- lung einer Welle 100 an die Motorzapfwelle (linke, mit "Motorzapfwelle" bezeichnete Stellung) ; in der mit "Weg- zapfwelle" bezeichneten rechten Stellung verkoppelt die drehfest, jedoch axial verschiebbar auf der Welle 100 angeordnete Schiebemuffe 96 ein an der Schiebemuffe angebrachtes Zahnrad 102 (27 Zähne) mit dem Zahnrad 86 an der Ausgangswelle 42.
Die Welle 100 ist über eine weitere Schiebemuffe 104 wahlweise mit einem koaxialen Doppelzahnrad 106 mit
Zahnrädern 108 (18 Zähne) und 110 (28 Zähne) verbindbar und alternativ mit einem Doppelzahnrad 112, dessen eines Zahnrad 114 (28 Zähne) mit einem Zahnrad 116 (21 Zähne) der Schiebemuffe 104 kämmt und deren anderes Zahnrad 118 (31 Zähne) ständig mit dem Zahnrad 108 kämmt.
Mit den beiden Zahnrädern 108 und 110 kämmen wiederum ständig koaxial zu einer Ausgangsachse 120 angeordnete Zahnräder 122 (66 Zähne) und 124 (56 Zähne), die wahlweise über eine weitere Schaltmuffe 126 drehfest mit der Welle 120 verkoppelbar sind.
Zur Bedienung des Wander-Wechselgetriebes 10 gemäß Fig. 1 ist eine Handsteuerung vorgesehen mit einem in Fig. 3 angedeuteten Schalthebel 130, welcher längs einer Schalt¬ kulisse 132 bewegbar ist. Es sind drei Verschiebewege 134,136 und 138 vorgesehen, die den Schaltstufen V-S, V-L und R des Schaltgetriebes 40 jeweils zugeordnet sind. Die drei Verschiebewege verlaufen parallel und mit Abstand nebeneinander jeweils auf gleicher Höhe. Der Verschiebeweg 134 ist der Schaltstellung V-S zugeordnet und erlaubt daher eine stufenlose Variation der Fahrgeschwindigkeit zwischen 7,9 und 40,0 km/Std., wie aus der an der Schalt¬ kulisse vorgesehenen Skala hervorgeht. Dementsprechend ist der Verschiebeweg 136 der Schaltstufe V-L zugeordnet mit Geschwindigkeitsvariations-Bereich zwischen 2,2 und 11,0 km/Std. Der Verschiebeweg 138 schließlich ist der Schalt¬ stufe R zugeordnet mit Ge-schwindigkeitsbereich 3,9 bis 19,5 km/Std. (rückwärts).
Die beiden unteren Enden der Verschiebewege 136 und 138 sind durch einen horizontalen Übergangsweg 140 miteinander verbunden. Dagegen geht vom Verschiebeweg 136 im Bereich von etwa 7,9 km/Std. ein stufenartiger Übergangsweg 142 ab, welcher am unteren Ende des Verschiebewegs 134 in diesen einmündet. Auf diese Weise kann im wesentlichen ruckfrei von der Schaltstellung V-L (bei 7,9 km/Std.) in die Schaltstellung V-S übergegangen werden (auch hier bei 7,9 km/Std. ).
Die Zuschaltung der jeweiligen Schaltstufe bei Anwahl des gewünschten Verschiebewegs erfolgt über entsprechende, durch den Schalthebel zu betätigende Schalter. Bei elek¬ tromagnetisch zu betätigenden Schaltkupplungen lösen diese einen entsprechenden Steuerimpuls aus. Im Ausführungsbei- spiel gemäß Fig. 2 werden die Kupplungen 52,54,56 hydrau- lisch betätigt - in diesem Falle sind diesen Kupplungen Magnetventile 152,154 bzw. 156 zugeordnet, die den an die Schaltkupplungen angelegten Öldruck kontrollieren und die über elektrische Schalter 162,164,166 steuerbar sind.
Der die Kupplung 52 über das» Magnetventil 152 steuernde Schalter 162 ist dann geschlossen, wenn sich der Schalt¬ hebel 130 im Verschiebeweg 134 befindet. Der die Kupplung 54 über das Magnetventil 154 Steuerende Schalter 164 wird vom Schalthebel 130 im Verschiebeweg 136 betätigt. Der Schalter 166 schließlich wird vom Schalthebel 130 im Verschiebeweg 138 betätigt zur Einrüαkung der dem Rückwärtsgang zugeordneten Kupplung 56 über das Magnet¬ ventil 156.
