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Steuereinrichtung für ein Antriebsaggregat
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Die Erfindung betrifft eine mittels eines willkürlich betätigbaren
Betätigungsgliedes steuerbare Steuereinrichtung für ein Antriebsaggregat, das aus
einer Brennkraftmaschine, einem von dieser angetriebenen, bezüglich des Übersetzungsverhältnisses
stufenlos einstellbaren Getriebe und einem diesem nachgeschalteten Stufenschaltgetriebe
besteht.
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Vorzugsweise ist dabei die Brennkraftmaschine bezüglich ihres Leistungsabgabevermögens
einstellbar. Ebenso ist vorzugsweise vorgesehen, daß das stufenlos einstellbare
Getriebe ein hydrostatisches Getriebe ist. Ebenso ist vorzugsweise vorgesehen, daß
das Stufenschaltgetriebe auch dann geschaltet werden kann, wenn es durch ein Drehmoment
belastet ist.
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Bei hydrostatischen Getrieben mit Konstantmotdrist das Ubersetzungsverhältnis
mit größter Abtriebsdrehzahl durch das Verhältnis zwischen größtmöglichem Hubvolumen
der Pumpe und Hubvolumen des Hydromotors bestimmt. Ist auch der Hydromotor einstellbar,
so wird dieser Wandlungsbereich zu höheren Drehzahlen hin erweitert bis zu dem Verhältnis
zwischen größtmöglichem Hubvolumen der Pumpe und kleinstem im Betrieb noch zulässigem
Hubvolumen des Hydromotors, wobei die Hubvolumina jeweils bezogen sind auf eine
Umdrehung.
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Für viele Fälle reichen diese Ubersetzungsverhältnisse nicht aus,
so daß eine mechanische Übersetzungssufenachgeschaltet werden muß. Wird nur eine
Stufe nachgeschaltet und derart ausgelegt, daß mit dieser die größte gewünschte
Abtriebsdrehzahl erreicht werden kann,hat das zur Folge, daß das hydrostatische
Getriebe in einem Teil des Gesamtbereiches unter wirkungsgradmäßig ungunstigen Bedingungen
betrieben werden muß. Um günstigere Bedingungen zu erzielen, schaltet man ein Stufenschaltgetriebe
nach. Ist bei einem solchen Antriebsaggregat jeweils für das Einstellen der Brennkraftmaschine
und für das Einstellen des hydrostatischen Getriebes und für das Schalten des Stufenschaltgetriebes
jeweils ein besonderes Betätigungsorgan vorhanden, das von der Bedienungsperson
willkürlich betätigt werden muß, so sind die Anforderungen an diese Bedienungsperson
sehr hoch,
so daß kaum erwartet werden kann, daß diese immer die
günstigste Einstellkombination vornimmt. Solche Antriebsaggregate werden insbesondere
bei Fahrzeugantrieben angewandt, ermöglichen aber auch für andere Zwecke,die bekannten
Vorzüge des hydrostatischen Getriebes (Drehmomentwandlung, hohes Drehmoment bei
kleiner Drehzahl oder bei Stillstand der Abtriebswelle und Umkehrbarkeit des Drehsinnes)
auch in einem großen Drehzahlbereich der Abtriebswelle auszunutzen. Eine vorteilhafte
Wahl des Stufenschaltgetriebes ermöglicht darüber hinaus,kleinere Einheiten im hydrostatischen
Getriebe zu verwenden, die bei richtigem Schalten der einzelnen Organe jeweils in
einem Bereich optimalen Wirkungsgrades bef;rieben werden.
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Während im hydrostatischen Getriebe das Ubersetzungsverhältnis stufenlos
geändert wird und somit bei konstanter Antriebsdrehzahl die Abtriebsdrehzahl vom
Stillstand bis kann, zur Maximaldrehzahl stetig gesteigert werden ist beim Stufenschaltgetriebe
eine unstetige Verstellung gegeben.
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Zu einer stetigen Steigerung der Getriebeabtriebsdrehzahl ist es deshalb
erforderlich, die Getriebeantriebsdrehzahl stetig zu verändern. In normalen Kraftwagen
erfolgt das durch Einstellung der Drehzahl der Antriebsmaschine unter Zuhilfenahme
einer Schlupfkupplung zur Überbrückung von
Bereichen, beispielsweise
unterhalb der Mindestdrehzahl der Brennkraftmaschine. Ist in dem Antriebsaggregat
zwischen Brennkraftmaschine und Stufenschaltgetriebe ein hydrostatisches Getriebe
geschaltet, so kann durch Verändern der Einstellung des hydrostatischen Getriebes
auch beim Schalten des Stufenschaltgetriebes eine stetige Steigerung der Drehzahl
erzielt werden. Für einen stoß- und verlustfreien Übergang sind jedoch bestimmte
Bedingungen zu erfüllen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine > infach zu bedienende
Steuereinrichtung zu schaffen, die nxangläufig für die von ihr gesteuerten Teile
destesamtaggregates jeweils die optimale Einstellung herbeiführt.
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Durch Weiterausgestaltungen sollen weitere, untergeordnete Teilaufgaben
gelöst werden, beispielsweise soll auch unter Drehmomentbelastung der Abtriebswelle
eine stetige Zunahme der Drehzahl der Abtriebswelle auch beim Schalten des Stufenschaltgetriebes
erzielt werden. Insgesamt soll ein stetig zu bestreichender Drehzahlbereich für
die Abtriebswelle erzielt werden, der«isher nur mit Schaltunterbrechung und Synchronisation
über Reibkupplungen möglich war. Die Synchronisation beim Schalten des Stufenschaltgetriebes
soll
möglichst verlustfrei erfolgen. Das hydrostatische Getriebe soll weiterhin in Abhängigkeit
vom Antriebsdrehmoment derart verstellt werden, daß die Brennkraftmaschine in einem
günstigen Betriebsbereich arbeitet, vorzugsweise in einem Betriebsbereich, der nahe
dem maximalen Drehmoment wiegt.
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Die Schalteinrichtung für das Stufenschaltgetriebe soll derart ausgestaltet
werden und mit der Verstelleinrichtung für das hydrostatische Getriebe abgestimmt
sein, daß bei stoßfreier Umschaltung eine stetige Steigerung der Abtriebsdrehzahl
erzielt wird. Durch die durch die Steuereinrichtung erzwungene Einstellung der einzelnen
Organe sollen der Primärenergieverbrauch (Kraftstoffverbrauch) und die Geräuscherzeugung
herabgesetzt werden.
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Die gestellte Aufgabe wircEaadurch gelöst, daß die Stellorgane von
mindestens zwei Teilen des Gesamtaggregates in Wirkverbindung miteinander für gemeinsame
abhängige Steuerung stehen) das heißt daß zumindest entweder das stufenlose Getriebe
und das Stufenschaltgetriebe gemeinsam betätigt werden oder die Brennkraftmaschine
und das stufenlose Getriebe gemeinsam (vorzugsweise unter Berücksichtigung der Schaltlage
des Stufenschaltgetriebes) geschaltet werden oderAorzugsweise, daß alle drei Teile,
nämlich Brennkraftmaschine, stufenloses Getriebe und Stufenschaltgetriebe gemeinsam
optimal gsteuert werden.
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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen lassen sich erzielen bei einem
Antriebsaggregat, bei dem das stufenlose Getriebe ein hydrostatisches Getriebe mit
einstellbarem Hydromotor ist. In diesem Falle ist es möglich zur Anpassung an die
beim Schalten des Stufenschaltgetriebes auftretenden Situationsänderungen die Pumpe
des hydrostatischen Getriebes unverändert zu lassen und die Anpassung nur durch
Einstellen des Hydromotors vorzunehmen und zwar insbesondere derart, daß das Stufenschaltgetriebe
erst dann geschaltet wird, wenn bei steigender Drehzahl der Hydromotor seine kleinste
im BetriebS zulässige Einstellung erreicht hat und während des Schaltvorganges des
Stufenschaltgetriebes in einem dem Stufensprung des Schaltgetriebes entsprechendem
Verhältnis auf größeresHubvolumen pro Umdrehung zurückgestell Xird.
