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Hintergrund der Erfindung
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Die
Erfindung, die in den Ansprüchen
1 und 10 beansprucht ist, bezieht sich auf ein Kraftübertragungssystem
und insbesondere auf ein Stufenloses Getriebe, das eine Scheibe
oder ein Rad mit geringer Trägheit enthält, die/das
von Antriebsrotoren kraftschlüssig
angetrieben wird. Die Erfindung kann ferner ein mehrstufiges Getriebesystem
verwenden, um den Ausgangsdrehzahlbereich des Antriebssystems zu
erweitern, das in Differenzial-Parallel-Anordnung mit der Scheibe
in Eingriff ist und damit synchronisiert ist, um eine Beschleunigung
und eine Verzögerung
des Abtriebs vom Getriebe zu kontrollieren.
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Stufenlose
Antriebssysteme verschiedener Typen wurden in einem Versuch entwickelt,
ein kommerziell annehmbares Getriebe bereitzustellen, das erlaubt,
einen breiten Drehzahlbereich über
einen kontinuierlichen Bereich zu erzielen. Es ist allgemein anerkannt,
das eine stufenlose Änderung
von Übersetzungsverhältnissen
eine signifikante Verbesserung der Effizienz einer Kraftfahrzeugmaschine
bewirken kann, und somit zu einer verbesserten Kraftstoffwirtschaftlichkeit
führen
kann. Stufenlose Getriebe werden auch in einer Vielfalt anderer
Anwendungen verwendet, um eine kontinuierliche Drehzahländerung über einen
gegebenen Bereich zu bewirken.
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In
Kraftfahrzeugen mit einem stufenlosen Getriebesystem wird die von
der Fahrzeugmaschine an die Räder
abgegebene Kraft über
ein Getriebe mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis übertragen,
welches wiederum fähig
sein muss, dem hohen Drehmoment und anderen auftretenden Bedingungen
standzuhalten. Mehrere Typen von stufenlosen Antrieben wurden entwickelt,
einschließlich
Kraftschlussantrieben und stufenlosen Keilriemenantrieben, die auf
Riemen und beweglichen Scheiben beruhen. Systeme des Standes der Technik
sind auf signifikante Probleme gestoßen, die eine schnelle Ermüdung und
ein Versagen der Hauptkomponenten, eine unzureichende Leistungsdichte,
einen begrenzten Drehzahlbereich, eine instabile Übersetzungsverhältniskontrolle, übermäßige Kosten
oder andere Probleme umfassen, die für die kommerzielle Anwendung solcher
Systeme in einem großen
Ausmaß nicht
angemessen gelöst
worden sind. Es besteht daher dringender Bedarf an einem stufenlosen
Getriebe, das diese Probleme beseitigt und kostengünstig hergestellt
werden kann.
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US 2 526 435 offenbart ein
Getriebe, das die Merkmale der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und
10 aufweist.
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Überblick über die Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist daher auf ein stufenloses Getriebe zum
Variieren des Übersetzungsverhältnisses
einer Ausgangswelle relativ zu einer Eingangswelle, die durch eine
Fahrzeugmaschine oder eine andere Eingangskraftquelle angetrieben
wird, gerichtet. In einer Ausführungsform
der Erfindung enthält
das Kraftübertragungssystem
ein angetriebenes Eingangselement, das in Antriebseingriff mit wenigstens
einem Rotor gekoppelt ist, um Drehmoment auf dem Rotor zu übertragen.
Ein Scheibenelement ist in kooperativer Beziehung mit einer Welle
und in einem Antriebseingriff mit dem Rotor angeordnet, so dass
das Scheibenelement angetrieben wird, um Drehmoment auf die Welle
zu übertragen.
Ein Ausgangselement wird durch die Welle angetrieben, wobei Drehmoment
von der Welle auf das Ausgangselement übertragen wird, und wobei das
Scheibenelement selektiv axial relativ zum Rotor und zur Welle in
Reaktion auf ein Ausgangslastdrehmoment des Ausgangselements beweglich
ist, um somit dass vom Rotor übertragene
Drehmoment zu variieren. Es kann ferner ein Getriebesystem geschaffen
werden, das durch den wenigstens einen Rotor angetrieben wird, und
das einen Planetengetriebesatz und ein Kupplungssystem in paralleler
Kooperation mit dem Ausgangsdrehmoment des Scheibenelements und
der kooperierenden Welle enthalten kann, um den Drehzahlbereich
des Ausgangselements zu erweitern und andere vorteilhafte Aspekte
zu schaffen.
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Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Kraftübertragungssystem zu schaffen,
und insbesondere ein stufenloses Getriebe, das eine angemessene
Leistungsdichte, einen breiten Bereich von Ausgangsdrehzahlen und
eine effiziente Übersetzungsverhältniskontrolle
in einer robusten und kosteneffektiven Konstruktion zur Verfügung stellt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine teilweise aufgeschnittene Längsseitenansicht
einer Vorrichtung, die gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist.
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2 ist
eine schematische Zeichnung eines Fluiddruckkontrollsystems für die Vorrichtung
der 1.
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3 ist
eine schematische Zeichnung eines Kupplungsauswahl- und Schiebeventilsystems
für die Vorrichtung
der 1.
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4 ist
eine herausgelöste
Schnittdarstellung einer Kegelanordnung, die in der Vorrichtung
der 1 enthalten ist.
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Genaue Beschreibung der Erfindung
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In 1 ist
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung in der Umgebung eines Fahrzeugantriebsstranges zum
Umsetzen von Antriebsdrehmoment von der Maschine auf die Antriebsräder des
Fahrzeugs gezeigt. Das Getriebe kann ein zentrales, kraftschlüssig angetriebenes
Element bzw. Scheibe 1 umfassen, die auf und mit einer
koaxialen Trägerwelle 2 montiert
ist. Es ist zu beachten, dass alle Elemente der Vorrichtung innerhalb
eines Gehäuses 3 angeordnet
sind. Ferner ist zu beachten, dass die Welle 2 in geeigneten Lagern
unterstützt
ist, wie zum Beispiel einen Lagersatz 4 am Vorderende der
Welle 2, der ein Axialdrucklagertyp sein kann, der so ausgeführt ist,
dass er eine Axialbewegung der Welle 2 verhindert. Die
Scheibe 1 ist starr auf einer konzentrischen Nabe 5 montiert,
die in Form einer Umlaufkugellagernut vorliegen kann, die zu einem
schraubenlinienförmigen
Kugelnutabschnitt der Welle 2 passt und mit diesem in Eingriff
ist. Die Nabe 5 ist so ausgeführt, dass sie der Scheibe 1 erlaubt,
axial längs
der Welle 2 mittels einer Schraubenwirkung zwischen diesen
in einer reibungsarmen Weise zu wandern, während gleichzeitig kooperativ
Drehmoment übertragen
wird. Die Kugelnutstruktur der Nabe 5 und der Welle 2 ist
allgemein bekannt und daher nicht genauer gezeigt.
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Ein
Positionierungsarm 6 ist mittels eines geeigneten Lagers,
wie zum Beispiel eines Axialdrucklagers innerhalb des Arms 6,
mit der Nabe 5 verbunden. Der Arm 6 ist so ausgeführt, dass
er sich längs
der Welle 2 axial bewegt, um somit die Axialposition der
Scheibe 1 zu kontrollieren, während eine freie Rotation der
Scheibe 1 und der Welle 2 relativ hierzu erlaubt
wird.
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Mehrere
konische Rotoren
7 sind in Umfangsrichtung um die Scheibe
1 symmetrisch
angeordnet, so dass die nach innen weisenden Seiten der Kegel
7 parallel
zur Welle
2 und in Reibungseingriff mit dem Rand der Scheibe
1 sind.
In der bevorzugten Ausführungsform
können
8 Kegel
7 um den Umfang der Scheibe
1 vorgesehen
sein, obwohl nur 2 Kegel
7 gezeigt sind. Für Kraftschlüssig angetriebene
Elemente, wie zum Beispiel die Scheibe
1, kann die Ermüdungslebensdauer
des angetriebenen Elements sowie der Lager, auf denen diese unterstützt sein
können,
unter Verwendung der folgenden allgemein bekannten Formel berechnet
werden:
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Dabei
ist zu beachten, dass die ausgeübte
Last auf relativ leichten Grenzwerten gehalten werden muss, um ein
schnelles Ermüdungsversagen
zu verhindern. Ferner hat die ausgeübte Last einen viel größeren Einfluss
auf die Ermüdungslebensdauer
als die Drehzahl der Elemente. Das von der Scheibe 1 abgegebene Drehmoment
ist ferner proportional zur ausgeübten Kraftschlusskontaktlast
und der Anzahl der Kraftschlusskontaktpunkte. Die optimale Anzahl
von Kraftschlussantriebselementen oder Kegeln 7 kann daher
wiederum für
die bestimmte Umgebung und die Anwendung des Kraftübertragungssystems
gewählt
werden. In der vorliegenden Erfindung nutzt die bevorzugte Ausführungsform
die maximale Anzahl von Kontaktpunkten, um eine maximale Kraftausgabe
zu bewirken, wobei die endgültige
Ausgangsdrehzahl durch eine differential Getriebeanordnung bestimmt
wird, die im folgenden beschrieben wird. Das Scheibenelement 1 sowie
das Kraftanschlusselement 7 sind so gestaltet und ausgeführt, dass
sie äußerst hohen
Drehzahlen standhalten, ohne ein schnelles Versagen hervorzurufen.