In beiden Übergangswegen 140 und 142 befindet sich jeweils eine elektromagnetische Sperre 170,172, die nur dann elektromagnisch gelöst wird, wenn das Kupplungspedal gedrückt ist, welches in Fig. 2 oben schematisch mit 174 angedeutet ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Schaltvorgang nur dann durchgeführt werden kann, wenn die Kupplungen 52,54 und 56 aus gerückt sind und darüber hinaus auch die Kupplung 14. Das Kupplungspedal 174 ist unmittelbar mit der auch als Anfahrkupplung dienenden Kupplung 14 (mechanisch, hydraulisch oder dergl. ) verbun¬ den. Durch Treten des Kupplungspedals 174 wird ferner ein elektrischer Schalter 173 aus der in Fig. 2 dargestellten oberen Position in die strichliert angedeutete untere Position verschwenkt, um hierdurch sämtliche Schaltkupp¬ lungen 52,54,56 auszurücken bzw. ausgerückt zu halten, wie aus dem Folgenden hervorgeht.
In seiner oberen Position verbindet der Schalter 173 einen Leitungsabschnitt 176 mit einer mit D+ bezeichneten Spannungsklemme 178, an welcher eine bei laufendem Motor erzeugte Spannung anliegt. In der Leitung 176 befindet sich ein Doppel-Schalter 180, welcher öldruck-betätigt ist und erst bei Überschreiten eines vorgebbaren Öldruckwertes des das Wandler-Wechselgetriebe 10 mit Drucköl versorgen¬ den Hydrauliksystems in eine Kontakt-Schließstellung übergeht.
Zur Unterscheidung der mit einfachen Strichen angedeuteten elektrischen Leitungen von den Hydraulik-Leitungen, sind letztere mit Doppelstrichen angedeutet. Man erkennt eine Ölpu pe 182 in Fig. 2 rechts, welche aus einem Öl-Vorrat- behälter 184 über eine Saugleitung 186 mit Saugfilter 188 Drucköl ansaugt und einer Öldruck-Steuereinheit 190 mit Druckminderventil (18 bar) über einen Stromregler 192 -15- zuführt. Die Steuereinheit dient auch der Druckölversor¬ gung des Wandlers 26 (über die in Fig. 1 angedeuteten Leitungen 36). Der Druck in ,äen Leitungen 36 wird ent¬ sprechend der gewählten, durch die Stellung des Schalthe- bels 130 im jeweiligen Verschiebeweg 134,136,138 be¬ stimmten Übersetzungsverhältnis in nicht näher darge¬ stellter Weise von der Steuereinheit gesteuert.
An den 18 bar-Ausgangsanschluß 198 der Einheit 190 sind weitere Druckölverbraucher, wie die Allrad-Kupplung 92 sowie ggf. eine Differentialsperre 193, angeschlossen mit Steuerung durch Magnetventile 194,196.
An den Anschluß 198 der Einheit 190 ist ferner ein Pro- portional-Ventil 200 angeschlossen, dessen Ausgangs¬ öldruck proportional zu einem elektrischen Steuerstrom bzw. einer elektrischen SteuerSpannung zwischen 0 und 18 bar variiert werden kann. Der elektrische Betätigungsteil 202 des Proportional-Ventils 200 ist mit einer Eingangs- klemme 204 versehen, an welcher eine elektrische Steuer¬ leitung 206 endet; eine Ausgangsklemme 208 ist über einen Leitungsabschnitt 210 an Masse 211 angeschlossen.
An den Drucköl-Ausgang 212 des Proportional-Ventils 200 sind, mit entsprechenden Verzweigungspunkten 214 und 216, die drei Magnetventile 154,152 und 156 mit deren Druck- öl-Eingang verbunden; druckδl-ausgangsseitig ist jedes Magnetventil 154,152,156 jeweils ausschließlich mit der zugeordneten Schaltkupplung 54 bzw. 52 baw. 56 verbunden.