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Dabei ist zu berücksichtigen, daß nicht ion mechanischen Stufenschaltgetrieben
sondern auch im hydrostatischen Getriebe eine Anderung des übersetzungsverhältnisses
nicht nur eine Anderung des Drehzahlverhältnisses zwischen Antriebskarte und Abtriebswelle
bedingt sondern in reziprokem Maße auch eine Anderung des Verhältnisses zwischen
den Drehmomenten in diesen Wellen, so daß also bei einem bestimmtenander Abtriebswelle
abgenommenen Drehmoment die Drehmomentbelastung der Primärenergiequellefalso der
Brennkraftmaschine' entsprechend verändert wird. Das Gesamtgetriebe soll also in
Abhängigkeit
von Drehmoment und Drehzahl an der Abtriebswelle derart
verstellt werden, daß die Brennkraftmaschine in einem günstigen Betriebsbereich
arbeitet, so daß also die Schalteinrichtung für das Stufenschaltgetriebe mit der
Steuerung für das hydrostatische Getriebe zweckmäßig abgestimmtwerden wenn muß.
Vorteilhaft ist es dabei, auch die Steuerung der Brennkraftmaschine in diesen Gesamtprozeß
mit einbezogen wird.
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Um eine möglichst einfache Steuerung zu erzielen1 ist es dabei zweckmäßig,
wenn das Steuerorgan für die Brennkraftmaschine und das Steuerorgan für das hydrostatische
Getriebe und das Steuerorgan für das Stufenschaltgetriebe gemeinsam abhängig von
einem willkürlich betätigbaren Betätigungsglied, insbesondere einem Pedal, gesteuert
sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine Drehmomentmeßeinrichtung an einer Welle
des Antriebsaggregates in die Steuerung eingreift, damit auch das Drehmoment bei
deiAbstimmung der drei Einstellagen aufeinander berücksichtigt wird.
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Bei hydrostatischen Getrieben mit verstellbarer Pumpe und d verstellbarem
Hyromotor werden im Bereich kleiner Abtriebsdrehzahlen Anderungen des Ubersetzungsverhältnisses
durch Anderungen der Einstellung der Pumpe bewirkt,während der Hydromotor in seiner
lage größten Hubvolumens pro Umdrehung bleibt. Erst wenn die Pumpe ihr gauge größten
Hubvolumens pro
Umdrehung erreicht hat, wird zwecks weiterer Steigerung
der Drehzahl der Hydromotor zurückgeschwenkt. Dieses System macht sich die Erfindung
zu nutze, in dem dann, wenn der Drehzahlbereich durch Schalten des Stufenschaltgetriebes
verändert wirdtnur der Hydromotor entsprechend nachgestellt wird, während die Pumpe
unverändert bleibt. Zu diesem Erfindungsgedanken sind in den Unteransprüchen verschiedene
Ausgestaltungsmöglichkeiten angegeben und zwar in den Ansprüchen 7 und 8 und 18
auch oder sogar vorzugsweise mit mechanischen Mitteln zu lösende Lösungswegetwährend
in den folgenden Ansprüchen eine besonders vorteilhafte hydrostatische Steuerung
beschrieben ist, bei der mit steigendem Steuerdruck stetig die Drehzahl der Abtriebswelle
steigt.
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Auch bei einer einfachereren Steuerung, bei der das Stufenschaltgetriebe
willkürlich schaltbar ist, kann durch eine entsprechende Anpassung an die Schaltlage
des Stufenschaltgetriebes und sinngemäße gemeinsame Steuerung der Brennkraftmaschine
und des hydrostatischen Getriebes noch ein recht gutes Ergebnis erzielt werden.
Insbesondere wenn für den Hydromotor eine Steuerung vorgesehen ist, die selbsttätig
bei Umschalten des Stufenschaltgetriebes auf größere Ubersetzung den Hydromotob
in eine dem Stufensprung des Stufenschaltgetriebes
entsprechendem
Verhältnis zurückschwenkt und umgekehrt.
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Anstelle eines willkürlich gesteuerten Steuerdruckes kann auch der
Druck in der Förderleitung des hydrostatischen Getriebes alleine oder zusätzlich
für Steuervorgänge ausgenutzt werden.
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Dabei können jedoch Schwierigkeiten auftreten beispielsweise dadurch,
daß beim Anfahren oder plötzlichen Belastungsänderungen im hydrostatischen Getriebe
Druckstöße auftreten, die einen Schaltvorgang bewirken, wenn nicht eine hinreichend
große Dämpfung vorgesehen ist. Ebenso müssen die Zustände beim Bremsen berücksichtigt
werden. Verschiedene Ausgestaltungen der verschiedenen Einzelbaugruppen ermöglichen
verschiedene tosungen. Ist das Stufenschaltgetriebe zugkraftunterbrechungsfrei unter
voller Last schaltbar1 braucht nur dafür Sorge getragen zu werden, daß die Anpassung
der Einstellage des hydrostatischen Getriebes,die erforderlich ist, damit nach Umschalten
zunächst das gleiche Gesamtübersetzungsverhältnis eingestellt ist, das heißt die
gleiche Drehzahl an der Abtriebswelle auftritt, in der gleichen Zeit erfolgt, in
der die Umschaltung des Stufenschaltgetriebes erfolgt. Ist das Stufenschaltgetriebe
nicht oder nur bedingt unter Last s chaltbar, kann die Entlastung des Stufenschaltgetriebes
in zweckmäßiger Weise dadurchfl.erfolgen, daß bei in geschlossenen
Kreislauf
arbeitendem hydrostatischen Getriebe ein Kurzschlupventil bzw. bei in offenem Kreislauf
arbeitendem hydrostatischen Getriebe ein Entlastungsventil währenddes Umschaltvorganges
des Stufenschaltgetriebes betätigt wird, so daß während der Zeit, in der dieses
Ventil geöffnet ist, im hydrostischen Getriebe kein Drehmoment oder nur ein entsprechend
der DruckabsenKkung in diesem Ventil der Belastbarkeit des Stufenschaltgetriebes
entsprechendes Moment übertragen wird.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Figur 1 zeigt das Schaltschema zu einer steuerdruckbetätigten gemeinsamen
Steuerung für ein hydrostatisches Getriebe und ein nachgeschaltetes Stufenschaltgetriebe.
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Figur 2 zeigt ein 4ee Steuerdruckdiagramm zu dieser Steuerung Figur
3 zeigt ein Schaltschema zu einer anderen gemeinsamen Steuerung für ein hydrostatisches
Getriebe und ein Stufenschaltgetriebe.
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Figur 4 zeigt das Schaltschema einer Steigerung, bei der Brennkraftmaschine,
hydrostatisches Getriebe und Stufenschaltgetriebe gemeinsam gesteuert werden.
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Figuren 5 und 6 zeigen jeweils im Schaltschema zwei verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten
zu den Steuerungen des Sturenschaltgetriebes.
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Figur 7 zeigt das Schaltschema zu einer anderen Ausgestaltung einer
Steigerung, bei der Brennkraftmaschine und hydrostatisches Getriebe und Stufenschaltgetriebe
gemeinsam gesteuert werden.
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Figur 8 zeigt das Schaltschema zu einer anderen Ausgestaltung der
Steuerung.
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Bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 1 ist 1 eine Brennkraftmaschine,
die über die Welle 2 die einstellbare Hydropumpe 3 antreibt, die über die beiden
Leitungen 4 und 5 in geschlossenem Kreislauf mit dem einstellbaren Hydromotor 6
verbunden ist. Eine Speisepumpe und zugehörige Ventile sind in der Zeichnung nicht
mehr dargestellt. Auf der Abtriebswelle 7 des Hydromotors 6 sind zwei Zahnräder
8 und 9 befestigt. Das Zahnrad 8 kämmt ständig mit dem Zahnrad 10 und das Zahnrad
9 kämmt ständig mit dem Zahnrad 11. Die beiden Zahnräder 10 und 11
sind
lose auf der Abtriebswelle 12 gelagert. Das Zahnrad 10 ist mit einem Klauenkupplungsteil
13 verstehen, das mit den Klauen 14 des Kupplungsteiles 15 in Eingriff gebracht
werden kann. Neben solcher Weise ist das Zahnrad 11 mit Klauen 16 verstehen, die
mit den Klauen 17 des Kupplungsteiles 15 in Eingriff gebracht werden können. Das
Kupplungsteil 15 ist längs verschiebbarfaber drehfest auf der Welle 12 gelagert
und kann mittels eines Hebels 18 auf dieser verschoben werden.