Ferner ist zu beachten, dass die Kegel 7 dieser Ausführungsform
Kegel mit 15 Grad (15°)
sind, die jeweils ein diametrales Verhältnis von etwa 3 zu 1 (3:1)
aufweisen, obwohl andere Ausführungsformen
Kegel mit einer anderen Konfiguration von Winkel, Größe und Verhältnis enthalten
können. 4 zeigt
die Kegelanordnung genauer. Jeder Kegel 7 enthält eine
konzentrische Welle, die sich ausgehend von jedem durch die Lager 8 und 9 unterstützten Ende
erstrecken. Ein Antriebszahnrad 10 ist an seinem Vorderende
vorgesehen, wobei ein Abtriebszahnrad 11 an seinem Hinterende
vorgesehen ist, und wobei ein Axialdrucklager 12 die Welle
an ihrem Vorderende unterstützt,
wie gezeigt ist. Die Lager 8 und 9 sind vorzugsweise
Nadelrollenlager, die äußerst hohen
Drehzahlen und relativ hohen Radiallasten standhalten können. Die
Lager 8 und 9 sind in Lagerblöcken 13 bzw. 14 montiert,
die ihrerseits an einem Kegelanordnungsdeckel 15 befestigt
sind, der am Hauptgehäuse 3 anbringbar
ist. Ein konzentrischer Kolben 16 ist so angeordnet, dass
er nach hinten am Axialdrucklager 12 anliegt und mittels
eines O-Rings 17 innerhalb eines Druckzylinders 18 abgedichtet
ist. Der Zylinder 18 liegt wiederum am Ende des Deckels 15 nach
vorne an, so dass der Kolben 16 einen Axialdruck über das
Lager 12 auf den Kegel 7 immer dann ausübt, wenn
Fluiddruck durch eine Öffnung 19 in
den Zylinder 18 und gegen den Kolben 16 geleitet
wird. Der Zylinder 18 und der Kolben 16 sind in
einer festen Position um die rotierende Kegelanordnung 7 angeordnet,
wobei über
das Lager 12 Axialdruck ausgeübt wird. Ferner ist zu beachten,
dass die Lager 8 und 9 und die Passwellenzapfen
des Kegels 7 so ausgeführt sind,
dass sie eine geringe, jedoch angemessene Axialbewegung des Kegels 7 erlauben.
Das Antriebszahnrad 10 kann auf seiner Welle gerippt sein
und wird durch eine Axialkraft über
das Lager 12 auf seiner Welle gehalten. Das Ausgangszahnrad 11 kann
ebenfalls gerippt sein und wird mittels eines in 4 gezeigten
Federrings 20 auf seiner Welle gehalten. Beide Zahnräder 10 und 11 sind
in üblicherweise
an ihren Wellen formschlüssig aufgesetzt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist ein Eingangshohlrad 21 im
gemeinsamen Eingriff mit den Antriebszahnrädern 10 und ist im
Lagersatz 22 zusammen mit einer vorderen Montageplatte 23 unterstützt. Der
Lagersatz 22 entspricht vorzugsweise einem Typ, der sowohl
radiale als auch axiale Lasten aufnehmen kann, und ist durch eine
Halteplatte 24 innerhalb der Platte 23 gehalten.
Der Lagersatz 4 verhindert eine Axialbewegung der Welle 2 und
ist konzentrisch innerhalb des Zahnrades 21 durch einen
Halter 25 verankert. Das Zahnrad 21 ist so angeordnet,
dass es mit einem geeignetem Antrieb, wie zum Beispiel einem Maschinen schwungrad,
gekoppelt ist und durch diesen angetrieben wird, oder, wie in dieser
Ausführungsform
gezeigt ist, mit einer gemeinsamen Eingangswelle 26 gekoppelt
ist, die durch irgendeine geeignete Kraftquelle angetrieben wird,
wie zum Beispiel durch einen Elektromotor, eine Gas- oder Dampfturbine,
eine Kraftfahrzeugmaschine oder der gleichen. Es ist zu beachten,
dass in der zu beschreibenden Ausführungsform das Zahnrad 21 durch
eine Lastkraftwagen- oder Automobilmaschine angetrieben werden kann.
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Ein
Ausgangshohlrad 27 ist im gemeinsamen Eingriff mit den
Ausgangszahnrädern 11 vorgesehen und
so ausgeführt,
dass es ein Planetengetriebesystem antreibt, das vorzugsweise ein
mehrstufiges Getriebe- und Kupplungssystem in paralleler Kooperation
mit dem Ausgangsdrehmoment des Rades 1 und der Welle 2 ist.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Narben- oder Halsabschnitt
des Zahnrades 27 in geeigneten Lagern unterstützt.
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Das
mehrstufige Getriebesystem kann einen Planetenradträger 28 enthalten,
der konzentrisch und drehbar am Halsabschnitt des Zahnrades 27 mittels
eines Lagers montiert ist, wie in 1 gezeigt
ist. Der Träger 28 unterstützt mehrere
Planetenräder 29,
von denen normalerweise wenigstens vier vorhanden sind, und die
so bemessen und angeordnet sind, dass sie gemeinsam mit einem entsprechenden
Sonnenrad 30 in Eingriff sind. Das Sonnenrad 30 ist
konzentrisch am Halsabschnitt des Zahnrades 27 verkeilt
und so ausgeführt, dass
es gemeinsam mit den Planetenrädern 29 in
Eingriff ist und diese antreibt. Ein innenverzahntes Hohlrad 31,
das ein integraler Teil eines Kupplungskörpers 32 sein kann,
ist so bemessen und angeordnet, dass es gemeinsam mit der Außenseite
der Planetenräder 29 gegenüberliegend
dem Sonnenrad 30 in Eingriff ist. Der Außenrand
des Trägers 28 ist
als Kupplungstrommel ausgeführt,
die so geformt und bemessen ist, dass sie einen Reibungseingriff
mittels eines Kupplungsbandes 33 aufnimmt. Der Außenrand
und der Kupplungstrommelabschnitt des Trägers 28 sind ferner
so geformt und bemessen, dass ein Eingriff zwischen dem Hohlrad 31 und
den Planetenrädern 29 erlaubt
wird und eine freie Rotation derselben erlaubt wird. Ein herkömmlicher
Mechanismus zum Klemmen des Bandes 33 gegen den Träger 28 kann
verwendet werden.
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Der
Kupplungskörper 32 kann
eine herkömmliche
Mehrscheibenkupplungsanordnung enthalten, die so ausgeführt ist,
dass sie den Kupplungskörper 32 mit
einem Antriebskragen 34, der am Hals des Zahnrades 27 verkeilt
ist, längs
der Seite des Sonnenrades 30 einrückt und ausrückt. Der
Kupplungskörper 32 weist
einen Halsabschnitt auf, der sich axial nach hinten erstreckt, um
Lagerunterstützung
aufzunehmen und eine Kopplung mit anderen Elementen zu erleichtern.
Ein sekundäres
Sonnenrad 35 kann intern mit dem Kupplungskörper 32 verkeilt
sein und erstreckt sich weiter nach hinten, um zusätzliche
Lagerunterstützung
aufzunehmen. Das Sonnenrad 35 weißt einen Satz von darauf ausgebildeten
Zähnen
auf, die so ausgeführt
sind, dass sie gemeinsam mit einem sekundären Satz von Planetenrädern 36,
der in einem sekundären
Planetenradträger 37 unterstütz ist,
in Eingriff sind und diesen antreiben. Der Träger 37 ist auf geeigneten
Lagern unterstützt,
die auf dem Kupplungskörper 32 und
auf dem Sonnenrad 35 montiert sind. Ein sekundäres innenverzahntes
Hohlrad 38, das integral mit dem sekundären Kupplungskörper 39 ist,
ist mit den Planetenrädern 36 gegenüberliegend
dem Sonnenrad 35 in Eingriff. Ein sekundärerer Kupplungskörper 39 ist
mittels eines geeigneten Lagersatzes drehbar auf dem Kupplungskörper 32 montiert.
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In
derselben Weise wie der Kupplungskörper 32 enthält der sekundäre Kupplungskörper 39 eine
Mehrscheibenkupplungsanordnung, die so ausgeführt ist, dass sie einen Antriebskragen,
der mit dem Kupplungskörper 32 verkeilt
ist oder integral mit diesem ausgebildet ist, einrückt und
ausrückt.
Ein Kupplungsdruckinduktor 40 ist in herkömmlicher
Weise vorgesehen, um selektiv Fluiddruck den Kupplungen 32 bzw. 39 zuzuleiten. Ein
sekundäres
Kupplungsband 41 ist ferner vorgesehen und für einen
Reibungseingriff mit einer entsprechenden Oberfläche angeordnet, die am Außenrand
des Kupplungskörpers 39 vorgesehen
ist.
