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Steuereinrichtung an stufenlos verstellbaren Getrieben mit zwischen
axial verschiebbaren Kegelscheibenpaaren laufenden Zugmittelsträngen und hydraulischer
Verstelleinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung an stufenlos
verstellbaren Getrieben mit zwischen axial verschiebbaren Kegelscheibenpaaren laufenden
Zugmittelsträngen., bei denen die zur Aufrechterhaltung und willkürlichen Änderung
der Übersetzung erforderlichen, als Axialkraft auf wenigstens eine axial verschiebbare
Kegelscheibe des Kegelscheibenpaares auf der Antriebsseite aufzubringenden Steuerkräfte
von der Belastung der Getriebe abhängig sind und mittels einer hydraulischen Verstelleinrichtung
aufgebracht werden.
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Damit die zwischen den Kegelscheibenpaaren laufenden Zugmittelstränge
bei jeder Belastung und Übersetzung der Getriebe die erforderliche Reibkraft übertragen
können, ist in bekannter Weise bei solchen Getrieben beispielsweise auf der Abtriebsseite
eine der Kegelscheiben eines Paares in axialer Richtung festgelegt, während die
zweite Kegelscheibe eines Paares mittels einer Anpreßvorrichtung in axialer Richtung
gegen den bzw. die Zugmittelstränge mit einer Axialkraft angepreßt wird, die sowohl
vom Drehmoment an der Abtriebswelle als auch von der jeweiligen Übersetzung des
Getriebes abhängig sein kann. Dadurch werden auf den bzw. die das Abtriebsscheibenpaar
durchlaufenden Zugmittelstrang (Zugmittelstränge) radial nach außen gerichtete Kräfte
ausgeübt, was zur Folge hat, daß der Zugmittelstrang auf der Antriebsseite tiefer
zwischen die Kegelscheiben einzudringen versucht und dadurch Spreizkräfte erzeugt,
welche den axialen Abstand der Kegelscheiben des Antriebsscheibenpaares zu vergrößern
suchen. Damit keine ungewollte Übersetzungsänderung eintritt, müssen auf der Antriebsseite
des Getriebes den Spreizkräften entgegenwirkende axiale Anpreßkräfte aufgebracht
werden, welche eine Änderung der Laufradien des Zugmittelstranges (der Zugmittelstränge)
verhindern.
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Bei Getrieben mittlerer Leistung erreichen die belastungs- und übersetzungsabhängigen
Anpreßkräfte auf der Abtriebsseite des Getriebes die Größenordnung von einigen tausend
Kilopond, und in derselben Größenordnung liegen auch die den Spreizkräften auf der
Antriebsseite entgegenwirkenden axialen Anpreßkräfte. Bei der Abtriebsseite entstehen
diese hohen Axialkräfte innerhalb des umlaufenden Scheibensatzes, brauchen also
nicht über ein Kugellager od. dgl. gegen das Gehäuse abgestützt zu werden. Auf der
Antriebsseite dagegen müssen die den Spreizkräften entgegenwirkenden Anpreßkräfte
zur Aufrechterhaltung einer einmal eingestellten Übersetzung des Getriebes von außen
her mittels eines Steuerhebels od. dgl. auf den rotierenden Scheibensatz übertragen
werden, so daß die Zwischenschaltung eines sehr hoch belasteten Längskugellagers
erforderlich ist. Man kann zwar auch auf der Antriebsseite eine Anpreßeinrichtung
vorsehen, welche vom Drehmoment an der Antriebswelle und von der Übersetzung des
Getriebes abhängige Axialkräfte liefert, die innerhalb des rotierenden Scheibensatzes
entstehen. Jedoch darf man die auf der Antriebsseite entstehenden Spreizkräfte durch
eine solche Anpreßv orrichtung nicht vollständig ausgleichen, weil für das stabile
Verhalten des Getriebes immer eine positive Steuerkraft auf der Antriebsseite erforderlich
ist. Dies gilt auch dann, wenn andere bekannte Anpreßvorrichtungen auf An-und/oder
Abtriebsseite verwendet werden, die von der Belastung des Getriebes abhängige Anpreßkräfte
liefern. So ist es beispielsweise bekannt, die zur Reibkraftübertragung erforderlichen
axialen Anpreßkräfte auf An- und Abtriebsseite hydraulisch zu erzeugen. Dabei sind
die beweglichen Kegelscheiben der beiden Scheibensätze als axial bewegliche Kraftkolben
ausgebildet, auf die der Druck einer Druckflüssigkeit wirkt, dessen Höhe. durch
Überströmventile in der Druckleitung der den Flüssigkeitsdruck erzeugenden Pumpen
in Abhängigkeit von der Belastung des Getriebes gesteuert wird.