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Der Hebel 18 ist mit einem Kolben 19 verbunden, der in einem Schaltzylinder
20 verschiebbar ist und beiderseits durch je eine Feder belastet ist.
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Das Stellteil 21 des Hydromotors 6 ist mit der Kolbenstange 22 eines
Kolbens 23 verbunden, der in einem Stellzylinder 24 verschiebbar ist. Der kolbenstangenseitige
Arbeitsraum des Zylinders 24 kann durch eine Leitung 26 mit Druck beaufschlagt werden.
Der kolbenseitige Arbeitsraum 27 desskylinders 24 ist an eine Steuerdruckleitung
28 angeschlossen. In diesem Arbeitsraum 27 ist eine vorgespannte Feder 29 zwischen
Kolben 23 und Stirnwand des Zylinders 24 eingespannt.
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Das Stellteil 50 der Verstellpumpe 3 ist mit der Kolbenstange 31 des
Kolbens 32 verbunden, der in einem Zylinder 3) verschiebbar ist, dessen kolbenstangenseitiger
Arbeitsraum 34
an eine Leitung 35 angeschlossen ist und dessen
kolbenseitiger Arbeitsraum 36 an eine Steuerdruckleitung 57 angeschlossen ist. In-dem
Steuerdruckgebergehäuse 38 sind zwei Staurrdruckgeber angeordnet, von denen der
eine die Steuerdruckleitung 55 und der andere die Steuerdruckleitung 57 mit Druck
beaufschlagt, wobei bei Verschwenken des Fahrhebels 59 in die eine Richtung die
Steuerdruckleitung 35 mit einem Druck beaufschlagt wird, dessen Höhe abhängig vom
Ausschwenkwinkel des Fahrhebels 59 ist. Bei Verschwenken des Fahrhebels 59 in die
andere Richtung wird die Leitung 57 mit Druck beaufschlagt, dessen Höhe vom Maß
des Ausschwenkens des Fahrhebels 59 aus der Neutrallage abhängig ist. Die beiden
Steuerdruckgeber werden über die Zweigleitung 40 von der Hilfspumpe 41 aus über
die Leitung 42 mit DrucWversorgt.
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Zur Absicherung ist an die Leitung 42 ein Druckbegrenzungsventil 45
angeschlossen. 44 ist ein Mengenregler, von dem aus ein Teilstrom in die Leitung
40 abgeleitet wird.
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Vom Mengenregler 44 aus führt eine Leitung 45 zu dem Schaltventil
46, das durch eine mechanische Kopplung 47 mit dem Schaltventil 48 verbunden ist,
das seinerseits durch die Zweigleitungr 49 mit Druck versorgt wird.
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Die beiden Schaltventile 46 und 48 sind einerseits hydraulisch betätigbar,
wobei der Stellzylinder der einen Seite über die Leitung 50 mit Druck beaufschlagt
wird und der Stellzylinder der anderen Seite über die Hilfsleitung 51,in der ein
Hilfsventil 52 für das Zurückschalten angeordnet ist, mit Druck beaufschlagt wird.
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Zwischen den beiden Leitungen 55 und 37 ist ein Umsteuerventil 55
angeordnet, welches die jeweils Steuerdruck führende der beiden Leitungen 55 und
57 mit der Leitung 54 verbindet, an die einerseits die Leitung 50 und andererseits
die Leitung 26 angeschlossen ist.
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Die Schaltventile 46 und 48 sind außer einer DruckbeauSschlagung auch
durch die Feder 55 beaufschlagt.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise wird auch die Figur 2 herangezogen,
in der als ausgezogene Linie der Steuerdruck über dem Ausschwenkweg am Fahrhebel
59 aufgetragen ist und als strichpunktierte Linie der Steuerdruck über dem Ventilkolbenweg
der Schaltventile 46 und 48 aufgetragen ist.
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Die Schaltventile 46 und 48 sind Drei-Stellungsventile, wobei das
Schaltventil 46 fünf Anschlüsse und das Schaltventil 48
vier Anschlüsse
auSweist, wobei jeweils einer dieser Anschlüsse zum drucklosen Vorratsbehälter (Tank)
56 führt.
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Zwischen die beiden Leitungen 4 und 5 des in geschlossenem Kreislauf
arbeitenden hydrostatischen Getriebes 3, 4, 5, 6 ist ein Kurzschlußventil 57 geschaltet,
das über dine Steuerdruckleitung 58 betätigt werden kann.
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Das von der Brennkraftmaschine 1 an die Welle 2 abgegebene Drehmoment
wird über das hydrostatische Getriebe ), 4, 5, 6 auf die Welle 7 übertragen, und
von dieser entweder über 8, das ZahnradpWaar 10 oder über das Zahnradpaar 9, 11
auf die Welle 12.
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Im Betrieb mit konstant gehaltener Übersetzung stehen die Ventilkolben
der Schaltventile 46 und 48 in ihrer in der Zeichnung dargestellten Mittellage.
Beide Schaltventile 46 und 48 verbinden die Leitungen 45 und 49 mit dem drucklosen
Ablauf aber auch die Leitungen 58 und 28. Daß die Leitung 58 ist, drucklos hat die
Folge, daß das Kurzschlußventil 57 geschlossen ist. Daß die Leitung 28 drucklos
ist,hat die Folge, daß der Kolben 25 lediglich unter der Wirkung der Feder 29 gegen
den Druck im Arbeitsraum 25 wirkt.
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Auf welche der beiden Leitungen 55 oder 57 durch Ausschwenken des
Fahrhebels 59 in die eine oder die andere Richtung Steuerdruck gegeben wird, bestimmt
lediglich die Ausschwenkrichtung, in der die Pumpe 5 aus der Nullförderlage ausgeschwenkt
wird und bestimmt damit, welche der beiden Leitungen 4 oder 5 die Förderdruckleitung
ist (die jeweils andere ist die Rücklaufleitung), so daß dadurch der Drehsinn der
Welle 7 des Hydromotors 6 bestimmt wird. Welche der beiden Leitungen 35 oder 37
mit Steuerdruck beaufschlagt wird, hat keinen Einfluß auf die Umsteuervorgänge,
da jeweils die den Steuerdruck führende der beiden Leitungen 55 und 37 über das
Umsteuerventil 53 mit der Leitung 54 verbunden ist.
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Solange der Fahrhebel 39 in seiner Neutralposition gehalten wird,
herrscht in keiner der beiden Leitungen 35 ruder37 ein Steuerdruck und folglich
ist auch die Leitung 54 drucklos und damit wirkt über die Leitung 50 kein Steuerdruck
auf die Schaltventile 46 und 48 ein. Das Ventil 52 ist in der in der Zeichnung dargestellten
Lage, so daß auch die Leitung 51 drucklos ist. Durch die Feder 55 werden die Ventilkolben
der Schaltventile 46 und 48 nach in der Zeichnung links in den durch die Leitung
50 drucklosen Arbeitsraum verschoben, so daß die jeweils rechts erkennbaren Symbole
wirksam sind. Das heißt, die Leitungen 58, 26 sind über die Leitung 45 mit der HilSspumpe
41
verbunden und die Leitung 28 ist mit dem Tank 56 verbunden. Da über die Leitung
58 das Kurzschlußventil 57 mit Druck beaufschlagt ist, ist das Kurzschlußventil
57 geöffnet, so daß die beiden Leitungen 4 und 5 miteinander verbunden sind. Somit
kann in diesem Schaltzustand durch das hydrostatische Getriebe 3, 4, 5, 6 kein Drehmoment
übertragen werden. Über das Schaltventil 48 ist der kolbenstangenseitige Arbeitsraum
des Schaltzylinders 20 mit Druckbeaufschlagt, so daß die Klauen 13 und 14 in Eingriff
gebracht sind und somit über die Zahnräder 8 und loser erste Gang eingeschaltet
ist.