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Ein
Satz von Planetenrädern 42 mit
doppelter Länge
kann drehbar mit dem Träger 37 montiert
sein, so dass ein Ende desselben mit den Planetenrädern 36 in
Eingriff ist, ohne das Sonnenrad 35 oder das Hohlrad 38 zu
berühren.
Zum Beispiel können
drei Zahnräder 36 und
drei Zahnräder 42 symmetrisch
in der gewünschten
Konfiguration angeordnet sein. Ferner ist zu beachten, dass die
Drehung der Zahnräder 42 mit
doppelter Länge,
wenn sie mit den Zahnrädern 36 in
Eingriff sind, entgegengesetzt zur Drehrichtung der Zahnräder 36 ist.
Das hintere Ende der Zahnräder 42 mit
doppelter Länge
ist mit einem innenverzahn ten Hohlrad 43 in Eingriff, das
integral mit einem Ausgangshohlrad 44 verbunden ist, die
beide in geeigneten Lagern unterstützt sind.
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Das
Ausgangshohlrad 44 ist innenverzahnt und so ausgeführt, dass
es gemeinsam mit einem Satz von Ausgangsplanetenrädern 45 in
Eingriff ist. Die Ausgangsplanetenräder, von denen normalerweise
wenigstens vier vorhanden sind, sind symmetrisch angeordnet und
auf axial angeordneten Achszapfen montiert, die integral an einer
Ausgangsnarbe 46 ausgebildet sind, die ihrerseits integral
an einer Ausgangswelle 47 ausgebildet ist, die in einem
geeignetem Lagersatz 48 unterstützt ist. Die Ausgangsplanetenräder 45 sind
wie die anderen Planetenradsätze
in der bevorzugten Ausführungsform
mit Nadelwälzlagern
für eine
reibungsarme Drehung ausgestattet. Die Planetenräder 45 sind gemeinsam
mit einem Ausgangssonnenrad 49 in Eingriff, das auf dem
hinteren Ende der Welle 2 verkeilt ist. Es ist zu beachten,
dass das Zahnrad 27, der Träger 32 und das Zahnrad 35 so
konfiguriert sind, dass sie bei Bedarf eine Axialverschiebung der
Welle 2 erlauben.
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Um
den Positionierungsarm 6 zu steuern, ist ein Paar axial
angeordneter Steuerzylinder 50 an Gehäuse 3 an gegenüberliegenden
Seiten des obenbeschriebenen mehrstufigen Getriebesystems montiert.
Es ist zu beachten, dass der Einfachheit halber nur der näher liegende
Zylinder 50 in 1 gezeigt ist. Jeder Zylinder 50 enthält eine
Zylinderstange 51 mit geeigneter Länge und Steifigkeit, die starr
mit ihrem jeweiligen äußeren Ende
des Arms verbunden ist, um somit die Axialposition des Armes 6 effektiv
durch die Wirkung der Zylinder 50 und der Zylinderstangen 51 zu
kontrollieren. Die Zylinder 50 weisen die üblichen Öffnungen 52 und 53 auf, um
eine Verbindung mit einer (nicht gezeigten) Fluiddruckquelle zu
erleichtern. Ein weiterer geeigneter Verschiebemechanismus kann
ebenfalls vorgesehen sein, statt der hier gezeigten hydraulisch
gesteuerten Anordnung.
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Die 2 und 3 zeigen
schematisch ein Steuersystem zum Steuern der Wirkungen des Zylinders 50,
der Kupplungen 32, 33, 30, 41 und
aller Kolben 16. Das Steuersystem in der bevorzugten Ausführungsform umfasst
eine Fluiddruckpumpe 54, die normalerweise durch die Kraftquelle
gemeinsam mit der Eingangswelle 26 angetrieben wird und
Druckfluid, vorzugsweise ein geeignetes Schmiermit tel auf Ölbasis,
in eine Hauptdruckleitung 55 speist. Die Pumpe 44 entnimmt
ihre Fluidversorgung durch die Einlassleitung 56 aus einer Ölwanne 57,
die, obwohl nicht gezeigt, am Boden des Gehäuses 3 in gewöhnlicher
Weise montiert ist. Die Pumpe 54 kann eine Konstantdruckpumpe
mit variabler Verdrängung
sein, wie gezeigt ist, oder kann irgendeine von verschiedenen Typen
sein, die für
eine spezifische Anwendung geeignet ist. Andere Typen von Steuersystemen
als der hydraulische sind ebenfalls bekannt und werden in der Erfindung
betrachtet.
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Im
Hydrauliksystem leitet die Leitung 55 den gewöhnlichen
Hauptdruck zu einem Steuermodul 58, einem Kopplungsmodul 59,
einem Druckminderungsventil 60, einem Druckminderungsventil 61,
einem Druckminderungsventil 62 und einem Auslöseventil 63,
einem Impulsventil 64 und zu anderen Elementen, die eine solche
Druckversorgung benötigen
können.
Es ist zu beachten, dass die Druckminderungsventile 60, 61 und 62 mittels
Steuerdruck durch die gemeinsame Leitung 65 vom Rückkopplungsmodul 59 reguliert
werden.
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Das
Druckminderungsventil 60 leitet gesteuerten Druck in die
Leitung 66 und durch das Rückschlagventil 67 und
die Leitung 68 zum Richtungssteuerventil 69 und
zu einem druckregulierten Entlastungsventil 70. Das Entlastungsventil 70 wird
durch Steuerdruck von der Leitung 66 geregelt. Das Rückschlagventil 67 ist
so angeordnet, dass es eine freie Strömung von der Leitung 66 zur
Leitung 68 erlaubt, doch eine Umkehrströmung verhindert. Ein weiteres
Rückschlagventil 71 ist
mit der Leitung 66 verbunden und so angeordnet, dass es
im Fall eines Unterdrucks eine freie Strömung von der Ölwanne 57 in
die Leitung 66 erlaubt, jedoch jede Umkehrströmung in
die Ölwanne 57 verhindert.
Ein Druckmesser 74 ist ebenfalls mit der Leitung 68 verbunden,
um für
ein Ablesen des darin herrschenden Drucks zu sorgen.
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Das
Richtungsventil 69 kann ein steuerdruckbetätigtes Drei-Stellung-Vier-Wege-Ventil sein und ist über die
Leitungen 72 und 73 mit den Öffnungen 52 bzw. 53 des
Zylinders 50 verbunden. Die Leitung 75 ist eine
Abflussleitung zwischen dem Ventil 69 und der Ölwanne 57.
Es ist zu beachten, dass dann, wenn das Ventil 69 sich
in seiner zentralen Rückkehrstellung
befindet, das Fluid zwischen den Leitungen 72 und 73 hindurchfließen kann
und der Druck von der Leitung 68 gestoppt wird. Für eine vorwärts- oder
rückwärts Verschiebung
des Ventils 69 wird wechselnder Steuerdruck vom Steuermodul 58 über die
Leitungen 76 und 77 zugeführt, um jeweils die Steuerpunkte
am Ventil 69 zu ändern.
Ein Vorsteuerventil 78 ist in den Leitungen 76 und 77 installiert,
um ein Abschalten des Steuerdrucks am Ventil 69 zu ermöglichen,
falls gewünscht.
Zum Beispiel kann in einem Fahrzeug ein herkömmlicher PARKEN-NEUTRAL-FAHREN-Schalthebel
vorgesehen sein wobei das Abschalten des Steuerdrucks entweder in
der Parkposition oder der Neutralposition stattfindet, wobei das
Anliegen des Steuerdrucks am Ventil 69 ermöglicht wird,
wenn sich ein solcher Schalthebel in seiner Fahrposition befindet.
Eine Steuerdruckleitung 79 kann das Ventil 78 mit
einem PARKEN-NEUTRAL-FAHREN-Schalthebel verbinden, der hier nicht
gezeigt ist, um dementsprechend die Steuerung des Ventils 78 zu ermöglichen.
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Der
Steuerdruck wird durch entweder die Leitung 76 oder die
Leitung 77 selektiv durch das Steuermodul 58 geleitet,
so dass der Druck in der Leitung 77 das Ventil 69 vorwärts verschiebt,
oder der Druck in der Leitung 76 das Ventil 69 rückwärts verschiebt.
Es ist zu beachten, dass die Steuerleitung 76 ferner mit
einem in 3 gezeigten Steuerumkehrungsventil 80 verbunden
ist, um später
zu erläuternde
Wirkungen zu erzielen. Wenn das Ventil 69 nach vorne verschoben
wird, wird der Druck hierdurch von der Leitung 68 zur Leitung 73 weitergeleitet,
um eine Ausfahrkraft mittels des Zylinders 50 zu erzeugen,
während
die Leitung 72 über
das Ventil 69 mit der Abflussleitung 75 in Verbindung
steht. Alternativ, wenn das Ventil 69 rückwärts verschoben wird, wird der
Druck hierdurch von der Leitung 68 zur Leitung 72 weitergeleitet,
um eine Rückzugskraft
mittels des Zylinders 50 zu erzeugen und die Scheibe 1 selektiv
zu positionieren, während
die Leitung 73 über
das Ventil 69 mit der Abflussleitung 75 in Verbindung
steht.