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Die auch bei Verwendung einer solchen hydraulischen Anpreßvorrichtung
ebenso wie in allen anderen Fällen zur Aufrechterhaltung und willkürlichen Änderung
der Übersetzung des Getriebes auf dessen Antriebsseite zusätzlich aufzubringende,
axial gerichtete Steuerkraft muß aber bei den bekannten Getriebebauarten, wie bereits
erläutert, über ein Längskugellager
von einem ruhenden Teil auf
den rotierenden Scheibensatz übertragen und selbstverständlich auch wieder über
ein Kugellager od. dgl. gegen das Gehäuse abgestützt werden.
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Daneben gibt es eine ganze Reihe von stufenlos verstellbaren Getrieben,
bei denen die Anpreß- und Verstellkräfte hydraulisch erzeugt werden. Die bekannten
hydraulischen Verstelleinrichtungen sind entweder als reine Kraftverstärker ausgebildet
oder wirken auf eine selbsttätige Änderung des Übersetzungsverhältnisses bei Belastungsänderungen
hin, z. B. um das drehzahlabhängige Leistungsangebot einer Brennkraftmaschine dem
fahrgeschwindigkeitsabhängigen Leistungsbedarf eines Fahrzeuges selbsttätig anzupassen.
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Der Erfindung liegt jedoch die Aufgabenstellung zugrunde, mit Hilfe
einer hydraulischen Verstelleinrichtung dafür zu sorgen, daß bei stufenlos verstellbaren
Getrieben, insbesondere solcher sehr hoher spezifischer Leistung einmal die Betätigungskräfte
für die Herbeiführung einer Übersetzungsänderung sehr klein werden und daß andererseits
auch bei großen Belastungsänderungen und damit großen Steuerkraftänderungen keine
nennenswerten ungewollten Änderungen eines einmal eingestellten Übersetzungsverhältnisses
eintreten. Bei hochbelasteten Getrieben mit mechanischer Abstützung der Steuerkräfte
durch Hebel od. dgl. weisen nämlich diese Teile eine so beträchtliche Nachgiebigkeit
auf, daß bei Belastungsänderungen ganz erhebliche, aber nicht gewünschte Übersetzungsänderungen
auftreten, während die bekannten hydraulischen Verstelleinrichtungen von Hause aus
nachgiebig sind oder künstlich nachgiebig gemacht werden. Die Lösung der gestellten
Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch die Kombination von an sich bekannten Merkmalen
in einer ganz bestimmten Weise, und zwar dadurch, daß die Steuereinrichtung eine
auf das getriebene Kegelscheibenpaar einwirkende Anpreßeinrichtung aufweist, welche
von der Belastung und Übersetzung abhängige Anpreßkräfte liefert, weiter, daß eine
auf das treibende Kegelscheibenpaar einwirkende hydraulische Stützkraftvorrichtung
vorgesehen ist, welche aus einem mit der Antriebswelle umlaufenden Zylinder und
einem darin verschiebbaren Kraftkolben besteht und schließlich dadurch, daß ein
den auf den Kraftkolben wirkenden Flüssigkeitsdruck bestimmendes Steuerventil Verwendung
findet, dessen Stellglied einerseits mit einer der beweglichen Kegelscheiben im
Sinne der Erzeugung einer der axialen Verschiebung der Kegelscheiben entgegenwirkenden
Steuerkraftänderung und andererseits mit einem willkürlich verstellbaren Betätigungsglied
verbunden ist, so daß einerseits das Übersetzungverhältnis willkürlich geändert
werden kann und andererseits die eingestellte Übersetzung auch bei Änderung der
Belastung erhalten bleibt. Zur Verbindung des Stellgliedes mit der axial beweglichen
Kegelscheibe einerseits und mit dem Betätigungsglied andererseits hat es sich als
besonders zweckmäßig erwiesen, das Stellglied des Steuerventils an einem zweiarmigen
Hebel anzulenken, dessen eines Ende mit der axial verschiebbaren Kegelscheibe und
dessen anderes Ende mit dem in seiner Lage willkürlich verstellbaren Teil des Betätigungsgliedes
für die Herbeiführung der Übersetzungsänderung verbunden ist-Das Steüerventii wird
hierbei so ausgebildet, daß es bereits bei außerordentlich geringen Verschiebungen
seines mit der axialbeweglichen Kegelscheibe verbundenen Stellgliedes eine so starke
Druckänderung hervorruft, daß die bei Belastungsänderungen eintretenden Übersetzungsänderungen
des Getriebes vernachlässigbar klein bleiben. Zu diesem Zweck wird das Steuerventil
in der Weise ausgebildet, daß es durch wenigstens einen in einem Steuerzylinder
als Stellglied verschiebbaren Steuerkolben gebildet ist, der bei einer axialen Verschiebung
mit einer Steuerkante den Durchflußquerschnitt einer Überlauföffnung im Steuerzylinder
bestimmt, dem von der Förderpumpe dauernd Druckflüssigkeit zugeführt wird.