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Bei Betätigen des Fahrhebels 39 in der einen oder anderen Richtung
wird eine der Leitungen 35 oder 37 mit Druck beaufschlagt, der langsam von Null
aus steigt und über das Umsteuerventil 53 sich auch der Leitung 54 und damit der
Leitung 50 mitteilt. Bei Erreichen von 3 bar werden die Ventilkolben der Schaltventile
46 und 48 gegen die Kraft der Feder 55 in die Mittelposition verschoben. Das Schaltventil
48 sperrt in dieser die beiden Arbeitsräume im Zylinder 20 ab, so daß der Kolben
19 blockiert ist und damit der eingelegte erste Gang festgehalten wird. So bald
in einer der Leitungen 35 oder 37 5 bar erreicht wird, beginnt der Kolben 32 sich
gegen die Kraft der auf der jeweils anderen Seite angeordneten Feder
zu
verschieben und schwenkt die Pumpe aus. Da das Kurzschlußventil 57 geschlossen ist,
wird der Förderstrom der Pumpe 3 zum Hydromotor 6 geleitet und dessen Drehmoment
über die Zahnräder 8 und 10 auf die Welle 12 übertragen. Die Ausschwenkung der Pumpe
3 und damit der Förderstrom pro Umdrehung nimmt mit zunehmendem Druck in der Leitung
35 bzw. 57 zu, wobei dieser Druck mit zunehmender Ausschwenkung des Fahrhebels 59
zunimmt. Erreicht der Steuerdruck 10 bar, hat der Kolben 32 seine Endlage erreicht
und damit die Pumpe 7 ihre größtmögliche Ausschwenkung in der jeweils eingeschalteten
Richtung.
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Das entspricht dem in Figur 2 mit 60 bezeichneten Bereich des Schwenkweges
des Hebels 39. Wird der Fahrhebel 39weiter ausgeschwenkt, steigt der Steuerdruck
weiter. Da die Pumpe ihre Endlage erreicht hat, erfolgt an dieser keine weitere
Anderung. Ein 10 bar übersteigender Steuerdruck in dem Arbeitsraum 25 des Zylinders
24 des Hydromotors 6 vermag aber die Kraft der Feder 29 zu übersteigen. Da der Arbeitsraum
27 drucklos ist, wird nunmehr der Hydromotor 6 von seiner Lage größten Hubvolumen
pro Umdrehung, in der er bisher durch die Feder 29 festgehalten wurde, in Richtung
auf kleineres Hubvolumen pro Umdrehung verschwenkt, bis bei einem Steuerdruck von
20 bar der Kolben 32 seine kolbenseitige Endlage erreicht hat und damit der Hydromotor
6 auf
das kleinste im Betrieb zulässige Hubvolumen verstellt ist.
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Damit ist im hydrostatischen Getriebe 3, 4, 5, 6 das größtmögliche
übersetzungsverhältnis erreicht. Das heißt bei gegebener Drehzahl der Abtriebswelle
2 erreicht die Welle 7 ihre größtmögliche Drehzahl. Bei weiterem Steigen des Steuerdieser
druckes bis auf 50 bar bewirkt eine Verschiebung der Ventilkolben der Schaltventile
46 und 48 gegen die Kraft der Feder 55 in die dritte Schaltlage entsprechend dem
in der Zeichnung linken Symbol. Das hat zur Folge, daß nunmehr die Leitung 58 wieder
mit Druck beaufschlagt wird und das Kurzschlußventil 57 öffnet, so daß kein Drehmoment
im hydrostatischen Getriebe ), 4, 5> 6 übertragen wird. Gleichzeitig wird die
Leitung 26 von Druck entlastet, so daß sich der Kolben 27wieder in den kolbenstangenseitigen
Arbeitsraum 25 hinein verschiebt und der Hydromotor 6 somit in Richtung auf größeres
Hubvolumen pro Umdrehung verstellt wird. über das Schaltventil 48 wird der kolbenseitige
Arbeitsraum des Schalt zylinders 20 mit Druck beaufschlagt und der kolbenstangenseitige
Arbeitsraum dieses Zylinders entlastet, so daß das Kupplungsteil 15 solch in der
Zeichnung nach links verschiebt und somit die Klauen 15 und 14 außer Eingriff kommen
und die Klauen 16 und 17 in Eingriff kommen und somit über die Zahnräder 9 und 11
der zweite Gang eingeschaltet wird.
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Der Fahrhebel 39 kann aus dieser Betriebssituation durch Federkraft
in die Position zurückgefahren werden, in der auf den Steuerdruck 10 bar (der dem
größten Hubvolumen des Hydromotors 6 entspricht) zurückgeführt wird oder es kann
eine Ausgestaltung des Steuerdruckgebers vorgesehen sein, bei der bei weiterem Ausschwenken
des Fahrhebels 59 der Steuerdruck auf den Wert 10 bar wieder abgesenkt wird oder
man kann willkürlich den Fahrhebel 79 in die Position 10 bar zurückschwenken. Auf
jeden Fall ist durch die Steigerung des Steuerdruckes auf 30 bar gleichzeitig die
Umschaltung des Stufenschaltgetriebes 8, 10, 9, 11 vorgenommen worden und der Hydromotor
6 wieder in seine Lage größten Hubvolumens pro Umdrehung verstellt worden, so daß
bei nunmehr von 10 bar an weiter steigendem Steuerdruck der Hydromotor 6 wieder
in Richtung auf kleineres Hubvolumen und damit größere Abtriebsdrehzahl an der Welle
7 bei konstanter Drehzahl der Welle 2 verstellt wird. Das Zurückschwenken des Hydromotors
6 auf großes Hubvolumen beim Umschalten des Stufenschaltgetriebes kann auch dadurch
erreicht werden, daß auf die Seite des Kolbens 23, auf die die Druckfeder 29 wirkt,
Steuerdruck gegeben wird.
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Damit zum Zurückschalten von dem zweiten Gang des Stufenschaltgetriebes
8, 10, 9, 11 in den ersten Gang nicht der Fahrhebel 59 bis in die Lage zurückgeschwenkt
werden muß, in der ein Steuerdruck von 3 bar erzeugt wird,weil das auch ein Zurücksteuern
des hydrostatischen Getriebes 5, 4, 5, 6 auf minimale Abtriebsdrehzahl
bedeuten
würden, ist das Hilfsventil 52 vorgesehen. Durch Betätige des Hilrsventiles52 wird
dann ebenfalls ein Positionswechsel der Umschaltventile 46 und 48 bewirkt.
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Aus dem Diagramm Figur 2 ist somit zu erkennen, daß in dem Bereich
60 der Aus schwenkung des Fahrhebels aus seiner Neutrallage heraus der Steuerdruck
vom Wert 5 bar auf den Wert 10 bar erhöht wird entsprechend der Teilstrecke 61.
Im anschließenden Schwenkbereich 62 des Fahrhebels 39 wird der Steuerdruck entsprechend
dem Feld 65 uon 10 auf 20 bar erhöht. Während der Bereich 60 derjenige Bereich ist,
in dem lediglich die Einstellung der Pumpe 3 verändert wird, ist der Bereich 62
der Bereich, in dem nur die Einstellung des Hydromotors 6 verändert wird. In dem
anschließenden Fahrhebelschwenkbereich 64 erfolgt entsprechend dem Pfeil 65 ein
Ansteigen des Steuerdruckes von 20 bar auf 50 bar, so daß dieser Bereich 64 dem
Umschaltvorgang des Stufenschaltgetriebes 8, 10, 9, 11 zugeordnet ist. Zur weiteren
Steigerung der Abtriebsdrehzahl muß dann entsprechend den Pfeilen 66 und 67 der
Steuerdruck wieder auf 10 bar abgesenkt werden.
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Strichpunktiert ist der Verschiebeweg der Ventilkolben der Schaltventile
46, 48 eingetragen. In dem ersten Bereich 68 befinden sich die Ventilkolben in der
den in der Zeichnung rechten Symbolen zugeordneten Situationen, in dem zweiten Bereich
69
befinden sie sich in der Mittelposition und in dem Bereich 70
befinden sie sich in der den in der Zeichnung linken Symbolen zugeordneten Situation.
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In einer etwas abgewandelten Aufteilung der Steuerdruckbereiche kann
vorgesehen sein, daß im Bereich von 1 bis 10 bar nur die Pumpe 31im Bereich von
10 bis 20 bar nur der Hydromotor 6 in andere Einstellage gebracht wird, im Bereich
von 20 bis 23 bar das Betätigen der Kupplung 13 bis 16 erfolgt und gleichzeitig
der Hydromotor 6 wieder in seine Lage größten Hubvolumens verstellt wird und in
dem anschließenden Bereich von 23 bis 30 bar der Hydromotor 6 wieder in die Lage
kleinsten Schluckvolumens verstellt wird, die er bereits bei einem Steuerdruck von
20 bar erreicht hat.