Die elektrische Steuerleitung 206 verbindet den Anschluß 204 des Ventils 200 mit einer Anschlußklemme 218, an welcher die Batteriespannung, beispielsweise von +15V, ständig anliegt. Auf die Klemme 218 folgt in der Leitung 206 ein elektromagnetisch betätigbarer Schalter 220, der seine Steuerspannung von der Leitung 176 erhält. Der elektrische Steuerteil des Schalters 220 ist in die , „_, _,„ PCT/EP90/00248
WO 91/12442
-16- Leitung 176 zwischen den Öldruck-abhängigen Schalter 180 und Masse 224 geschaltet. Wenn demnach entweder der Motor nicht läuft, oder das Kupplungspedal gedrückt und somit der Schalter 174 in seiner unteren Stellung ist oder aufgrund zu geringen Öldrucks der Schalter 180 offen ist, ist die Steuerspannung Null Volt. Der Schalter 220 be¬ findet sich dann in seiner die Leitung 206 unterbre¬ chenden, in Fig. 2 strichliert angedeuteten Stellung. Liegt dagegen Steuerspannung am Relaisteil des Schalters 220 an, so schließt der Schalter 220, so daß die Leitung 206 hier durchgängig ist.
Auf den Schalter 220 folgt ein weiterer Schalter 226, welcher sich normalerweise in seiner in Fig. 2 strichliert angedeuteten geschlossenen Stellung befindet mit durch¬ gängiger Leitung 206. Der Schalter 226 wird dagegen geöffnet, wenn ein spezieller Schalter betätigt wird, insbesondere in Form eines Schaltknopfes 228, am oberen Ende des Schalthebels 130.
Anschließend an den Schalter 226 führt von einem Verzwei¬ gungspunkt 230 der Leitung 206 eine Zweigleitung 232 ab, die zu den einzelnen,bereits erwähnten Schaltern 162,164,166 zur Betätigung der Magnetventile 152,154,156 führt.
Auf den Verzweigungspunkt 230 folgt in der Leitung 206 ein Drehpotentiometer 233, welches vom Kupplungspedal 174 betätigbar ist, so daß sich beim "Kommenlassen" der Kupplung eine zunehmend größere Spannung am Proportio¬ nal-Ventil und damit zunehmend höherer Öldruck an den Kupplungen 52,54,56 ergibt.
Auf das Drehpotentiometer 233 folgt ein Zeitverzögerungs- glied 234, insbesondere RC-Glied. Dieses verzögert den Spannungsaufbau nach dem plötzlichen Loslassen des Kupp¬ lungspedals 174. Die Funktion der Steuerung gemäß Figuren 2 und 3 wird im folgenden, soweit nicht bereits aus dem Vorstehenden ersichtlich, kurz erläutert.
Beim Starten des Antriebsmotors sorgt eine mit dem Schal- ter 173 verbundene Anlaßsperre 240 dafür, daß der Motor nur bei durchgetretenem Kupplungspedal 174 gestartet werden kann. Da bei gedrücktem Kupplungspedal 174 sämt¬ liche Kupplungen 14,52,54,56 sich in ihrer Ausrückstellung befinden, ist der Wandler 26 eingangs- und ausgangsseitig abgekoppelt, so daß er auch bei startendem Motor in Ruhe bleibt. Der Wandler kann daher nicht durch zu niedrigen System-Öldruck beschädigt werden.
Falls bei laufendem Motor das Kupplungspedal 174 sogleich losgelassen wird, könnte der Wandler 26 u.U. beschädigt werden, falls der Öldruck zum Wandlerbetrieb noch nicht ausreichend hoch ist. Dies wird jedoch dadurch ausge¬ schlossen, daß in diesem Falle der Schalter 180 aufgrund unzureichenden Öldrucks noch offen ist, so daß das Relais des Schalters 220 noch ohne Spannung ist und somit der
Schalter 220 seine Öffnungsstellung einnimmt. Am Anschluß 204 des Proportional-Ventils liegt daher keine Steuer¬ spannung an, so daß auch der Ausgangs-Öldruck des Propor¬ tional-Ventils 200 bei Null bar liegt. Sämtliche Kupp- lungen 52,54,56 sind daher ausgerückt, so daß der Wandler 26 keinesfalls unter Belastung bei zu niedrigem Öldruck betrieben wird.