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Um
den Fluidströmungswiderstand
während
einer schnellen Bewegung des Zylinders 50 zu reduzieren,
kann ein Paar von entgegengesetzten druckgeregelten Umgehungsventil-
und Rückschlagventil-Kombinationen 81 und 82 zwischen
den Leitungen 72 und 73 in unmittelbarer Nähe zum Zylinder 50 angeschlossen sein,
so dass sie über
die Leitungen 83 bzw. 84 durch den Steuerdruck
geregelt werden. Die genaue Funktion der Ventile 81 und 82 wird
später
erläutert.
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Das
Druckminderungsventil 61 leitet den gesteuerten Druck über die
Leitung 85 gewöhnlich
zu allen Anschlüssen 19 und
somit gewöhnlich
zu allen Kolben 16, wie in den 1 und 4 gezeigt
ist. Es ist zu beachten, dass die Anschlüsse 19 wie in 1 gezeigt
axial angeordnet sein können,
oder wie in 4 gezeigt radial angeordnet
sein können,
je nachdem, was für
die Anwendung geeigneter ist. Eine gemeinsame Verteilerplatte oder
ein Ring kann so installiert sein, dass eine gleichmäßige Verbindung
zwischen der Leitung 85 und den Anschlüssen 19 besteht. Wie
in 3 gezeigt ist, steht die Leitung 85 ferner
mit anderen Elementen des Steuersystems in Verbindung.
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Das
Druckminderungsventil 62 leitet gesteuerten Druck über die
Leitung 86 zu einem Kupplungsschieberventil 87,
wie in den 2 und 3 gezeigt
ist, für
eine kontrollierte Verbindung mit den jeweiligen Kupplungen der
Vorrichtung in 1.
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Wie
in 2 gezeigt ist, kann das Steuermodul 58 durch
einen Stellgliedmechanismus 88 geregelt werden und steht
in Wechselwirkung mit dem Rückkopplungsmodul 59 mittels
Steuerdruck über
die Leitung 89. Alternativ können das Modul 58 und
das Modul 59 in einem einzelnen Modul kombiniert sein.
Der Stellgliedmechanismus 88 kann irgendein geeigneter
Mechanismus sein, wie zum Beispiel ein Pedal, ein Hebel, ein ferngesteuertes
Stellglied oder irgendein anderes effektives Mittel zum Regulieren
des Moduls 58.
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Das
Steuersystem erhält
vorzugsweise Steuersignale auf der Grundlage von Betriebsparametern
und kann zum Beispiel einen Eingangsdrehzahltachometer 90,
wie in 2 gezeigt, enthalten, der mit der Eingangskraftquelle
gekoppelt ist, um somit ein Eingangsdrehzahlrückkopplungssignal dem Modul 59 über die Leitung 91 zur
Verfügung
zu stellen. In ähnlicher
Weise kann ein Ausgangsdrehzahlrückkopplungstachometer 92 mit
der in 1 gezeigten Ausgangswelle 47 gekoppelt
sein, um somit ein Ausgangsdrehzahlrückkopplungssignal dem Modul 59 über die
Leitung 93 zur Verfügung
zu stellen. Die Leitung 93 kann ferner mit einem Drehzahl-
und Drosselklappensteuermodul 94 verbunden sein. Eine weitere
Leitung 95 verbindet ebenfalls das Modul 58 mit
dem Modul 94. Die Leitung 73 ist ferner mit dem
Modul 94 verbunden.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
dient das Modul 94 als Regler, der die Maschinendrehzahl
in Reaktion auf ein Signal vom Modul 58 über die
Leitung 95 regelt und ein Drosselklappenpositionssignal über die Leitung 93 dem
Modul 59 zuführt.
Ein Drucksignal wird über
die Leitung 73 zum Modul 94 zugeführt, um
somit eine unnötige
Maschinendrehzahl während
eines Betriebs mit niedrigem Übersetzungsverhältnis zu
begrenzen. Das Modul 94 kann selbstverständlich in
das Modul 58 und/oder das Modul 59 integriert
sein, falls gewünscht.
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Mit
Bezug auf 3 wird die Funktion des Steuersystems
in Verbindung mit dem Getriebe beschrieben. Ein Schaltauslöseventil 63 ist
zur allgemeinen Erläuterung
so gezeigt, dass es einen Betätigungsstößel 96 und
einen damit verbundenen Schlitten 97 enthält. Der
Schlitten 97 weist Kontaktflächen 98 und 99 auf,
die darauf ausgebildet sind und für einen effektiven Kontakt
mit dem Arm 6 angeordnet und ausgeführt sind. Alternativ kann das
Ventil 63 entfernt angeordnet und elektrisch betätigt sein,
statt mittels des Schlittens 97, in Reaktion auf eine Bewegung
des Arms 6. Die Leitung 55 führt dem Ventil 63 Betriebsdruck
zu, während
die Leitung 100 ein Abfluss ist. Durch die Leitungen 101 und 102 führt das
Ventil 63 Herunterschalt- bzw. Hochschaltdruck einem Steuerventil 103 und
dem Kupplungsschiebeventil 87 zu.
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Das
Steuerventil 103 empfängt
den Betriebsdruck, der proportional zu dem Kraftschlussdruck auf
den Kolben 16 ist, über
die Leitung 85 und empfängt
ferner ein zeitverzögertes
Signal über
die Leitung 91, das vom Maschinentachometer 90 hergeleitet
wird. Das Ventil 103 weist eine Abflussleitung 104 und
drei verschiedene Betriebsausgangsleitungen auf: Die Leitung 105,
die ein Drucksenkungssignal dem Druckminderungsventil 62 zuführt; die
Leitung 106, die ein Drucksenkungssignal über das
Ventil 80 der entsprechenden Leitung 107 und somit
dem Druckminderungsventil 60 zuführt; und die Leitung 108,
die ein Druckerhöhungssignal über das Ventil 80 zu
einer entsprechenden Leitung 109 und zum Druckminderungsventil 60 leitet.
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Das
Kupplungsauswahlventil 87 empfängt gesteuerten Druck über die
Leitung 86 zur Kupplungsbetätigung und weist ferner eine
Abflussleitung 110 auf. Die Leitungen 111, 112, 113 und 114 leiten
Betätigungsdruck
vom Ventil 87 zu den Kupplungen 32, 33, 39 bzw. 41.
Das Verfahren des Verbindens der Leitungen 111, 112, 113 und 114 mit
den jeweiligen Kupplungen sowie die Kupplungsbetätigungsmechanismen entsprechen dem
Stand der Technik und müssen
daher hier nicht gezeigt werden.
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Das
Impulsventil 64 weist eine Abflussleitung 116 zusätzlich zu
den vorher erwähnten
anderen Leitungen auf, die in 3 gezeigt
sind. Die Leitungen 107 und 109 stehen über das
Ventil 64 in Verbindung, um eine erforderliche interne
Wirkung des Ventils 64 bereitzustellen. Die Leitung 115 leitet
einen Auslöseimpuls immer
dann zum Ventil 87, wenn solche Impulse im Ventil 64 erzeugt
werden. Das Impulsventil 64 ist intern so ausgeführt, dass
es einen Impuls über
die Leitung 115 dem Ventil 87 immer dann zur Verfügung stellt,
wenn über
die Leitung 107 Druck angelegt wird, oder immer dann, wenn
Druck angelegt und über
die Leitung 109 beseitigt wird.
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Es
ist zu beachten, dass alle Ventile und deren zugehörige Steuerschaltungen
gemeinsam in einen einzigen Ventilblock eingebaut sein können, der
platzsparend in der Ölwanne
der Vorrichtung in 1 installiert sein kann. Obwohl
ferner das Steuersystem dieser Ausführungsform im Wesentlichen
hydromechanisch ist, können
einige oder alle Elemente des Steuersystems stattdessen elektrisch
oder elektronisch sein. Wenn außerdem
ein Maximum an Vollkommenheit gewünscht ist, kann ein Mikrocomputer
oder ein Mikroprozessor enthalten sein, um Faktoren wie zum Beispiel
die Eingangsdrehzahl und das Eingangsdrehmoment, die Ausgangsdrehzahl
und das Ausgangsdrehmoment, die Öltemperatur
und die Ölviskosität, das Kupplungsschlupfdrehmoment
und andere signifikante Betriebs- und
Umgebungsfaktoren zu erfassen und somit die Funktion der gesamten
Vorrichtung kontinuierlich zu steuern und zu optimieren.
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Im
Gegensatz hierzu wäre
in Anwendungen, die eine relativ geringe Vollkommenheit erfordern,
ein viel einfacheres Steuersystem angemessen. Zum Beispiel sind
das Steuerventil 103, das Steuerdruckumkehrventil 80 und
das Impulsventil 64, wie später erläutert wird, nur notwendig,
um sanfte oder nicht erfassbare Bereichsverschiebungen zu erzielen,
so dass sie weggelassen werden können.
Auch in Anwendungen, in denen die Eingangsdrehzahl konstant ist
oder unabhängig
gesteuert wird, können
das Drehzahlsteuermodul 94 und das Rückkopplungsmodul 59 weggelassen
werden.