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In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ergibt sich mit der beschriebenen
Steuereinrichtung auch eine besonders einfache und zweckmäßige Lösung für die Parallelschaltung
mehrerer gleichartiger Getriebe der eingangs erwähnten Art, deren Antriebs- und
Abtriebswellen zu je einem mit gleicher Drehzahl umlaufenden Wellenstrang drehfest
miteinander verbunden sind, wobei in besonders einfacher Weise die Forderung erfüllt
werden kann, die Gesamtbelastung gleichmäßig auf die parallel geschalteten Getriebe
zu verteilen. Hierzu weist erfindungsgemäß nur eines der parallel geschalteten Getriebe
das bereits beschriebene, den Flüssigkeitsdruck steuernde Steuerventil und das Betätigungsglied
für die Herbeiführung einer willkürlichen, gleichsinnigen Übersetzungsänderung aller
Getriebe auf, jedoch sind die als Kraftkolben ausgebildeten beweglichen Kegelscheiben
auf der jeweiligen Antriebsseite der parallel geschalteten Getriebe, die in den
mit dem Antriebswellenstrang umlaufenden Zylindern der Einzelgetriebe verschiebbar
angeordnet sind, gemeinsam von dem durch das Steuerventil gesteuerten Flüssigkeitsdruck
beaufschlagt. Die Druckflüssigkeit wird den umlaufenden Zylindern der parallel geschalteten
Getriebe durch eine Axialbohrung des aus den Antriebswellen der Einzelgetriebe gebildeten
Wellenstranges und durch von dieser Axialbohrung ausgehende Radialbohrungen zugeleitet.
Dadurch sind sämtliche Kraftkolben der parallel geschalteten Getriebe mit dem gleichen
Druck beaufschlagt, und deshalb müssen alle Getriebe mit genau übereinstimmender
Übersetzung laufen und somit auch alle den gleichen Anteil der Belastung übertragen.
Würde eines der parallel geschalteten Getriebe einen größeren Lastanteil übertragen
als die anderen Getriebe, dann würde der durch diese erhöhte Belastung ebenfalls
erhöhten Spreizkraft auf der Antriebsseite dieses Einzelgetriebes keine entsprechend
große, durch Öldruck erzeugte Axialkraft entgegenwirken, und dieses Einzelgetriebe
würde daher seine Übersetzung so lange ändern, bis Gleichgewicht zwischen der Spreizkraft
und der Öldruckkraft vorhanden ist. Da die Öldruckkraft aber bei allen Getrieben
gleich groß ist, können auch die ihr entgegenwirkenden Spreizkräfte bei den einzelnen
Getrieben nur untereinander gleich groß sein, woraus die gleichmäßige Verteilung
der Belastung auf sämtliche Getriebe folgt. Aus der Tatsache, daß bei allen Getrieben
die axialen Steuerkräfte zur Aufrechterhaltung einer einmal eingestellten Übersetzung
stets positiv sind, ergibt sich auch sofort, daß jede Störung des Gleichgewichts
in der Lastverteilung im Sinne der Wiederherstellung dieses Gleichgewichts ausgeglichen
wird und daß somit die parallel geschalteten Getriebe eine stabile Gleichgewichtslage
bezüglich der gleichmäßigen Lastverteilung einhalten.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt in schematischer Darstellung Fig. 1 einen schematischen
Längsschnitt durch ein stufenlos verstellbares Getriebe mit einer erfindungsgemäßen
Steuereinrichtung,
Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt
durch zwei parallel geschaltete stufenlos verstellbare Getriebe, Fig. 3 einen Längsschnitt
durch ein Getriebe geänderter Ausführungsform und Fig.4 einen Längsschnitt des Steuerventils
des Getriebes nach Fig. 3 in vergrößertem Maßstab.
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Bei dem Getriebe nach Figg. 1 ist in einem Getriebegehäuse 1 eine
Antriebswelle 2 und parallel dazu eine Abtriebswelle 3 mit Hilfe von Kugellagern
4 gelagert. Auf der Antriebswelle 2 ist drehfest und axial unverschiebbar eine Kegelscheibe
5 und eine ebenfalls drehfest, aber axial verschiebbar gelagerte Kegelscheibe 6
angeordnet. Auf der Abtriebswelle 3 ist drehbar und axial verschiebbar eine Kegelscheibe
7 und eine drehfest mit der Kegelscheibe 7 verbundene, axial aber unverschiebbar
gelagerte Kegelscheibe 8 angeordnet. Die Kegelscheibe 8 ist über ein Längskugellager
9 über einen Stützring 10 gegen die Welle 3 abgestützt. Die Kegelscheibe 7 auf der
Abtriebswelle 3 trägt auf der Stirnseite ihrer Nabe 13 Kurvenbahnen 12, die unter
Vermittlung von Wälzkörpern 13 mit Kurvenbahnen 14 zusammenarbeiten, die auf der
Stirnseite einer mit der Abtriebswelie 3 fest verbundenen Muffe 15 angeordnet sind.