Soll nun in eine der Schaltstellungen V-S, V-L und V-R geschaltet werden, so muß der Schalthebel 30 aus einer der beiden mit N in Fig. 3 bezeichneen Neutralstellungen zum jeweils gewünschten Verschiebeweg bewegt werden. Der Schalthebel 130 ist in der jeweiligen Neutralstellung N jedoch, wie bereits erwähnt, mittels der Sperre 170 bzw. 172 blockiert, die nur dann aufgehoben wird, wenn das
Kupplungspedal 174 voll durchgedrückt ist. In diesem Falle erhalten die beiden Sperren 170,172 entsprechende Steuerspannung, und zwar ausgehend vom Anschluß 178 über den in seiner unteren Schaltstellung befindlichen Schalter 173 sowie über den unteren Schalter 250 des öldruck-betä- tigten Doppelschalters 242 (s.auch Fig. 2). Auch hier ist also ein Einrücken der gewünschten Schaltstellung nur bei Überschreiten des vorgebbaren Öldruckwerts möglich.
Nach Überschreiten der jeweiligen Sperre wird der Schalt¬ hebel 130 in den gewünschten Verschiebeweg, z.B. den Verschiebeweg 136 geschoben, in welchem er den Schalter 164 schließt. Sobald nun das Kupplungspedal geringfügig aus seiner völlig durchgetretenen Stellung bewegt worden ist, geht der Schalter 173 in seine obere Schaltstellung über, so daß die Steuerspannung am Relais des Schaltes 220 anliegt und der Schalter schließt. Da auch der Schalter 226 normalerweise geschlossen ist, liegt nun eine der Drehpotentiometerstellung und damit der Kupplungspedal¬ stellung entsprechende Steuerspannung am Propσrtional- Ventil 200 an. Abrupte Stellungsänderungen des Kupplungs- pedals 174, insbesondere das gefürchtete "Springenlassen" des Kupplungspedals, wirken sich jedoch ausschließlich auf die Kupplung 14 und nicht auf die Kupplungen 52,54,56 aus, und zwar aufgrund des bereits erwähnten Zeitverzögerungs¬ glieds 234 in der Leitung 206.
In der Fig. 4 ist in der oberen Hälfte A der Kupplungs¬ druck P der Kupplung 14 gegenüber der Zeit aufgetragen und in der unteren Hälfte der Kupplungsdruck der jeweils zugeschalteten Kupplung 52,54,56 ebenfalls gegenüber der Zeit. Es sei angenommen, daß beide Kupplungen sich in ihrer Einrückstellung mit maximalem Kupplungsdruck P befinden. Zum Zeitpunkt tQ wird das Kupplungspedal 174 gedrückt mit entsprechendem Abfall des Kupplungsdrucks in der Kupplung 14. Auch die jeweilige Kupplung 52,54,56 wird sogleich in ihre Ausrückstellungmit minimalem Kupplungs¬ druck bewegt, da ein Durchtreten des Kupplungspedals 174 eine Unterbrechung der Leitung 176 durch die entsprechende Öffnung des Schalters 173 zur Folge hat, woraufhin auch der Schalter 220 öffnet und die Steuerspannung am betref¬ fenden Magnetventil 152,154,156 sofort zur Null wird. Das entsprechende Ventil schließt - die Kupplung öffnet. Wird zum Zeitpunkt t, das Kupplungspedal plötzlich losgelassen, so steigt der Kupplungsdruck in der Kupplung 14 schlagar¬ tig an (Strich-Punkt-Linie 260 in Fig. 4). Das Loslassen des Pedals hat auch ein Schließen des Schalters 220 zur Folge mit dementsprechender Betätigung des jeweiligen Magnetventils 152,154,156 entsprechend der Stellung des Schalthebels 130. Aufgrund des Zeitverzögerungsglieds 234 ergibt sich jedoch ein langsamer Steuerspannungsaufbau am Proportional-Ventil 200 und damit auch ein dementsprechend langsamer Öldruck-Aufbau. Hieraus resultiert ein verzö- gerter Kupplungsdruck-Aufbau an der beiteiligten Kupplung 152,154,156 (punktierte Linie 262 in Fig. 4).