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In
dieser Ausführungsform,
die in Lastkraftwagen oder Automobilen verwendet werden kann, wird
die Funktion der Vorrichtung erläutert,
wobei ein Hohlrad 21 von einer Lastkraftwagen- oder Automobilmaschine für den Betrieb
eines Fahrzeugs angetrieben wird. Im Betrieb werden die Zahnräder 10 und
somit die Kegel 7 durch das Hohlrad 21 angetrieben
und veranlasst, sich mit relativ hohen Drehzahlen zu drehen, in
Abhängigkeit
vom Übersetzungsverhältnis zwischen
den Zahnrad 21 und den Zahnrädern 10. Zum Beispiel
würden
sich bei einer oberen Eingangsmaschinendrehzahl von 4.000 min–1 die
Kegel 7 mit Drehzahlen von bis zu 20.000 min–1 in
der bevorzugten Ausführungsform
drehen. Offensichtlich ist eine breite Vielfalt von Drehzahl- und Übersetzungskombinationen
möglich.
Ferner treiben die Zahnräder 11 das
Ausgangszahnrad 27 mit einer vorgegebenen Drehzahl an,
das durch das mehrstufige Getriebesystem das Ausgangshohlrad 44 mit
dem ausgewählten Übersetzungsverhältnis antreibt.
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Währen dieser
Zeit liefert die Pumpe 54 Druck, wie vorher beschrieben
worden ist, so dass das Druckminderungsventil 61 wenigstens
einen vorgegebenen Minimaldruck über
die Leitung 85 zu den Kolben 16 leitet. Somit
wird ein ausreichender Axialdruck auf die Kegel 7 ausgeübt, so dass
die Kegel 7 in gleichmäßigem und
angemessenem Kraftschlusskontakt mit dem Rand der Scheibe 1 sind.
Die Scheibe 1 und die Welle 2 rotieren daher in
derselben Richtung wie das Zahnrad 21 und mit einer relativen
Drehzahl, die durch die Axialposition der Scheibe 1 längs der
Kegel 7 bestimmt wird. Die Welle 2 treibt das
Sonnenrad 49 an.
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Die
Funktion des Getriebes wird in Verbindung mit einer Ausführungsform
in einem Fahrzeug mit Kontrolle durch einen Operator beschrieben.
Der Stellgliedmechanismus 88 kann sich zuerst in seiner
Neutralposition befinden, so dass das Modul 58 kein Signal über die
Leitung 89 sendet, jedoch ein Minimum-Signal über die
Leitung 95 vom Modul 94 sendet, um nur die minimale
Maschinenbetriebsdrehzahl aufrechtzuerhalten. Bei Fehlen eines Signals
auf der Leitung 89 ist das Modul 59 inaktiv und
sendet kein Drucksteuersignal über
die Leitung 65, unabhängig
von den Drehzahlsignalen über
die Leitungen 91 oder 93 von den Tachometern 90 und 92.
Im Neutralmodus sendet das Modul 58 einen Vorwärtssteuerdruck über die
Leitung 77, wobei doch zuerst das Ventil 78 abgeschaltet
wird, um die Kreise der Leitungen 76 und 77 zu
blockieren, wenn der gewöhnli che PARKEN-NEUTRAL-FAHREN-Schalthebel
sich in der Park- oder Neutralposition befindet. In dieser Position befindet
sich das Ventil 69 zuerst in der Neutralposition, wobei
sich der Zylinder 50 frei ohne angelegten Druck bewegen
kann.
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Für einen
Betrieb im unteren Bereich (Übersetzungsbereich,
-stufe, Gang) werden die Kupplungen 33 und 39 vom
Auswahlventil 87 ausgewählt
und diesen Betätigungsdruck
vom Druckminderungsventil 62 zugeführt. Im Neutralmodus ohne Steuerdruck über die
Leitung 65 ist das Druckminderungsventil 62 so
voreingestellt, dass es nur minimalen Betätigungsdruck weiterleitet und
irgendwelche beeinflussten Kupplungen nur leicht einrücken. Im
unteren Bereich hält
die Kupplung 33 den Träger 28 fest,
so dass die Planetenräder 29 sich
auf ortsfesten Achsen in Rückwertsrichtung
drehen, wenn sie durch das Sonnenrad 30 angetrieben werden.
Das Hohlrad 31 wird ebenfalls durch die Drehung der Planetenräder 29 rückwärts angetrieben.
In der bevorzugten Ausführungsform
kann das Hohlrad 31 den doppelten Durchmesser des Sonnenrades 30 aufweisen,
so dass das Hohlrad 31 und somit der Kupplungskörper 32 mit
halber Drehzahl während
des Betriebs im unteren Bereich rückwärts rotiert. Da ferner die
Kupplung 39 während
des Betriebs im unteren Bereich eingerückt ist, rotieren der Kupplungskörper 32,
der Kupplungskörper 39,
das Hohlrad 38, die Planetenräder 36, der Träger 37,
die Planetenräder 42,
das Hohlrad 43 und das Ausgangshohlrad 44 alle
gemeinsam als eine Einheit, so dass das Ausgangshohlrad 44 während des
Betriebs im unteren Bereich mit halber Drehzahl rückwärts rotiert.
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Es
ist zu beachten, dass das Sonnerad 49 immer durch den Kraftschluss
zwischen den Kegeln 7 und der Scheibe 1 vorwärts angetrieben
wird. Wenn somit die Scheibe 1 sich an einem "Synchronverhältnispunkt" relativ zu den Kegeln 7 befindet,
stimmt nur im unteren Bereich die Vorwertsdrehzahl des Zahnrades 49 mit der
Rückwärtsdrehzahl
des Zahnrades 44 überein,
so dass sich die Planetenräder 45 an
ortsfesten Positionen drehen und kein Ausgangsdrehmoment auf die
Nabe 46 oder die Welle 47 übertragen wird. Dieser Zustand wird
allgemein als "neutral
verzahnt" bezeichnet.
Es ist ferner zu beachten, dass irgendein positives Drehmoment zwischen
der Scheibe 1 und der Welle 2 dazu führt, dass
die Nabe 5 mit der Scheibe 1 axial längs der Welle 2 mittels
der Schraubenliniennut in Richtung zum kleinen Ende der Kegel 7 geschraubt
wird, was das Kraftschluss verhältnis
und die Drehzahl der Scheibe 1 reduziert, bis der obenerwähnte "Synchronpunkt" erreicht ist und
das Drehmoment auf Null fällt.
In ähnlicher
Weise führt
irgendein negatives Drehmoment zwischen der Scheibe 1 und
der Welle 2 dazu, dass die Nabe 5 mit der Scheibe 1 axial
längs der
Welle 2 in Richtung zum großen Ende der Kegel 7 geschraubt
wird, was das Kraftschlussverhältnis
und die Drehzahl der Scheibe 1 erhöht, bis der "Synchronpunkt" erreicht ist und
das Drehmoment auf Null fällt.
Somit wird die Scheibe 1 durch die Drehmomentreaktion über die
Welle 2 und die Nabe 5 zum Synchronpunkt bewegt
und dort gehalten, so dass das System selbstsynchronisierend ist.
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Wenn
weiterhin im unteren Bereich der PARKEN-NEUTRAL-FAHREN-Schalthebel die Fahrposition bewegt
wird und das Stellglied 88 aus der Neutralstellung nach
vorne gedrückt
wird, um ein Vorwärtsausgangsdrehmoment
an der Welle 47 zu erhalten, wird ein Signal über die
Leitung 89 eingeschaltet um das Modul 59 zu aktivieren,
wobei das Ventil 78 eingeschaltet wird, das Ventil 69 nach
vorne verschoben wird und ein Proportionalsignal über die
Leitung 95 gesendet wird, so dass das Modul 94 eine
proportional erhöhte
Maschinendrehzahl fordert. Wenn die Maschinendrehzahl ansteigt,
veranlasst das Drehzahlsignal vom Tachometer 90 über die
Leitung 91 das Modul 59, ein proportional erhöhtes Drucksignal über die
Leitung 65 zu senden. Somit leitet das Druckminderungsventil 60 einen
erhöhten
Druck zum Zylinder 50, was die Stange 51 veranlasst,
mit einer proportionalen Kraft auszufahren. Folglich werden der
Arm 6 und somit die Scheibe 1 in Richtung zum
großen
Ende der Kegel 7 bewegt, was das Kraftschlussverhältnis erhöht und die
relative Drehzahl des Sonnenrades 49 erhöht. Somit
beginnen die rotierenden Planetenräder 45 in Vorwärtsrichtung
umzulaufen, was die Welle 47 vorwärts antreibt.
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In
dieser Operation neigt irgendeine positive Drehmomentreaktion von
der Welle 47 zurück über die Welle 2 dazu,
die Nabe 5 in einer Richtung entgegengesetzt der Ausfahrkraft
der Stange 51 zu schrauben, so dass der Betätigungsdruck
im Zylinder 50 proportional zum Drehmomentausgang an der
Welle 47 ist. Ferner ist zu beachten, dass das Messgerät 47 sowohl
Drehmoment als auch Druck auslesen kann.