Bei Einleitung des Drehmomentes in die Abtriebswelle 3 wird dieses über die Kurvenbahnen
14, die Wälzkörper 13 und die Kurvenbahnen 11 auf die drehbar auf der Welle 3 angeordnete
Kegelscheibe -7 und auf die mit ihr drehfest verbundene Kegelscheibe $ übertragen,
wobei gleichzeitig das Drehmoment in eine in Richtung des Pfeiles 16 wirkende Axialkraft
umgewandelt wird. Diese Axialkraft klemmt den die Kegelscheibenpaare 5, 6 und 7,
8 verbindenden Zugmittelstrang 17 zwischen den Kegelscheibenoberflächen der Kegelscheiben
7 und 8 mit einer solchen Kraft ein, daß der Zugmittelstrang 17 in der Lage ist,
die der jeweiligen Belastung entsprechenden Reibkräfte zu übertragen. Unter der
Wirkung der in Richtung des Pfeiles 16 wirkenden Anpreßkraft auf der Abtriebsseite
versucht der Zugmittestrang zwischen den Kegelscheiben 7 und 8 einen größeren Laufradius
anzunehmen, und demzufolge versucht der Zugmittelstrang 17 zwischen die Kegelscheiben
5 und 6 auf der Antriebsseite tiefer einzudringen. Dadurch wird auf der Antriebsseite
eine Spreizkraft erzeugt, weiche die bewegliche Kegelscheibe 6 in Richtung des Pfeiles
18 zu verschieben sucht. Dieser Spreizkraft wirkt eine Anpreßkraft entgegen, die
dadurch erzeugt wird, daß in einem mit der Antriebswelle 2 umlaufenden Zylinder
19 eine ; Öldruckkraft auf einem in diesem Zylinder 19 axial verschiebbaren und
mit der Nabe 20 der Kegelscheibe 6 fest verbundenen Kraftkolben 21 wirkt. Diese
öldruckkraft wird von einer Zahnradpumpe 22 erzeugt, die Öl aus dem Ölsumpf 23 des
Getriebes an- ; saugt und über eine Druckleitung 24, eine Längsbohrung 25 in der
Antriebswelle und Radialbohrungen 26 in den Zylinder 19 fördert. Über die Druckleitung
24 wird außerdem ein Steuerzylinder 27 mit Drucköl versorgt, in dem ein Steuerkolben
28 längs- i verschiebbar ist, der mit seiner als Steuerkante ausgebildeten Stirnfläche
29 je nach seiner axialen Stellung die Größe des Durchtrittsquerschnitts einer Überlauföffnung
30 bestimmt, durch die das von der Pumpe 22 geförderte Drucköl in das Getriebegehäuse
i und damit zum Ölsumpf 23 zurückfließen kann. Der Steuerkolben 28 ist an -einem
zweiarmigen Hebel 31 angelenkt, -dessen eines Ende 32 mit der NTabe 20 .der axial
verschiebbaren Kegelscheibe 6 auf der Antriebswelle 2 verbunden ist, während sein
anderes Ende 33 ; mit einem Schraubstück 34 gelenkig verbunden ist, das mittels
einer Gewindespindel 35 und eines Betätigungshandrades 36 in axialer Richtung einstellbar
ist.
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Die Arbeitsweise des Getriebes ist folgende: In der gezeichneten Stellung
des Schraubstücks 34 ist eine bestimmte Übersetzung des stufenlos verstellbaren
Getriebes willkürlich eingestellt. Es sei angenommen, daß die vom Zugmittelstrang
17 erzeugte Spreizkraft in Richtung des Pfeiles 18 durch die auf den Kraftkolben
wirkende Öldruckkraft gerade ins Gleichgewicht gesetzt wird, so daß die bewegliche
Scheibe 6 auf der Antriebswelle 2 in axialer Richtung nicht bewegt und die eingestellte
Übersetzung des Getriebes, d. h. die Laufradien des Zugmittelstranges 17 in den
Kegelscheibenpaaren 5, 6 und 7, 8 erhalten bleibt. Die richtige Größe des auf den
Kraftkolben 21 wirkenden Öldruckes wird dadurch erzeugt, daß der Steuerkolben 28
mit seiner Steuerkante 29 gerade einen so großen Durchflußquerschnitt der Überlauföffnung
30 freigibt, daß das von der Pumpe 22 geförderte Drucköl genau den Druck hat, der
zur Erzeugung der Axialkraft, die der Spreizkraft das Gleichgewicht hält, erforderlich
ist.