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Bei der Ausgestaltung gemäß Figur 5 ist mit 71 eine drehzahlgeregelte
Brennkraftmaschine mit Gemischregelung bezeichnet, wobei die Einstellung der Drehzahl
über den Hebel 72 durch das willkürlich zu betätigende Pedal 75 erfolgt. Die Reglerstange
des Gemischreglers (Einspritzpumpe) 74 ist mit dem Ventilkolben eines Dreistellungsventiles
75 verbunden. Die in der Zeichnung nicht mehr dargestellte Abtriebswelle der Brennkraftmaschine
71 ist mit der verstellbaren Hydropumpe 76 verbunden, die über die beiden Leitungen
77 und 78 in geschlossenem
Kreislauf mit dem Hydromotor 79 verbunden
ist, der ebenfalls bezüglich seines Hubvolumens pro Umdrehung einstellbar ist und
zwar durch das Stellglied 80 einstellbar ist. Auf der Abtriebswelle 81 des Hydromotors
sind drehbar zwei Zahnräder 82 und 85 gelagert, wobei das Zahnrad 82 durch eine
Kupplung 84 mitier Welle 81 verbunden werden kann und das Zahnrad 85 durch eine
Kupplung 85 mit der Welle 81 verbunden werden kann. Das Zahnrad 83 kämmt ständig
mit dem Zahnrad 86 und das Zahnrad 82 kämmt ständig mit dem Zahnrad 87.
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Die beiden Zahnräder 86 und 87 sind mit der Abtriebswelle 88 des Getriebes
verbunden.
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Mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine 71 sind weiterhin zwei
Hilfspumpen 89 und 90 verbunden (anstelle von zwei HilSspumpen kann auch eine und
ein entsprechendes Verteilersystem verwendet werden, vergleiche Figuren 5 und 6).
Die Förderleitung der Pumpe 89 ist durch ein Überdruckventil 91 abgesichert und
führt zu dem Anschluß 92 des Ventils 75, dessen zweiter Anschluß 95 mit dem drucklosen
Behälter 94 verbunden ist.
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Die beiden von dem Ventil 75 ausgehenden Leitungen 95 und 96 rühren
über ein willkürlich zu betätigendes Fahrtrichtungsumschaltventil 97 zu den beiden
Arbditsräumen 98 und 99 des Stellzylinders 100,dessen Stellkolben 101 einem Stellglied
102 der Stellpumpe 76 verbunden ist.
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Der Förderstrom der Pumpe 90 wird zu dem Zweistellungsventil 103 geführt,
dessen Ventilkolben über eine Stange 104 mit einer Langlochkulisse 105-verbunden
ist/ in der der Stellzapfen 106 geführt ist, der mit dem Stellglied 80 des Stellmotors
79 verbunden ist. Weiterhin ist mit dem Ventil 103 der Druckregler 107 verbunden.
In der Rücklaufleitung von dem Ventil 103 zum Behälter 94 ist eine Drosselstelle
108 angeordnet. Die beiden von dem Ventil 103 ausgehenden Leitungen 109 und 110
führen jeweils zu einem Stellzylinder jeweils einer der beiden hydraulisch betätigbaren
Kupplungen 84 und 85.
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Mit dem Fahrpedal 73 wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine 71 willkürlich
eingestellt. Das Einstellen des Stellgliedes 102 der Pumpe 76 (und in nicht dargestellter
Weise das Einstellen des Stellgliedes 80 des Hydromotors 79) erfolgt in Abhängigkeit
von der Stellung der Reglerstange~74 über das Ventil 75 und den Stellzylinder 100
in der Weise, daß die Brennkraftmaschine im günstigsten Betriebsbereich arbeitet,
das heißt jeweils mit relativ geringer Drehzahl, aber einem günstigen, hohen Drehmoment.
Die Ausschwenkrichtung der Pumpe 76 und damit der Drehsinn der Abtriebswelle 88
wird durch das Umschaltventil 97 willkürlich eingestellt. Die. Stellung der Reglerstange
74 bestimmt die jeweils eingespritzte Kraftstoffmenge
und damit
das von der Brennkraftmaschine 71 abgegebene Drehmoment. Wenn bei der durch das
Pedal 75 eingestellten Drehzahl die günstigste Einspritzmenge pro Umdrehung noch
nicht erreicht ist, wird die Einspritzmenge selbsttätig so lange erhöht und die
Verstellpumpe dabei auf größere Fördermenge pro Umdrehung verstellt, bis die Reglerstange
104 ihre neutrale Position erreicht hat. Steigt der Fahrwiderstand an,so fällt infolge
höherer BelaStung bei der gleichen Einstellung der Reglerstange 74 die Drehzahl
der Brennkraftmaschine 71 ab, so daß der Fliehkraftregler der Drehzahlregelungs'-
Einrichtung der Brennkraftmaschine 71 die Regvlerstange 74 nach in der Zeichnung
rechts verschiebt und dabei das Ventil in die Stellung bringt, bei der die Pumpe
auf kleinere Fördermenge pro Umdrehung verstellt wird.
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In einer anderen Ausgestaltungsform kann auch ein .elektromagnetisches
Steuerventil verwendet werden, das mit Schaltkontakten der Reglerstange 104 in VerbindunSsteht.
Auch ist es möglich anstelle der Reglerstange 104 eine andere Drehmomentmeßeinrichtung
als Geber zu verwenden.
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So bald das Stellglied 80 des Hydromotors 79 entweder die Lage größten
Hubvolumens pro Umgehung oder die Lage des kleinsten im Betrieb zulässigen Hubvolumens
pro Umdrehung
erreicht hat, gelangt der Stift 106 am Ende der Langlochkulisse
105 zur Anlage mnd nimmt die Schubstange 104 mit und betätigt dadurch das Ventil
103. Über den Druckregler 107 und die Drossel 108 wird der öldruck in den Leitungen
109 und 110 derart gesteuert, daß bei Umschaltvorgang vom ersten in den zweiten
Gang langsam die Kupplung 84 löst und gleichzeitig zeitlich überschneidend langsam
die Kupplung 85 schließt, so daß unter Schlupf in beiden Kupplungen unter Last ein
Umschalten stattfindet. Durch die Anderung des übersetzungsverhältnisses im Stufenschaltgetriebe
wird bei gleichem Drehmoment in der Welle 88 das Drehmoment in der Welle 81 und
somit bei konstant gehaltener Einstelllmg der Pumpe 76 und des Hydromotors 79 die
Belastung der Brennkraftmaschine 71 geändert, so daß der Gemischregler eingreift
und die Reglerstange 74 verschiebt, so daß ein entsprechender Regelvorgang erfolgt
und der Hydromotor 79 entsprechend uurückgeregelt wird. Durch zweckentsprechende
Wahl der die Geschwindigkeit der einzelnen Regelvorgänge beeinflussenden Größen
kann erzielt werden, daß ein stoßfreier und ruckfreier übergang beim Umschalten
vom ersten auf den zweiten Gang oder umgekehrt unter gleichzeitiger Anpassung der
Einstellung des Hydromotors 79 erfolgt. Bei der in Figur 4 dargestellten Steuervorrichtung
für ein Antriebsaggregat eines Fahrzeuges ist wiederum die Brennkraftmaschine 101
eine drehzahlgeregelte
Brennkraftmaschine mit Gemischregler, deren
Einstellung durch das Stellglied 102 bestimmt wird. Das Fahrpedal 105 istdas Betätigungsorgan,
das willkürlich betätigt werden kann und durch das die Fahrgeschwindigkeit eingestellt
werden soll.Liegt der Pedalhebel 104 des Fahrpedals 103 gegen den Anschlag 105 an,so
ist auf Stillstand gesteuert während dann, wenn der Hebel 104 gegen den Anschlag
106 anliegt, auf maximale Fahrgeschwindigkeit gesteuert ist.
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An dem Pedalhebel 104 ist die Schubstange 106 gelenkig befestigt,
an deren anderen Ende gelenkig der zweiarmige Hebel 108 gelagert ist, an dessen
einen Ende einerseits die vorgespannte Feder 109 und andererseits die Schubstange
110 angreift, die mit dem Stellglied 102 der BrennkraRtmaschine 101 verbunden ist.