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Eine
weitere Betätigung
des Stellgliedes 88 veranlasst das Modul 94, eine
Erhöhung
der Maschinendrehzahl und den Maschinentachometer über die
Leitung 91 zu fordern, und veranlasst das Modul 59,
ein ansteigendes Drucksignal über
die Leitung 65 zu senden, so dass das Druckminderungsventil 60 einen
ansteigenden Druck zum Zylinder 50 leitet. Somit steigt
das Ausgangsdrehmoment an der Welle 47 an, da ihr Ausgangsdrehmoment
proportional zum Verschiebungsdruck im Zylinder 50 ist.
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Während dieser
Zeit und immer proportional zum Ausgangsdrehmoment und in Reaktion
auf das Drucksignal über
die Leitung 65 leitet das Druckminderungsventil 61 einen
proportionalen Druck über
die Leitung 85 zu den Kolben 16, um einen gewünschten
oder ausreichenden Reibungseingriff zwischen den Kegeln 7 und
der Scheibe 1 aufrechtzuerhalten, um zwischen diesen bei
allen erreichbaren Drehzahlen und Drehmomentlasten einen Schlupf
zu verhindern. Es ist zu beachten, dass dann, wenn die Kegel 7 vorzugsweise
symmetrisch um die Scheibe 1 positioniert sind und alle
Kegel 7 die gleiche Reibungskontaktvorbelastung auf die Scheibe 1 ausüben, keine
effektive Radiallast auf die Scheibe 1 ausgeübt wird.
Der effektive Kraftschluss zwischen den Kegeln 7 und der
Scheibe 1 wird mittels eines elastohydrodynamischen Ölfilms erzielt,
der auf den Kraftschlussflächen
und zwischen den Kontaktpunkten bei allen erzielbaren Drehzahlen
und Lasten aufrechterhalten wird. Ein solcher elastohydrodynamischer
Kraftschluss wird durch eine Vielfalt von Schmiermitteln bereitgestellt,
die als "Kraftschlussfluide" klassifiziert sind,
wie Fachleuten allgemein bekannt ist, und die Kraftschlusskoeffizienten
bis zu 9 Prozent (9%) oder höher
zur Verfügung
stellen können.
Die Kegel 7 und die Scheibe 1 sind vorzugsweise
aus Materialien aufgebaut, wie zum Beispiel hochwertigen Lagerstählen, die
den inhärent
hohen Kontaktdrücken
bei einer Hochgeschwindigkeitsoperation standhalten können. Die
Verfahren des Auftragens der Schmiermittel auf die Kraftschlussflächen der
Kegel 7 und der Scheibe 1 sowie auf die Lager,
Zahnräder
und Kupplungen sind im Stand der Technik bekannt.
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Im
Betrieb ist das an der Scheibe 1 entwickelte Drehmoment,
das über
das Sonnenrad 49 auf die Welle 47 übertragen
wird, proportional zum Übersetzungsverhältnis zwischen
dem Zahnrad 49 und der Nabe 46. In einer Ausführungsform
kann das Verhältnis
zwischen dem Zahnrad 49 und der Nabe 46 gleich
4 zu 1 (4:1) sein, während
das Verhältnis
zwischen dem Hohlrad 44 und der Nabe 46 gleich
4 zu 3 (4:3) sein kann. In einer solchen Ausführungsform überträgt daher die Scheibe 1 ein
Viertel (1/4) des Drehmoments an der Welle 47, während das
Hohlrad 44 und sein antreibendes Getriebe- und Kupplungssystem
drei Viertel (3/4) des Drehmoments an der Welle 47 überträgt. Selbstverständlich sind
in anderen Ausführungsformen
verschiedene andere Verhältniskombinationen
möglich.
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Ferner
leitet im Betrieb und immer proportional zum Ausgangsdrehmoment
und in Reaktion auf das Drucksignal über die Leitung 65 das
Druckminderungsventil 62 einen proportionalen Druck über die
Leitung 86 zu den jeweiligen Kupplungen, um einen ausreichenden
Kupplungseingriff aufrechtzuerhalten und bei allen erzielbaren Drehzahlen
und Drehmomentlasten einen Schlupf derselben zu verhindern.
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Das
Steuersystem sorgt ferner in der bevorzugten Ausführungsform
dafür,
dass das Ausgangsdrehzahlsignal vom Tachometer 92 dem Eingangsdrehzahlsignal
vom Maschinentachometer 90 entgegenwirkt, so dass eine
erhöhte
Ausgangsdrehzahl der Welle 47 durch eine proportional erhöhte Eingangsdrehzahl
für eine gegebene
Größe des Ausgangsdrehmoments
und des Verschiebungsdrucks ausgeglichen wird. Somit kombiniert
das Modul 59 in einer vorkalibrierten Weise die entsprechenden
Signale von den Tachometern 90 und 92, so dass
die Eingangskraft der Ausgangskraft entspricht, entsprechend der
Gleichung Kraft = Drehmoment × min–1.
Auf diese Weise wird die Maschine aufgrund einer erhöhten Drehmomentbelastung
niemals überlastet, sondern
erhöht
stattdessen ihre Drehzahl, um irgendeine Zunahme der Kraftanforderung
an der Ausgangswelle 47 auszugleichen. Dementsprechend
ist bei niedrigen Drehzahlen der Ausgangswelle 47 bei einer
gegebenen Drehmomentlast eine relativ niedrige Maschinendrehzahl
erforderlich, um die Ausgangskraft auszugleichen. Bei höheren Ausgangsdrehzahlen
bei der gegebenen Drehmomentlast wären höhere Maschinendrehzahlen gefordert,
während
bei höheren
Ausgangsdrehzahlen, jedoch niedrigeren Drehmomentlasten eine reduzierte
Maschinendrehzahl gefordert wird. In ähnlicher Weise wird bei niedrigeren
Ausgangsdrehzahlen, jedoch höheren
Drehmomentlasten eine relativ höhere
Maschinendrehzahl gefordert. Die Fähigkeit der Erfindung zur kontinuierlichen Übersetzungsverhältnisverschie bung
erleichtert die kontinuierliche Kraftanpassung, die vorher beschrieben
worden ist, wobei durch geeignete Kalibrierung des Moduls 59 ein
beliebiger gewünschter
Prozentsatz der Maschinenlast bei irgendwelchen und allen denkbaren
Ausgangsdrehzahlen und Drehmomentlasten aufrechterhalten werden
kann.
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Das
Modul 94 kann ferner so konfiguriert sein, dass immer dann,
wenn das maximal zulässige
Ausgangsdrehmoment erreicht wird, wie durch den Verschiebungsdruck
in der Leitung 73 repräsentiert,
ein Vorgang innerhalb des Moduls 94 die Maschinendrehzahl
auf nicht mehr als das begrenzt, was für die angeglichene Kraft notwendig
ist, unabhängig
vom Maß der
Niederdrückung
des Pedals 88. Immer dann, wenn die volle Maschinenlast
erreicht ist, was durch eine vollständige geöffnete Drosselklappenposition
repräsentiert wird,
sendet ferner das Modul 94 ein geeignetes Signal über die
Leitung 93, das das Signal auf der Leitung 91 verkürzt, so
dass das Modul 59 sein Drucksignal über die Leitung 65 reduziert,
um somit das Ausgangsdrehmoment auf das Maß zu reduzieren, das im Modul 94 kalibriert
ist. Somit nimmt das Übersetzungsverhältnis des
Getriebes ab, was ein Ansteigen der Maschinendrehzahl erlaubt, um
mehr Eingangsleistung zu erzeugen. Eine solche Herunterschaltsequenz
tritt sowohl dann auf, wenn die Ausgangslast ansteigt, als auch
dann, wenn das Pedal 88 weiter niedergedrückt wird,
um eine erhöhte
Ausgangsdrehzahl zu fordern.
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Wenn
weiterhin im Betrieb im unteren Bereich ein ausreichender Verschiebungsdruck
am Zylinder 50 aufrechterhalten wird und das resultierende
ausreichende Ausgangsdrehmoment aufrechterhalten wird, verschiebt
sich die Scheibe 1 in Richtung zum großen Ende der Kegel 7 und
die Drehzahl der Ausgangswelle 47 steigt an, bis die Scheibe 1 das
große
Ende der Kegel 7 erreicht, was die vordere Grenze ihres
Weges ist. Wie in 3 gezeigt ist, befindet sich
anschließend
der Arm 6 in der Position 6-U, wo er die Oberfläche 98 am Schlitten 97 berührt, um
somit das Auslöseventil 63 in
den Hochschaltmodus für
einen Betrieb in einem höheren
Bereich zu verschieben. Im Hochschaltmodus leitet das Ventil 63 Druck über die
Leitung 102 zum Steuerventil 103 und zum Kupplungsauswahlventil 87,
wodurch beide Ventile auf ein Kupplungshochschalten eingestellt
werden. Immer dann, wenn das Steuerventil 103 in entweder
den Hochschaltmodus oder den Herunterschaltmodus versetzt wird,
wird durch dieses Druck von der Leitung 85 über die
Leitung 105 zum Druckminderungsventil 62 geleitet,
wodurch das Druckminderungsventil 62 den Druck auf der
Leitung 86 zu den entsprechenden Kupplungen reduziert,
so dass die aktiven Kupplungen bei der vorherrschenden Drehmomentlast durchrutschen
können.