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Es sei nun angenommen, daß an der Abtriebswelle 3 des Getriebes plötzlich
ein wesentlich höheres Abtriebsdrehmoment abgenommen wird. Die Folge davon ist,
daß die Anpreßeinrichtung 12/13/14 eine höhere Anpreßkraft in Richtung des Pfeiles
16 liefert, wodurch auch die auf der Antriebsseite in Richtung des Pfeiles 18 wirkende
Spreizkraft größer wird als die ihr entgegenwirkende, den Kolben 21 beaufschiagende
öldruckkraft. Deshalb verschiebt sich die bewegliche Scheibe 6 auf der Antriebswelle
2 in Richtung des Pfeiles 18. Über den Hebel 31, der bei 32 mit der Nabe 20 dieser
Kegelscheibe 6 verbunden ist und seinen festen Drehpunkt bei 33 auf dem Gewindestück
34 hat, wird aber auch der Steuerkolben 28 in Richtung des Pfeiles 18 verschoben
und dadurch der Durchflußquerschnitt der Überlauföffnung verkleinert, wodurch der
Druck in der Druckleitung 24 und im Zylinder 19 sofort sehr steil ansteigt, so daß
nach einer sehr geringen Verschiebung der Scheibe 6 in Pfeilrichtung 18 das Gleichgewicht
zwischen der höher gewordenen Spreizkraft und der Öldruckkraft wiederhergestellt
ist. Der Anstieg des Öldruckes bei einer axialen Verschiebung der Kegelscheibe 6
und damit des Steuerkolbens 28 ist so steil, daß die durch die Verschiebung der
Kegelscheibe 6 eintretende Übersetzungsänderung des Getriebes wesentlich kleiner
bleibt als bei einem Getriebe ähnlicher Bauart, bei dem die Spreizkraft durch Hebel
od. dgl. abgestützt wird.
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Zur willkürlichen Übersetzungsänderung des Getriebes wird das Handrad
36 gedreht und damit das Schraubstück 34 nach rechts oder links verschoben. Hierbei
schwenkt der Hebel 31 zunächst um seine Eingriffsstelle 32 mit der Nabe 20
der Kegelscheibe 6, und der Steuerkolben 28 verändert dementsprechend seine Lage
im Steuerzylinder 27, wodurch auch der Durchflußquerschnitt der überiauföffnung
30 und damit der auf den Kraftkolben 21 wirkende Öldruck geändert wird. Unter der
Wirkung der nunmehr auftretenden Differenzkraft zwischen der Spreizkraft einerseits
und der öldruckkraft andererseits verschiebt sich die Kegelscheibe 6 in axialer
Richtung so lange, bis der durch ihre Bewegung ebenfalls verschobene Steuerkolben
28 im Steuerzylinder 27 den Durchflußquerschnitt der Überlauföffnung 30 auf eine
solche Größe gebracht bat, daß bei der durch die axiale Verschiebung der Kegelscheibe
6 eingetretenen neuen
Übersetzung des Getriebes die dann herrschende
Axialkraft mit der ihr entgegenwirkenden Öldruckkraft ins Gleichgewicht kommt.
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Fig. 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch zwei parallel
geschaltete, stufenlos verstellbare Getriebe, wobei das linke Getriebe genau den
gleichen Aufbau hat wie das in Fig. 1 beschriebene Getriebe, weshalb auch die gleichen
Bezugszeichen für die einzelnen Teile verwendet sind. Mit der Antriebswelle 2 und
der Abtriebswelle 3 des ersten Getriebes sind die Antriebswelle 42 und die Abtriebswelle
43 eines zweiten Getriebes mit Hilfe je einer Verbindungskupplung 40 drehfest verbunden.
Das parallel geschaltete Getriebe ist genauso aufgebaut wie das an Hand der Fig.