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Die Abtriebswelle 111 der Brennkraftmaschine 101 treibt die Hydropumpe
112 an, die über in der Zeichnung nicht dargestellte Leitungen mit dem Hydromotor
113 verbunden ist. Auf der Abtriebswelle 114 des Hydromotors 113 sind zwei Zahnräder
115 und 116 gelagert, wobei das Zahnrad 115 mittels einer und hydraulischen Kupplung
117 das Zahnrad 116 mittels einer hydraulischen Kupplung 118 mit der Welle 114 kuppelbar
ist.
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Das Zahnrad 115 kämmt ständig mit dem Zahnrad 119 und das Zahnrad
116 kämmt ständig mit dem Zahnrad 120, wobei die
beiden Zahnräder
119 und 120 fest mit der Getriebeabtriebswelle 121 verbunden sind.
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Das in der Zeichnung obere Ende des doppelarmigen Hebels 108 steht
mittelbar mit der Stellstange 122 in Verbindung, die mit dem Pilotkolben einelgesteuereinrichtung
verbunden ist, deren Gehäuse 123 über die Schubstange 124 mit dem Stellglied 125
der Stellpumpell2 verbunden ist. An dem Stellglied 125 greift auch die Kolbenstange
126 an, die mit dem Kolben 127 der Folgesteuereinrichtung 123 bis 127 verbunden
ist. Infolge der Verbindung des Pedalhebels 104 mit den Teilen 122, 107 und 108
und der dadurch gegebenen Rück-Koppelung bildet auch das Schaltventil 103a ein Teil
einer Folgesteuerung.
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Die Feder 109 wirkt einer Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine
101 über eine eingestellte untere Betriebsdrehzahl hinaus entgegen. Diese Feder
109 ist derart ausgelegt, daß der Stellhebel 102 erst dann in Richtung auf höhere
Drehzahl verstellt wird, wenn in der Verstellstange 122 eine Kraft auftritt, die
dem günstigsten Drehmoment der Brennkraftmaschine 101 entspricht, das nahe der Vollaststellung
liegt. Somit wird erzielt, daß immer zuerst die Pumpe 112 so weit ausgeschwenkt
wird,bis das gewünschte Drehmoment und damit ein Gleichgewichtszustand erreicht
ist, und dann erst die Drehzahl der Brennkraftmaschine 101 erhöht wird.
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Die Reglerstange 128 des Gemischreglersder Brennkraftmaschine :101
bildet das Widerlager einer Feder 129, die den Schließkörper 130 eines Druckbegrenzungsventiles
belastet, der an eine Leitung 131 angeschlossen ist, welche die Hilfspumpe 132 mit
dem Arbeitsraum 153 in dem Stellzylinder 134 verbindet.
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Die Lage der Reglerstange 128 bestimmt somit den Druck in dem Arbeitsraum
153 und somit die Kraft, die auf die Verstellstange 122 einwirkt.
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Zwischen den Hebel 108 und die Stellstange 122 ist ein Zwischenglied
geschaltet, wobei der Zylinder 135 mit dem d Hebel 108 verbunden ist und der in
diesem Zyliner 135 verschiebbare Kolben 136 mit der Stellstange 122 verbunden ist.
Die Feder 157 ist zwischen Zylinder 135 und Kolben 156 eingespannt. Sie hat zwei
Funktionen. Einerseits begrenzt sie das maximale Drehmoment und bei Anliegen des
Hebels 104 gegen den Anschlag 106 auch die Antriebsleistung. Andererseits wird in
ihren beiden Endstellungen das Umsteuerventil 138 betätigt. Zu diesem Zweck ist
mit der Stellstange 122 ein Anschlagdaumen 139 verbunden, der mit Spiel in einer
Langlochkulisse 140 geführt ist, der mit dem Ventilkolben des Ventiles 158 verbunden
istlwährend das Gehäuse des Ventiles 158 mit dem Zylinder 135 verbunden ist.
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Die beiden Ausgänge des Ventiles 138 sind mit dem Schaltzylinder 141
verbunden, in dem ein raumfest gelagerter Kolben 142 angeordnet ist, während der
Zylinder 141 mit dem Schaltventil 143 verbunden ist, über das die beiden Kupplungen
117 und 118 gesteuert werden. Dabei ist mit dem Schaltventil 143 ein Druckregler
144 verbunden, der zusammen mit der Drosselstelle 145 einen zweckmäßigen Verlauf
der Lastübernahme von einer der beiden Kupplungen 117 und 118 auf die andere bestimmt.
Die Umschaltung von Kupplung 117 auf Kupplung 118 und damit von dem ersten Gang
über das Zahnradpaar 115, 119 auf das zweite Zahnradpaar 116, 120 erfolgt, wenn
bei tanz durchgetretenem Fahrpedal 103 der Fahrwiderstand und damit auch das Anttiebsdrehmoment
so weit abgesunken ist, daß die Feder 137 den Kolben 136 in seine in der Zeichnung
linke Endstellung verschoben hat. Steigt nun der Fahrwiderstand wieder an so wird
die Feder 157 durch die infolge Ansteigen des Druckes im Druckraum 133 ebenfalls
ansteigende Kraft in der Stellstange 122 wieder zuisammengedrückt. Erreicht der
Kolben 136 seine rechte Endstellung bei ganz durchgetretenem Fahrpedal 105 so befindet
sich die Brennkraftmaschine 101 an ihrer oberen Leistungsgrenze und die Kupplungen
werden derart geschaltet, daß anstelle der ZahnradübersSzung 116, 120 die Zahnradübersetzung
115, 119 wirksam wird.
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Damit wird für den hydrostatischen Fahrantrieb mit nachgeschaltetem
Stufenschaltgetriebe eine Einpedalsteuerungermöglicht, wie sie in ähnlicher Weise
auch bei Fahrzeugen mit hydrodynamischen Getrieben üblich ist. Dabei werden Brennkraftmaschine
und Getriebe so geregelt, daß in jedem Betriebszustand ein guter Gesamtwirkungsgrad
bei möglichst niedrigem Geräuschpegel erreicht wird.
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In Figur 5 ist eine andere Umsteuervorrichtung dargestellt, wie sie
bei einem andersartigen Lastschaltgetriebe in Zusammenhang mit einem hydrostatischen
Getriebe verwendet werden kann.
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Der Hydromotor 150 treibt auf die Abtriebswelle, mit der fest das
Zahnrad 152 verbunden ist und auf der drehbar das Zahnrad 1153 gelagert ist, das
durch die hydraulisch betätigbare Kupplung 154 mit der Welle 151 verbunden werden
kann. Das Zahnrad 152 kämmt ständig mit dem Zahnrad 155, das drehbar auf der Getriebeausgangswelle
156 gelagert ist, aber mit dieser durch eine Freilaufkupplung 157 verbindbar ist.
Das ist Zahnrad 158 kämmt ständig mit dem Zahnrad 155 und fest mit der Getriebeausgangswelle
156 verbunden. Das Ventil 159 kann mittels des Handhebels 160 willkürlich umgeschaltet
werden. ueber dieses Ventil 159 und dem Druckregler 161 wird die hydraulische Kupplung
154 ein- und ausgeschaltet.
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Beim Einrücken der Kupplung und damit Andern des Drehmomentübersetzungsverhältnisses
wird
die Drehmomentbelastung der antreibenden Brennkraftmaschine verändert, so daß bei
einer Steuerung wie in Figur 4 dargestellt, die Pumpe so lange auf kleiner% Fördervolumen
pro Umdrehung zurückgestellt wird'bis der Umschaltvorgang beendet ist. Beim Ausrücken
der Kupplung 154 und damit Übergang auf die Übersetzung 152, 155 läuft der Vorgang
umgekehrt ab. Voraussetzung für eine möglichst stoßfreie Umschaltung ist eine ausreichende1
mit der Verstellgeschwindigkeit des hydrostatischen Getriebes abgestimmte Verzögerung
beim Einrücken bzw. Ausrücken der Kupplung 154 durch den Druckregler 161. Der Druckregler
161 wird von der Hilfspumpe 162 über den Mengenregler 165 mit Druck versorgt.