Dies dient dazu, immer dann einen Drehmomentstoß auf der Welle 47 zu
verhindern, wenn die Scheibe 1 resynchronisiert, wie im
Folgenden beschrieben wird. Immer dann, wenn das Steuerventil 103 in
den Hochschaltmodus versetzt ist, wird ferner Druck durch dieses
von der Leitung 85 über
die Leitung 106, über
das Ventil 80, über
das Ventil 64 und die Leitung 107 zum Druckminderungsventil 60 geleitet,
wodurch das Ventil 60 den Verschiebungsdruck am Zylinder 50 reduziert,
um somit die Trägheitsreaktionskraft
zu kompensieren, wenn die Scheibe 1 resynchronisiert, wie
im Folgenden beschrieben wird.
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Immer
dann, wenn ein Druck auf der Leitung 107 auftritt, emittiert
das Ventil 64 einen Impuls über die Leitung 115 zum
Auswahlventil 87. Da das Ventil 87 nun auf das
Hochschalten eingestellt ist, veranlasst der Impuls vom Ventil 64 das
Ventil 87 schrittweise vorzurücken, um somit die Kupplungskombination
des nächsthöheren Bereiches
auszuwählen.
Somit wird beim Hochschalten vom unteren Bereich in den zweiten
Bereich die Kupplung 41 eingerückt, die Kupplung 39 bleibt
eingerückt,
und die Kupplung 33 wird ausgerückt. Somit werden die Kupplung 39,
der Kupplungskörper 32,
der Träger 37,
die Planetenräder 36,
die Planetenräder 42, das
Sonnenrad 42, das Hohlrad 43 und das Hohlrad 44 alle
gemeinsam durch die Kupplung 41 zum Stillstand gebracht
und für
einen Betrieb im zweiten Bereich ortsfest gehalten. Die Kupplungen 31 und 33 können frei laufen.
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Immer
dann, wenn das Hohlrad 44 beim Schalten vom unteren in
den zweiten Bereich von einer Rückwärtsdrehung
zum Stillstand gebracht wird, bei einer gegebenen Drehzahl der Welle 47,
ruft die Drallreaktion der Planetenräder 45 ein Verzögerungsdrehmoment über das
Sonnenrad 49 an der Welle 2 und über die
Nabe 5 and der Scheibe 1 hervor, wodurch die resultierende
Schraubenwirkung die Scheibe 1 zurück in Richtung zum kleinen
Ende der Kegel 7 zu einer neuen Synchronposition drückt. Dies
wird "Resynchronisierung" genannt. Während der
Resynchronisierung werden aktive Kupplungen wie vorher beschrieben
so eingestellt, dass sie einen Kupplungsschlupf erlauben, so dass
das an der Welle 47 ausgegebene Drehmoment sich während der
Resynchronisierung nicht ändert.
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Wenn
die Resynchronisierung abgeschlossen ist, befindet sich die Scheibe 1 an
einer neuen Synchronposition in Richtung zum kleinen Ende der Kegel 7,
wobei die Drehzahlen und die Verhältnisse angepasst sind, so
dass der Kupplungsschlupf auf Null fällt. Während der Resynchronisierung
muss die Scheibe 1 schnell auf eine neue Drehzahl verzögert werden,
wodurch ein signifikantes Trägheitsmoment
erzeugt wird. Das an der Welle 47 ausgegebene Drehmoment
wird daher während
der Resynchronisierung durch den Kupplungsschlupf unabhängig vom
Verschiebungsdruck am Zylinder 50 kontrolliert und kann
wie oben beschrieben reduziert werden, um ein Verschieben und Verzögern der
Scheibe 1 mit der effizientesten Rate zu gestatten. Die Resynchronisierung
muss schnell stattfinden, um den Kupplungsschlupf für viele
Anwendungen zu minimieren. Die Scheibe 1 wird daher so
leicht wie möglich
gemacht und so geformt, dass die Trägheit minimiert wird, um Resynchronisierungszeiten
von weniger als 0,1 Sekunden bei voller Drehzahl zu erreichen. Zum
Beispiel kann in einem Fahrzeug die Scheibe 1 aus einem
hochwertigen Lagerstahl konstruiert sein, so dass sie leicht ist,
wobei die Verwendung einer einzelnen Scheibe die Minimierung der
Trägheit
erlaubt. Es ist ferner zu beachten, dass bei niedrigen Drehzahlen
währen
der Resynchronisierung zwischen der Scheibe 1 und den Kegeln 7 ein
signifikanter axialer Widerstand erzeugt werden kann, der durch
Anpassung des Verschiebungsdrucks kompensiert werden kann, wie vorher
beschrieben worden ist. Bei ausreichend hohen Drehzahlen und aufgrund
von physikalischen Eigenschaften tritt jedoch kein signifikanter
axialer Widerstand auf.
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Um
den Zylinder 50 schnell während der Resynchronisierung
zu verschieben, sind vorzugsweise Umgehungsventile 81 und 82 vorgesehen,
um den Fluidströmungswiderstand
zu minimieren. Die Ventile 81 und 82 sind wie
gezeigt verbunden und möglichst
nah am Zylinder 50 installiert, wobei Fluiddurchlässe durch
dieselben möglichst
groß sind.
Das Ventil 81 ist so ausgeführt, dass es Fluid umleitet,
wenn der Zylinder 50 schnell ausgefahren wird, während das
Ventil 82 so ausgeführt
ist, dass es Fluid umleitet, wenn der Zylinder 50 schnell zurückgezogen
wird. Es ist zu beachten, dass die Steuerdruckleitung zum Ventil 81 mit
der Leitung 73 verbunden ist, während die Steuerdruckleitung
zum Ventil 82 mit der Leitung 72 verbunden ist.
Rückschlagventile
sind in Reihe mit dem jeweiligen Ventil 81 und 82 angeordnet,
um eine Umkehrströmung
zu blockieren. Die Ventile 81 und 82 können so
ausgeführt
sein, dass sie proportional öffnen
und Fluid umleiten, wenn ihr jeweiliger Steuerdruck negativ wird.
Immer dann, wenn der Zylinder 50 während der Hochschalt-Resynchronisierung
schnell zurückgezogen
wird, ruft somit der Strömungswiderstand
einen negativen Druck in der Leitung 72 hervor, so dass
das Ventil 82 proportional öffnet, was dem Fluid erlaubt,
mit einem proportionalen Widerstand von der Rückseite zur Vorderseite des
Zylinders 50 umgeleitet zu werden. In ähnlicher Weise ruft immer dann,
wenn der Zylinder 50 während
der Herunterschalt-Resynchronisierung schnell ausgefahren wird,
der Strömungswiderstand
einen negativen Druck in der Leitung 73 hervor, so dass
das Ventil 81 proportional öffnet, wobei Fluid von der
Vorderseite zur Rückseite
des Zylinders 50 umgeleitet wird.
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Um
den Kupplungsschlupf während
des Schaltens von Bereich zu Bereich zu minimieren, muss die Rate
der Resynchronisierungsverschiebung des Zylinders 50 möglichst
schnell sein, solange die Scheibe 1 nicht veranlasst wird,
aufgrund der Trägheit über ihren
neuen Synchronisationspunkt hinauszuschießen. Die Verschiebungsrate
des Zylinders 50 muss daher während der Resynchronisierung
reguliert werden, um die Beschleunigungs-/Verzögerungszeit der Scheibe 1 bei
allen möglichen
Geschwindigkeiten und Drehmomentlasten anzupassen. Es ist zu beachten,
dass die Verschiebungsrate des Zylinders 50 in einem solchen
Fall abhängt
von: (1) der vorherrschenden Drehmomentreaktion (Last) zwischen
der Welle 1 und der Nabe 5; (2) dem Strömungswiderstand
durch die Ventile 81 und 82; und (3) der Größe der Verschiebungsdruckreduktion, die
durch den Steuerdruck über
die Leitung 107 erzeugt wird. Da die Ventile 81 und 82 proportional
sind, ist ihr Öffnungsgrad
proportional zu der Kombination aus Drehmomentlast und Verschiebungsdruckreduktion.
Somit kann bei einer gegebenen Drehmomentlast die Verschiebungsrate
des Zylinders 50 kontrolliert werden, indem der Grad der
Verschiebungsdruckreduktion reguliert wird. Es ist zu beachten,
dass der Druck in den Leitungen 106 und 108 und
in den Leitungen 107 und 109 mittels des Drucks
von der Leitung 85 gebildet wird, der proportional zur
Drehmomentlast ist (jedoch nie unter einem vorgegebenen Minimum
liegt). Somit ist der Grad der Verschiebungsdruckänderung
während
der Schaltvorgänge
von Bereich zu Bereich tatsächlich
proportional zur Drehmomentlast, weshalb auch die Rate der Resynchronisierungsverschiebung
der Scheibe 1 proportional zur Drehmomentlast ist, so dass
immer die Beschleunigungs-/Verzögerungszeit
angepasst ist. Im Betrieb mit höherer
Drehzahl erfordern die höheren
Drehzahlen proportional erhöhte
Beschleunigungs-/Verzögerungszeiten
für die
Scheibe 1 und somit langsamere Verschiebungsraten des Zylinders 50.