1 beschriebene Getriebe, nur fehlt bei ihm die Flüssigkeitspumpe22, die Druckleitung
24, der Steuerzylinder 27 mit dem darin verschieblichen Steuerkolben 28, der Hebel
31 und das Betätigungsglied zur Herbeiführung einer willkürlichen Übersetzungsänderung
34 bis 36. Demnach sind in dem parallel geschalteten Getriebe in einem Gehäuse 41
mittels Kugellagern 44 die parallel zueinander liegenden An-und Abtriebswellen 42
bzw. 43 angeordnet, die mit den Wellen 2 und 3 des ersten Getriebes drehfest verbunden
sind. Die Antriebswelle 42 trägt wieder eine axial unverschiebbare und drehfest
mit ihr verbundene Kegelscheibe 45 und eine axial verschiebbare Kegelscheibe 46,
während die Abtriebswelle 43 eine auf ihr drehbare und axial verschiebbare Kegelscheibe
47 trägt, auf deren Nabe drehfest, aber axial unverschiebbar die zweite Kegelscheibe
48 sitzt. Die Anpreßeinrichtung 51 bis 55 ist in derselben Weise ausgebildet wie
die Anpreßeinrichtung 11 bis 15 beim ersten Getriebe. Zwischen den Kegelscheibenpaaren
45/46 und 47/48 läuft ein Zugmittelstrang 57. Die NTabe 60 der Kegelscheibe 46 trägt
einen Kraftkolben 61, der in einem mit der Antriebswelle 42 umlaufenden Zylinder
59 verschiebbar angeordnet ist. Die Antriebswelle 42 weist eine Längsbohrung 65
auf, die mit der Längsbohrung 25 der Antriebswelle 2 des ersten Getriebes verbunden
ist. Über von der Längsbohrung 65 ausgehende Radialbohrungen 66 wird dem umlaufenden
Zylinder 59 Druckflüssigkeit zugeführt, so daß in den umlaufenden Zylindern 19 und
59 der beiden Getriebe der gleiche Druck herrscht, der durch die Stellung des Steuerkolbens
28 des ersten Getriebes bestimmt wird.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Die parallel geschalteten Getriebe
werden an der Welle 42 angetrieben und sind an der Abtriebswelle 3 mit einer Arbeitsmaschine
od. dgl. gekoppelt. Durch das Einstellhandrad 36 -ist ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis
willkürlich eingestellt worden. Der Druck der Druckflüssigkeit in den umlaufenden
Zylindern 19 und 59 hat dementsprechend eine bestimmte Größe. Auf die Kraftkolben
21 und 61 wirken daher die gleichen Axialkräfte, die mit den von den Zugmittelsträngen
17 und 57 erzeugten Spreizkräften auf den Antriebsseiten der parallel geschalteten
Getriebe im Gleichgewicht stehen. Beide Getriebe müssen wegen der starren Kupplung
ihrer Antriebswellen 2 und 42 bzw. 3 und 43 mit der gleichen Drehzahl laufen. Wegen
des herrschenden Gleichgewichts zwischen den Spreizkräften und den öldruckkräften
ist die Gesamtbelastung auf beide Getriebe gleichmäßig verteilt.
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Würde beispielsweise das parallel geschaltete Getriebe einen größeren
Anteil der Gesamtbelastung übertragen als das erste Getriebe, dann wäre die vom
Zugmittelstrang 57 erzeugte Spreizkraft größer als die auf den Kraftkolben 61 wirkende
axiale Gegenkraft. Dadurch könnte sich die axial bewegliche Scheibe 46 so weit verschieben,
bis die vom Zugmittelstrang 57 erzeugte Spreizkraft der auf den Kolben 61 wirkenden
Öldruckkraft wieder das Gleichgewicht hält.
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Damit ist dann die gleichmäßige Belastung der beiden parallel geschalteten
Getriebe wiederhergestellt.
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Die willkürliche Übersetzungsänderung beider Getriebe in gleichem
Sinne wird durch Betätigen des Einstellhandrades 36 bewirkt. Der Verstellvorgang
auf die neue Übersetzung spielt sich in der gleichen Weise ab, wie dies an Hand
der Fig. 1 für das Einzelgetriebe beschrieben worden ist, wobei jedoch hier gleichzeitig
auch das parallel geschaltete Getriebe mitverstellt wird, weil die Änderung der
Öldruckkraft auf beide Getriebe in der gleichen Weise wirkt.
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Die gleichmäßige Lastverteilung auf die parallel geschalteten Getriebe
und die Wiederherstellung dieses Belastungsgleichgewichtes nach einer etwa eingetretenen
Störung beruht also darauf, daß die von der Belastung der Einzelgetriebe abhängigen
und von den Zugmittelsträngen 17 und 57 erzeugten Spreizkräfte einer notwendigerweise
gleich großen, auf die Kraftkolben 21 und 61 ausgeübten Oldruckkraft entgegenwirken
und mit dieser im Gleichgewicht sein müssen.
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Selbstverständlich ist es möglich, nicht nur, wie in Fig. 2 dargestellt,
zwei Getriebe einander parallel zu schalten. Vielmehr kann man auf gleiche Weise
drei oder noch mehr Getriebe in der dargestellten Weise parallel schalten.