Wird das Kupplungspedal 174 jedoch relativ langsam gelöst, so folgt die Steuerspannung am Proportional-Ventil 200 über das Dreh-Potentiometer 232 der Kupplungs-Pedalbewe¬ gung. Der Kupplungsdruck in der beteiligten Kupplung 52,54,56 steigt daher in ähnlicher Weise an (Linie 264), wie der Kupplungsdruck in der Kupplung 14 (Linie 266). Es ist daher ein feinfühliges Anfahren möglich. Zu Fig. 4 sei nachgetragen, daß die durch das Zeitverzögerungsglied 234 erreichbare Zeitverzögerung der Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten t_ und t., entspricht. Diese liegt insbesondere im Sekundenbereich.

Claims

AnsprücheWandler-Wechselgetriebe, insbesondere für Schlepper
1. Wandler-Wechselgetriebe (10), insbesondere für Schlepper, umfassend eine mit einem Antriebsmotor verbundene Eingangswelle (12), eine Ausgangswelle (42), und zwischen Eingangswelle (12) und Ausgangswelle (42): ein Schaltgetriebe (40) mit wenigstens zwei Schaltstufen; einen Wandler (26), insbesondere Kettenwandler, für stufenlose Übersetzungsänderung in der je¬ weiligen Schaltstufe und wenigstens eine Kupplung (14) zum Abkuppeln der Ausgangswelle (42) von der Eingangswelle (12), dadurch gekennzeichnet, daß im Kraftfluß beidseitig des Wandlers (26) jeweils wenigstens eine Kupplung (14 und 52,54,56) vorgesehen ist, zum Abkuppeln des Wandlers (26) von der Eingangswelle (42) und von der Ausgangswelle, und daß beide Kupplungen (14 und 52,54,56) gleichzeitig betätigbar sind. - 21 -
2. Wandler-Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine (52,54,56) der beidseitigen Kupplungen nur mit einer vorgebbaren Zeitverzögerung t- -t_ aus ihrer Ausrück-Stellung in ihre Einrück-Stellung bewegbar ist.
3. Wandler-Wechselgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine (52,54,56) der beiderseitigen Kupplungen erst dann aus ihrer Ausrückstellung in ihre Einrückstellung bewegbar ist, wenn der Öldruck eines an das
Wandler-Wechselgetriebe angeschlossenen
Hydraulik-Systems einen vorgebbaren Wert überschreitet.
4. Wandler-Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor nur dann gestartet werden kann, wenn die beidseitigen Kupplungen (14 und 52,54,56) sich in ihren Ausrückstellungen befinden (Anlaßsperre 240).
5. Wandler-Wechselgetriebe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, •dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltstufenwechsel.-nur dann' möglich ist, wenn die beidseitigen Kupplungen (14 und 52,54,56) sich in ihren Ausrückstellungen befinden.
6. Wandler-Wechselgetriebe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Schaltstufen des Schaltgetriebes (40) von vorzugsweise mitlaufenden Zahnrädern (55,60,62) gebildet ist, die wahlweise mittels wenigstens einer Schalt-Kupplung (52,54,56), insbesondere Lamellen-Schalt-Kupplung, mit einer Getriebewelle drehfest verbindbar sind. _• 7. Wandler-Wechselgetriebe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Eingangswelle (12) im Kraftfluß der Reihe nach eine erste Kupplung (14), insbesondere
5 Anfahrkupplung, der Wandler (26), das Schaltgetriebe (40) mit wenigstens einer Schalt-Kupplung (52,54,56) zur Anwahl der jeweiligen Schaltstufe sowie die Ausgangswelle (42) folgen.
8. Wandler-Wechselgetriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ständig mitlaufenden Zahnräder (58,60,62) samt Schalt-Kupplungen (52,54,56) auf einer gemeinsamen Nebenwelle (50) angeordnet sind, und daß eine Schaltgetrie- 5 be-Eingangswelle (38) hinter einer Schaltgetriebe- Ausgangswelle (42), vorzugsweise fluchtend, angeordnet ist.
9. Wandler-Wechselgetriebe nach wenigstens einem der 0 Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine
Kriechgang-Schaltstufe KR,, welche mittels einer Schiebe-Muffe (70) wahlweise in den Kraftfluß des Schaltgetriebes (70)einschaltbar ist, wobei die Schiebe-Muffe (70) vorzugsweise auf einer die 5 Getriebe-Eingangswelle (38) umgreifenden Hohlwelle
(68) drehfest, jedoch axial ver-schiebbar, angeordnet ist.