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Die Ausgestaltungsform gemäß Figur 6 unterscheidet sich von der Ausgestaltungsform
gemäß Figur 5 lediglich dadurch, daß anstelle nur einer Hilfspumpe 162 und des Mengenreglers
165 zwei Hilfspumpen 164 und 165 vorgesehen sind.
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Zu beachten ist, daß bei der Ausgestaltung des Stufenschaltgetdebes
gemäß Figur 4 zwei hydraulisch schaltbare Kupplungen erforderlich sind, deren Steuerungeqim
ein zugkraftunterbrechungsfreies Umschalten des Getriebes zu ermöglichen/ derart
aufeinander abgestimmt sein müssen, daß in beiden
Kupplungen gleicheitig
ein vorbestimmter Reibschlupf auftritt und die Belastung von einer Kupplung auf
die andere inSabgestimstenMaße übergeben wird1 während bei der Ausgestaltungsform
des Stufenschaltgetriebes gemäß den Figuren 5 und 6 nur eine hydraulisch betätigte
Kupplung erforderlich ist, dafür aber zusätzlich der Freilauf 157. Diese Ausgestaltungen
von Stufenschaltgetrieben sind Jedoch ansich bekannt.
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Bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 7 ist die Steuerung der Brennkraftmaschine
mit der Steuerung des hydrostatischen Getriebes verbunden und zwar nur mit der Steuerung
der Pumpe des-hydrostatischen Getriebes1 und ist andererseits die Steuerung des
hydrostatischen Getriebes und zwar nur des Hydromotors des hydrostatischen Getriebes,
mit der Steuerung des Stufensclaltgetriebes verbunden. Dabei ist die Verbindung
zwischen' Stufenschaltgetriebe und Hydromotor in zumindest ähnlicher Weise ausgestaltet
wie bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 3. Die Brennkraftmaschine 171 ist wiederum
eine drehzahlgeregelte Brennkraftmaschine mit Gemischregelung, deren Sellglied 172
über die Schubstange 173a durch das Pedal 175 willkürlich verstellt werden kann.
Der Regler weist eine Regelstange 174 auf, die aus dem Gehäuse herausgeführt ist.
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Die Abtriebswelle 175 treibt eine einstellbare Hydropumpe 176
die
über zwei Leitungen 1T7 und 1y8 mit dem einstellbaren Hydromotor 179 verbunden ist,
der mittels des Stellgliedes i80 einstellbar ist. Die Abtriebswelle 181 des Hydromotors
119 ist mit dem Stufenschaltgetriebe 82 bis 87 verbunden, das bereits in Zusammenhang
mit Figur 3 beschrieben wurde und dessen Abtriebswelle 88 die Getriebeausgangswelle
ist. An dem Stellglied 180 ist ebenso wie an dem Stellglied 80 in Figur 7 ein Stellzapfen
106 befestigt, der iiner Langlochkulisse 105 geführt ist. Auch die Steuerung 103
bis 110, die die beiden hydraulischen Kupplungen 84 und 85 abhängig von der Stellage
des Hydromotors 179 steuert, entspricht der in Figur 3 beschriebenen. Gleiche Teile
sind Jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Einstellglied 180 des Hydromotors
179 wird in nicht dargestellter Weise abhängig von der Steuerung für die Pumpe 177
derart verstellt, daß im Bereich der Einstellung kleiner Drehzahlen der Wellen 181
nur die Hydropumpe 177 von ihrer Nullförderlage bis zu ihrer Lage größten Hubvolumens
pro Umdrehung verstellt wird und bei Einstellung auf noch höhere Abtriebsdrehzahlen
der Welle 181 der Hydromotor von seiner Lage größten Hubvolumens pro Umdrehung in
seine Lage kleinsten im Betrieb zulässigen Hubvolumens pro Umdrehung zurückgestellt
wird. Auch in sofern entspricht die Steuerung gemäß Figur 7 der Steuerung des hydrostatischen
Getriebes 76, 77, 78, 79 gemäß Figur 3.
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Zu erwähnen ist noch, daß auch eine andere Ausgestaltungsmöglichkeit
dernkbar ist, nämlich bei der die Verbindung 104, 105, 106 zwischen Steuerung des
Stufenschaltgetriebes 82, 87 83, 86 und Hydromotor 179 fehlt und das Ventil 103
nur willkürzlich von Hand betätigt werden kann. Das Stellglied 182 der hydropumpe
176 entspricht dem Stellglied 102 bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 3 und die
Reglerstange 74 gemäß Figur 3 entspricht der Reglerstange 174 gemäß Figur 7.
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Auch darüber hinaus entsprechen einige Teile der gemeinsamen Steuerung
für Brennkraftmaschine und hydrostatisches Getriebe bei den Ausgestaltungsformen
gemäß Figur 3 und Figur 7 einander und sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Während jedoch die Reglerstange 74 bei der Ausgestaltungsform gemäß
Figur 3 das Ventil 75 betätigt,betätigt die Reglerstange 174 bei der Ausgestaltungsform
gemäß Figur 7 das Stellglied 183 einer verstellbaren Drosselstelle 184. Die auf
der Welle 175 der Brennkraftmaschine 171 angeordnete Hilfspumpe 89 fördert über
die Leitung 185 zu der einstellbaren Drosselstelle 184, vor der sich ein Druck aufbaut,
der über die Leitung 186 und das Drehsinnumsteuerungsventil 97 zu dem kolbenseitigen
Arbeitsraum 99 des Stellzylinders 100 geleitet wird. Die Leitung 187 ist eine drucklose
Ablaufleitung. Auch diese Steuerung verfolgt das Zia, das hydrostatische Getriebe
in
Abhängigkeit vom Antriebsdrehmoment derart zu verstellen, daß die Brennkraftmaschine
in einen günstigen Betriebsbereich arbeitet. Dabei soll gleichzeitig eine schnell
ansprechende überlastungssicherung gegeben sein.
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Mit dem Pedal 173 wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine 171 eingestellt.
Da die Hilfspumpe 89 konstantes Verdrängungsvolumen pro Umdrehung hat,ist der durch
die Leitung 185 zu der Drosselstelle 184 fließende Strom abhängig von der Drehzahl
der Brennkraftmaschine 171. Somit ist der Staudruck,der in der Leitung 186 und damit
in dem Arbeitsraum 99 auf den Kolben 101 wirkt, einerseits abhängig von der Drehzahl
der Brennkraftmaschine 171 und andererseits abhängig von der Einstellung der Drosselstelle
184. Die Einstellung der Drosselstelle 184 erfolgt in Abhängigkeit vom Antriebsmoment
durch die Reglerstange 174. Es kann aber auch eine andere Drehmomentmeßeinrichtung
zum Beispiel in der Welle 175 vorgesehen sein und vorgesehen sein, daß die Drosselstelle
184 abhängig vom Meßwert dieser Drehmomentmeßeinrichtung verstellt wird.
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Bei steigendem Moment in der Welle 175 wird somit der Druck im Arbeitsraum
99 herabgesetzt und umgekehrt bei abnehmendem Moment der Druck im Arbeitsraum 99
erhöht und entsprechend die Einstellung der Stellpumpe 176 angepaßt, so daß sich
für das hydrostatische Getriebe eine ähnliche Charakteristik
ergibt
wie sie beispielsweise hydrodynamische Wandler aufweisen. Dadurch wird erzielt,
daß die Brennkraftmaschine 171 und die Pumpe 176 in einem günstigen Betriebsbereich
arbeiten.
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Die Regelung spricht direkt und schnell an und zwar schneller als
eine Regelung mit Fliehkraftreglern mit großer Massenträgheit.
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Bei der in Figur 8 dargestellten Steuereinrichtung werden wie bei
der in Figur 1 dargestellten Steuereinrichtung Pumpe und Stellmotor des hydrostatischen
Getriebes und das Stufen schaltgetriebe durch Steuerdruck verstellt, wobei ausgehend
dem von der Einstellung der Abtriebswelle aus Stillstand zunächst die Pumpe verstellt
wird, dann der Hydromotor verstellt wird inddann das Stufenschaltgetriebe unter
gleichzeitiger Anpassung der Einstellung des Hydromotors geschaltet wird. Dabei
ist noch eine Weiterausgestaltungsmöglichkeit vorgesehen, bei der auch die Steuerung
der Brennkraftmaschine mit einbezogen.wird und zwar entweder nur abhängig vom Drehmoment,
das durch das Getriebe übertragen wirdoderauch zusätzlich abhängig vom Steuerdruck.