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Fig.3 zeigt einen wahlweise an jeder der beiden Wellenstränge antreibbaren
Getriebesatz mit einer Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. Der Einfachheit halber
ist nur eines der beiden Einzelgetriebe 71 im Schnitt dargestellt. Da sowohl die
Welle 72 als auch die Welle 73 Antriebswelle sein kann, sind beide Scheibensätze
mit gleichartigen Anpreßeinrichtungen zur Erzeugung der für die Reibkraftübertragung
notwendigen Axialkräfte versehen. Trotz gleicher Ausbildung der Anpreßeinrichtungen
ergibt sich jedoch bei solchen Getrieben auf der jeweiligen Antriebsseite eine Spreizkraft,
die größer ist als die von der Anpreßeinrichtung erzeugte Axialkraft. Die Differenz
dieser beiden Kräfte ist von der jeweiligen Getriebebelastung abhängig und muß als
Steuerkraft von außen her auf den Antriebsscheibensatz zusätzlich aufgebracht werden.
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Auf den beiden Wellen 72 und 73 sind in diagonalsymmetrischer Anordnung
je eine axialbewegliche, auf der Welle drehbare Kegelscheibe 74 bzw. 75 und je eine
mit der beweglichen Scheibe drehfest verbundene, axial unverschiebbare Scheibe 76
bzw. 77 angeordnet. Zwischen den Scheibensätzen 74/76 und 75/77 läuft ein Zugmittelstrang
78. Mit jeder der beweglichen Scheiben 74 und 75 arbeitet eine Anpreßvorrichtung
79 bzw. 80 zusammen, deren Wirkungsweise im Prinzip der an Hand der Fig. 1 beschriebenen
Anpreßvorrichtung 11 bis 15 entspricht.
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Die beweglichen Kegelscheiben 74 und 75 sind hier selbst als Kraftkolben
ausgebildet und übergreifen mit je einem Flansch 81 und 82 von außen je einen mit
der Welle 72 bzw. 73 umlaufenden Zylinder 83 bzw. 84, die axial unverschiebbar auf
den Wellen angeordnet sind.
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Zur hydraulischen Erzeugung der belastungsabhängigen Steuerkraft auf
der jeweiligen Antriebsseite ist eine Zahnradpumpe 85 vorgesehen, die über eine
Leitung 86 Drucköl aus dem Ölsumpf des Getriebes in
einen Steuerzylinder
87 fördert. Im Steuerzylinder ist ein Doppelkolben 88: längs verschiebbar gelagert,
der über seine Kolbenstange 89 an einem zweiarmigen Hebel 90 angelenkt ist, dessen
eines Ende 91 mit der axial beweglichen Kegelscheibe 74 und dessen anderes Ende
92 mit einem Schraubstück 93 gelenkig verbunden ist, das mittels einer Gewindespindel
94 und eines Betätigungshandrades 95 in axialer Richtung einstellbar ist.
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Im Steuerzylinder 87 sind im Abstand der beiden Kolben 96 und 97 des
Doppelkolbens 88 je eine Ringnut 98 und 99 vorgesehen, deren Breite etwas größer
ist als die Breite der Kolben 96 und 97. Das über die Leitung 86 zwischen die beiden
Kolben 96 und 97 in den Steuerzylinder 87 eingeführte Drucköl kann, wie aus Fig.4
ersichtlich ist, in der Mittellage des Doppelkolbens durch ringförmige Spalte in
die Ringnuten 98 und 99 und ebenfalls wieder durch ringförmige Spalte in die anschließenden
Teile des Steuerzylinders und von dort aus durch Rücklaufbohrungen 100 bzw. 101
in den Ölsumpf zurückströmen. Von der Ringnut 98 aus führt eine Leitung 102 zur
Welle 72 und über eine Längsbohrung 103 sowie eine Radialbohrung 104 in den Zylinderraum
83/81. Von der Ringnut 99 führt eine Leitung 105 zur Welle 73, durch deren Axialbohrung
106 und Radialbohrung 107 das Drucköl in den Zylinderraum 84/82 strömen kann.