10. Wandler-Wechselgetriebe nach wenigstens einem der 0 vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsseite der Kupplung (14) zwischen Eingangswelle (12) und Wandler (26) mit einer Motorzapfwelle (16) drehfest verkoppelt ist.
5 *
- 23 -
11. Wandler-Wechselgetriebe nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Schiebe-Muffe (96) zur wahlweisen Verkopplung einer Ausgangs-Zapfwelle (120) mit der Motorzapfwelle (16) oder mit der Ausgangswelle (42) des Schaltgetriebes.
12. Wandler-Wechselgetriebe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle (42) ständig mit einer ersten Antriebsachse verbunden ist, und daß eine Schalt¬ kupplung (92) vorgesehen ist zur wahlweisen Verbindung der Ausgangswelle (42) mit einer zweiten Antriebsachse.
13. Wandler-Wechselgetriebe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Handsteuerung mit einem Schalthebel (130), welcher längs eines Schaltweges bewegbar ist, der wenigstens zwei jeweils einer Schaltstufe zugeordnete Verschiebwege (134,136,138) umfaßt, wobei beim Übergang des Schalthebels (130) von einem Verschiebeweg zum nächsten Verschiebeweg die jeweilige Schaltstufe gewechselt wird, und eine Bewegung des Schalthebels längs des Schiebewegs eine entsprechende, ggf. stufenlose, ÜberSetzungsänderung des Wandlers (26) zur Folge hat.
14- Wandler-Wechselgetriebe nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Übergangssperre (170,172) beim Übergang des Schalthebels (130) von einem Verschiebeweg zum anderen, welche nur durch Auskuppeln der Kupplungen (14 und 52,54,56) beidseits des Wandlers (26) lösbar ist.
15. Wandler-Wechselgetriebe'nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lösen der Übergangssperre (170,172) das Kupplungspedal (174) zu treten ist.
16. Wandler-Wechselgetriebe nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (130) mit einem Schaltknopf (258) zur wahlweisen Betätigung der Kupplung (52,54,56) wenigstens auf einer Seite des Wandlers (26) versehen ist.
17. Wandler-Wechselgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 16 dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (130) mittels einer Schaltkulisse (133) längs des Schaltweges geführt ist.
18. Wandler-Wechselgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 17 gekennzeichnet durch eine Wandler-Wechselgetriebe-Steuerung zur Ansteuerung der Schaltkupplungen (52,54,56) .
19. Wandler-Wechselgetriebe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulisch oder pneumatisch ausrückbaren Schaltkupplungen (52,54,56) magnetventilgesteuert sind, und daß die Magnetventile (152,154,156) mittels des Schalthebels (130) wahlweise betätigbar sind.
20. Wandler-Wechselgetriebe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (130) bei
Verschiebung längs des jeweiligen Verschiebewegs (134,136,138) jeweils einen einem der Magnetventile (152,154,156) zugeordneten Schalter (162,164,166) betätigt.
21. Wandler-Wechselgetriebe nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß in einer an die Schaltkupplungen (52,54,56) über die Magnetventile (152,154,156) angeschlossenen Druck-Fluidleitung ein Proportionalventil (200) angeordnet ist, welches von der Steuerung ansteuerbar ist. - 25 - 22. Wandler-Wechselgetriebe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung das Pro¬ portionalventil (200) schließt, sobald das Kupplungspedal (174) gedrückt ist, und das Proportionalventil (200) mit Zeitverzögerung
(Zeitverzögerungsglied 234) öffnet, sobald das Kupplungspedal (174) gelöst ist.
23. Wandler-Wechselgetriebe nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil erst dann von der Steuerung geöffnet wird, wenn auch der Öldruck vor dem Proportionalventil (200) eine vorgebbaren Wert übersteigt.
24. Wandler-Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 21 bis 23, gekennzeichnet durch eine bei nicht gedrücktem Kupplungspedal wirkende (174) Anlaßsperre (240) für den Antriebs-Motor.
25. Wandler-Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 21 bis 23, gekennzeichnet durch ein mit dem Kupplungspedal (174) gekoppeltes Dreh-Potentiometer (232) zur entsprechenden Veränderung der Steuerspannung bzw. des Steuerstroms für das Proportionalventil (200).
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