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Die Brennkraftmaschine 191 treibt über die Welle 192 die einstellbare
Hydropumpe 193 an, die über zwei Leitungen 194 und 195 mit dem Hydromotor 196 verbunden
ist, auf dessen
Abtriebswelle 197 ein Zahnrad 198 befestigt ist
und ein Zahnrad 199 gelagert ist, das über eine Kupplung 200 mit der Welle 197 verbunden
werden kann. Das Zahnrad 198 kämmt ständig mit dem Zahnrad 201, das über eine Kupplung
202 mit der Welle 203 verbunden werden kann, auf der fest das Zahnrad 204 befestigt
ist, das ständig mit dem Zahnrad 199 kämmt. Die Welle 203 ist die Getriebeausgangswelle.
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Auf der Welle 192 sind zwei Hilfspumpen 205 und 206 angeordnet.
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Die durch ein beispielsweise auf 12 bar eingestelltes Druckbegrenzungsventil
207 abgesicherte Hilfspumpe 206 ist die Stelidruckpumpe, deren Förderstrom dem Servomotor
208, 209 der Stellpumpe 193 und dem Servomotor 210, 211 des Stellmotors 196 zugerührt
wird. Gleichzeitig dient sie als Speisepumpe, die über den Kühler 212 und den über
das auf 2 bar eingestellte Überdruckventil 213 abgesicherten Filter 214 und die
RUckschlagventile 215 und 216 in die jeweilige Niederdruckleitung des geschlossenen
Kreislaufes einspeist. Die auf beispielsweise 420 bar eingestellten Druckbegrenzungsventile
217 sichern den Arbeitskreislauf gegen unzulässige Uberbelastung ab.
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Der Geberteil("Pilot")208 des Servomotors 208, 209 der Stellpumpe
193 wird über die beiden Leitungen 218 und 219 mit Stelldruck versorgt, wobei die
Leitung 218 an den Steuerdruckgeber 220
und die Leitung 219 an
den Steuerdruckgeber 221 angeschlossen ist Die beiden Leitungen 218 und 219 sind
über ein Umschaltventil 222 mit der Leitung 223 verbunden, die zu dem Geberteil
210 des Servomotors 210, 211 des Hydromotors 196 führt, so daß unabhängig davon,welche
der beiden Leitungen 218 oder 219 Steuerdruck führt immer das Geberteil 210 ebenfalls
mit vom Steuerdruck beaufschlagt wird. Dabei sind die Federn in den Steuerteilen
208 und 210 derart abgestimmt, daß bei von Null aus steigendem Steuerdruck zunächst
nur linear oder vorzugsweise progressiv proportional zu dem Steuerdruck die Pumpe
193 von ihrer Nuliförderlage bis in ihre : Lage größten Hubvolumens pro Umdrehung
verstellt wird. Erst wenn dann derßteuerdruck noch weiter steigt,spricht auch das
Geberteil 210 an und schwenkt den Hydromotor 196 aus seiner Lage größten Hubvolumens
zurück in Richtung auf seine Lage kleinsten im Betrieb zulässigen Hubvolumens.
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Das Eingangsteil des Steuerdruckgebers 220 wird von einer Kurvenscheibe
224 gesteuert, und das Eingangsteil des Steuerdruckgebers 221 wird von einer Kurvenscheibe
225 gesteuert, wobei die beiden Kurvenscheiben 224 und 225 an einem gemeinsamen
Werkstück 226 angeordnet sind, das durch Betätigung des Hebels 227 verschwenkt werden
kann. Aue der Rückseite des Werkstückes 226 ist eine weitere Steuerkurve 228 angeordnet,
durch die das
Ventil 229 gesteuert wird, durch welches die Kupplungen
200 und 202 gesteuert erden. Um ein sanftes Umsteuern zu erreichen, sind in dem
Ventil 229 Drosselstellen vorgesehen.
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Die Drehzahl der Brennkraftmaschine 191 wird durch die Stellstange
230 eingestellt, die mit dem Pedalhebel 231 verbunden ist, an dessen Ende das Pedal
232 angeordnet ist.
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Dabei ist eine zweckmäßige Weiterausgestaltung möglich, bei der der
Lagerpunkt 233, um den der Hebel 231 schwenkbar ist, am Ende einer Kolbenstange
234 angeordnet ist, deren zugeordneter Kolben 235 in einem Zylinder 236 gegen die
Kraft einer Feder 237 verschiebbar ist, wobei der Arbeitsraum 238 in dem Zylinder
236 über die Leitung 239 und das Umschaltventil 240 mit der jeweils den höheren
Druck führenden der beiden Leitungen 194 oder 195 verbunden ist, so daß die Lage
des Lagerpunktes 233 von dem Druck im Getriebe und damit unter Berücksichtigung
der Einstelllage der Hydrodpumpe 193 von dem in der Welle 192 wirkenden Drehmoment
abhängig ist. Es kann aber auch eine andere Abhängigkeit der. Lage des Lagerpunktes
233 von dem Drehmoment in der Welle 192 vorgesehen sein.
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Darüber hinaus ist eine weitere in der Zeichnung nicht mehr dargestellte
sondern nur durch den Pfeil 241 angedeutete Weiterausgestaltung
geschaffen
worden, bei der auf das dem Lagerpunkt 233 entgegengesetzte Ende des Hebels 231
eine von einem Steuerdruck erzeugte Kraft einwirkt, wobei dieser Steuerdruck von
einem Steuerdruckgeber erzeugt werden kann, der von einer weiteren in der Zeichnung
nicht dargestellten, an dem Bauteil 226 angeordneten Kurvenscheibe gesteuert wird.
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Durch die Wahl der Schwenkrichtung, in der der Hebel 227 geschwenkt
wird, ist bestimmt, welcher der beiden Steuerdruckgeber 220 und 221 angesteuert
wird und damit welche der beiden Steuerdruckleitungen 218 und 219 Druck führt und
damit in welcher Richtung die Pumpe 193 aus ihrer Nullförderlage geschwenkt wird
und damit in welcher Drehrichtung sich die Welle 197 dreht. Mit steigendem Druck
wird, wie bereits erwähnt, zunächst nur die Pumpe ausgeschwenkt und dann, wenn die
Pumpe ihre Lage größter Ausschwenkung erreicht hat und der Steuerdruck weiter steigt,
über die Leitung 223 auch der Servomotor 210, 211 des Hydromotors 196 beaufschlagt
und damit dieser zurückgeschwenkt. Durch die Gestaltung der Kurvenscheibe 224 und
228 bzw. 225 und'228 wird erreicht, daß dann, wenn der jeweils angesteuerte der
beiden Steuerdruckgeber 220 oder 221 auf den Druck eingestellt ist, bei dem der
Hydromotor 196 seine volle Ausschwenkung erreicht hat, bei weiterem Durchschwenken
des Hebels 127 über die Kurvenscheibe
228 das Ventil 229 betätigt
wird und damit das Stufenschaltgetriebe 198, 201, 199, 204 umgeschaltet wird.
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Durch die Gestaltung der Kurvenscheibe 224 bzw. 225 wird gleichzeitig
bei diesem weiteren Ausschwenken des Hebels 227 der Steuerdruck über den jeweils
angesteuerten Steuerdruckgeber 220 oder221 so weit abgesenkt, daß der Hydromotor
sich entsprechend dem Stufensprung in dem Stufenschaltgetriebe verstellt, so daß
die neue Einstellung des Hydromotors zusammen mit der neuen Schaltstufe das gleiche
Ubersetzungsverhältnis ergibt wie die vorher gegebene Einstellung des Hydromotors
196 mit der vorher eingeschalteten Schaltstufe.
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Dadurch wird ein stetiger Ubergang erreicht und der Hydromotor 196
kann nun bei weiterem Verschwenken des Hebels 227 und damit der jeweils angesteuerten
Kurvenscheibe 224 und 225 wieder ausgesteuert werden. Durch die Gestaltung der Kulissen
wird also die Umschaltung des Stufenschaltgetriebes und die Veränderung der Einstellung
des Hydromotors 196 aufeinander abgestimmt.