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Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung ist folgende: Es sei angenommen,
daß die Welle 73 des Einzelgetriebes die Antriebswelle sei, dann muß die hydraulische
Steuerkraft an der beweglichen Scheibe 74 zur Wirkung gebracht werden. Unter der
Wirkung des an der Abtriebswelle 73 angreifenden Lastdrehmomentes entsteht auf der
Antriebsseite eine Spreizkraft, welche die Scheibe 74 nach links verschiebt. Der
Doppelkolben 88 wird hierdurch in der gleichen Richtung verschoben. Der Kolben 97
drosselt mit seiner Steuerkante 108 den Zutritt des Drucköls zur Ringnut 99 und
vergrößert gleichzeitig mit seiner Steuerkante 109 die Größe des Austrittsspaltes
aus der Ringnut 99, so daß der etwa im Zylinder 82/84 auf der Abtriebswelle 73 vorhandene
Öldruck praktisch auf Null abfällt. Der Steuerkolben 96 dagegen vergrößert mit seiner
Steuerkante 110 den Eintrittsquerschnitt für das Drucköl in die Ringnut 98 unter
gleichzeitiger Verkleinerung des Austrittsquerschnitts des Drucköls aus der Ringnut
98 durch seine Steuerkante 111. Dadurch baut sich in der Leitung 102 und im Zylinderraum
83/81 auf der Antriebsseite ein Öldruck auf, der auf die als Kraftkolben ausgebildete
bewegliche Scheibe 74 wirkt und damit die erforderliche zusätzliche Steuerkraft
erzeugt. Bei einer Erhöhung der Drehmomentbelastung an der Abtriebswelle 73 verschiebt
sich der Doppelkolben 88 um ein geringes Maß nach links, wodurch die auf die bewegliche
Scheibe 74 wirkende Steuerkraft so lange erhöht wird, bis wieder Kräftegleichgewicht
herrscht.
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Zur willkürlichen Änderung der Übersetzung des Getriebes wird mit
Hilfe des Handrades 95 das Schraubstück 93 z. B. nach rechts verschoben. Dadurch
vermindert sich die auf die Scheibe 74 wirkende Steuerkraft, so daß das Getriebe
nunmehr eine neue Übersetzung annehmen kann, indem sich die Scheibe 74 nach links
bewegt. Gleichzeitig wird aber auch der Steuerkolben 96 nach links mitgenommen,
so dali die Steuerkraft wieder ansteigt, bis Gleichgewicht zwischen der Spreizkraft
und der Steuerkraft in der neuen Übersetzung des Getriebes und bei der neuen Drehmomentbelastung
eingetreten ist. Die gleichen Vorgänge spielen sich ab, wenn An-und Abtriebswelle
vertauscht werden. Nur haben in diesem Falle auch die Kolben 96 und 97 ihre Rollen
vertauscht.
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Mit dem soeben beschriebenen Einzelgetriebe kann ein gleichartiges
Getriebe in der an Hand der Fig. 2 beschriebenen Weise parallel geschaltet sein,
wozu die in Fig. 3 angedeuteten Wellenkupplungen 112 und 113 dienen, die den Wellenkupplungen
40 und 41 der Fig.2 entsprechen. Das parallel geschaltete Getriebe erhält durch
die sich in die Wellen dieses Getriebes fortsetzenden Axialbohrungen 103 und 106
die gleichen, von der Steuereinrichtung erzeugten Öldruckkräfte, weist aber ebensowenig
wie das parallel geschaltete Getriebe nach Fig.2 einen Steuerzylinder und Steuerkolben
und die Betätigungseinrichtung zur willkürlichen Übersetzungsänderung auf. Im übrigen
ist auch hier die Wirkungsweise der parallel geschalteten Getriebe, insbesondere
die gleichmäßige Lastv erteilung auf alle beteiligten Getriebe genau dieselbe wie
die an Hand der Fig. 2 beschriebene Wirkungsweise.
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Voraussetzung für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung und Parallelschaltung
der Getriebe ist nur, daß die von den Zugmittelsträngen auf die beweglichen Kegelscheiben
auf der jeweiligen Antriebsseite ausgeübten Spreizkräfte von der jeweiligen Belastung
des Getriebes an der Abtriebswelle (am Abtriebswellenstrang) abhängig sind. Durch
welche Mittel diese belastungsabhängigen Spreizkräfte auf der Antriebsseite erzeugt
werden, ist an sich unwesentlich. Die Erfindung ist daher insbesondere nicht auf
die Verwendung der Anpreßeinrichtungen 11 bis 15 (Fig. 1) bzw. 51 bis 55 (Fig.2)
bzw. 79 und 80 (Fig. 3) beschränkt, zumal für die Erzeugung last- und/oder übersetzungsabhängiger
Anpreßkräfte bereits eine Reihe von Lösungen bekannt sind. Auch können zwischen
den Kegelscheibenpaaren der Getriebe nicht nur, wie dargestellt, jeweils ein Zugmittelstrang
angeordnet sein, sondern es können in bekannter Weise auch in jedem Getriebe zwischen
den Kegelscheibenpaaren mehrere parallel geschaltete Zugmittelstränge vorgesehen
sein. Der Bereich der vorliegenden Erfindung wird selbstverständlich auch dann nicht
verlassen, wenn die dargestellten konstruktiven Einzelheiten der Getriebe durch
Äquivalente ersetzt werden.