Ein erhöhtes Drehzahlsignal über die
Leitung 91 wirkt somit dem Druck der Leitung 85 innerhalb
des Ventils 103 entgegen, so dass die Verschiebungsrate
der Scheibe 1 umgekehrt proportional zur erhöhten Drehzahl
reduziert wird. Die Rate der Resynchronisierung der Scheibe 1 während der
Schaltvorgänge
von Bereich zu Bereich wird somit umgekehrt proportional zur Drehzahl
reduziert, um die Beschleunigungs-/Verzögerungszeit der Scheibe 1 bei
allen möglichen
Drehzahlen und Drehmomentlasten immer anzupassen. Dementsprechend
findet die schnellste Resynchronisierung der Scheibe 1 bei
langsamster Drehzahl und maximaler Drehmomentlast statt, während die
langsamste Resynchronisierung bei maximaler Drehzahl und minimaler
Drehmomentlast stattfindet. Es ist zu beachten, dass bei maximaler
Drehzahl und maximaler Drehmomentlast die Resynchronisierungszeit
normalerweise weniger als 0,1 Sekunden beträgt. Es ist zu beachten, dass
mit Bezug auf 3 immer dann, wenn eine Resynchronisierungsverschiebung
beginnt, der Arm 6 sich unmittelbar aus dem Kontakt mit
dem Schlitten 97 löst,
was ein Abschalten des Ventils 63 erlaubt. Dies startet
die Rücksetzzeit
des Ventils 103 und verhindert ein Überschreiten des Ventils 87.
Die Rücksetzzeit
des Ventils 103 ist vorzugsweise an die Resynchronisierungszeit
der Scheibe 1 bei allen Drehzahlen und Drehmomentlasten
angepasst. Unter Verwendung des Ventils 103 reduziert somit
der Druck von der Leitung 85 die Rücksetzzeit des Ventils 103,
wenn die Drehmomentlast proportional ansteigt. Ferner erhöht das Drehzahlsignal über die
Leitung 91 die Rücksetzzeit
des Ventils 103, wenn die Eingangsdrehzahl proportional
ansteigt. Somit findet ein Rücksetzen
des Ventils 103 bei allen Drehzahlen und Drehmomentlasten
genau dann statt, wenn die Resynchronisierung der Scheibe 1 abgeschlossen
ist. Wenn das Ventil 103 zurückgesetzt wird, wird selbstverständlich der
Druck auf den Leitungen 105, 106 und 108 abgeschaltet,
so dass die Kupplungen auf ihren (schlupffreien) Volleingriff zurückgesetzt
werden, wobei der Verschiebungsdruck am Zylinder 50 auf
den drehmomentäquivalenten
Druck zurückgesetzt
wird. Innerhalb eines gegebenen Getriebebereiches (Gang) wird das
Drehmoment durch den Verschiebungsdruck am Zylinder 50 kontrolliert.
Während
irgendeines Schaltvorganges von Bereich zu Bereich, und speziell
während
der Resynchronisierung der Scheibe 1, die relativ schnell
ist, wird jedoch das Drehmoment vorübergehend durch den Kupplungsschlupf
kontrolliert.
-
Wenn
beim Fortsetzen des Betriebs der Erfindung die Beschleunigung der
Welle 47 in den zweiten Bereich fortgesetzt wird, rückt die
Scheibe 1 erneut zum großen Ende der Kegel 7 vor,
wodurch ein Schalten in den dritten Bereich in ähnlicher Weise ausgelöst wird.
Im dritten Bereich bleibt die Kupplung 41 eingerückt, die
Kupplung 32 rückt
ein, die Kupplung 39 rückt
aus und die Kupplungen 33 und 39 laufen frei.
Als Beispiel in dieser Ausführungsform
können
die Planetenratsätze 36 und 42 ein
Verhältnis
2 zu 1 (2:1) zwischen dem Sonnenrad 35 und dem Hohlrad 43 bewirken,
so dass das Hohlrad 44 während des Betriebs im dritten
Bereich mit halber Drehzahl vorwärts
läuft.
Die Ventile reagieren und die Scheibe 1 resynchronisiert,
wie vorher beschrieben worden ist, so dass dann, wenn die Welle 47 fortgesetzt
beschleunigt, die Scheibe 1 wieder im dritten Bereich in
Richtung zum großen
Ende der Kegel 7 vorrückt.
Wenn die Scheibe 1 erneut das große Ende der Kegel 7 erreicht,
wird in ähnlicher
Weise ein Schalten in den vierten Bereich ausgelöst. Im vierten Bereich sind
die Kupplungen 32 und 39 eingerückt, während die
Kupplungen 33 und 41 freilaufen, so dass das Hohlrad 44
im Betrieb im vierten Bereich mit voller Drehzahl vorwärts läuft. Somit
werden durch diese vier Bereiche für ein Fahrzeug Drehzahlbereiche
bereitgestellt, jedoch werden auch andere Bereiche oder Verhältnisse
und Getriebeanordnungen betrachtet. Wenn somit die Scheibe 1 wieder
das größere Ende
der Kegel 7 im vierten Bereich erreicht, findet kein Schalten
statt, da der höchste
Bereich nun eingerückt
ist.
-
Im
Betrieb der bevorzugten Ausführungsform
wird ferner bei beliebiger Drehzahl und Drehmomentlast an der Welle 47 dann,
wenn das Stellglied 88 in die Neutralstellung zurückkehrt,
das Signal auf der Leitung 89 abgeschaltet, so dass das
Modul 59 das Signal auf der Leitung 65 auf Null
setzt, was das Ausgangsdrehmoment unabhängig von den Drehzahlsignalen
auf den Leitungen 91 und 93 auf Null setzt.
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Um
ein negatives Drehmoment und eine Verzögerung an der Welle 47 zu
erreichen, wird das Stellglied 88 in Verzögerungsrichtung über die
Neutralstellung hinaus bewegt, wodurch der Steuerdruck innerhalb
des Moduls 58 von der Leitung 77 auf die Leitung 76 umgeschalten
wird, was das Ventil 69 umkehrt. Somit wird bei negativem
Ausgangsdrehmoment der Verschiebungsdruck über die Leitung 72 an
den Zylinder 50 angelegt, so dass die Scheibe 1 proportional
in Richtung zum kleinen Ende der Kegel 7 gedrückt wird.
Die resultierende Verzögerung
des Sonnenrades 59 übt
ein negatives Drehmoment über
die Planetenräder 45 auf
die Nabe 46 und die Welle 47 aus. Eine leichte
Bewegung des Stellgliedes 88 in eine Verzögerungsposition
leitet ferner ein Signal über
die Leitung 95 zum Modul 94, das proportional
das Signal auf der Leitung 93 ableitet oder reduziert,
was eine maximale Maschinenverzögerung
anfordert. Bei Maschinenverzögerungen
wird das Signal auf der Leitung 91 in ähnlicher Weise absinken, wobei
jedoch das bereits reduzierte Signal auf der Leitung 93 das
Modul 59 veranlasst, ein erhöhtes Drehmomentsignal über die
Leitung 65 zu senden. Somit kann die Maschinendrehzahl
tatsächlich
ansteigen, wenn ausreichend negative Drehmomentlast ausgeübt wird, auch
wenn das Modul 94 eine reduzierte Maschinendrehzahl fördert. Um
ein Überdrehen
der Maschine zu verhindern, ist das Modul 59 so kalibriert,
dass ein Maximalmaschinendrehzahlsignal über die Leitung 91 das
Modul 59 veranlasst, das Drehmomentsignal auf der Leitung 65 außer Kraft
zu setzen, um somit die negative Drehmomentlast zu reduzieren. Eine
weitere Bewegung des Stellgliedes 88 in eine Verzögerungsposition
erhöht
proportional das negative Drehmoment, erlaubt jedoch ein Öffnen der
Maschinendrosselklappenstellung.
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Es
ist zu beachten, dass ein Herunterschalt-Kupplungsvorgang immer
dann stattfindet, wenn sich der Arm 6 zur Position 6-D bewegt,
in der gleichen, jedoch entgegengesetzten Weise, in der ein Hochschalten stattfindet,
wenn sich der Arm 6 zu der Position 6-U bewegt.
Wenn somit die Welle 47 fortgesetzt verzögert, findet
ein Herunterschalten von Bereich zu Bereich statt, in umgekehrter
Reihenfolge zu der vorher beschriebenen Reihenfolge für das Hochschalten,
bis wieder der untere Bereich eingerückt ist.
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Um
eine Rückwärtsdrehung
und einen Rückwärtsabtrieb
an der Welle 47 zu erreichen, was nur im unteren Bereich
möglich
ist, wird das Stellglied oder Pedal 88 in die Verzögerungsposition
bewegt, wodurch das Ventil 69 umgekehrt wird und der Zylinder 50 eine
Herunterschaltkraft auf die Scheibe 1 ausübt. Wenn
das Pedal 88 weiter in Verzögerungsposition bewegt wird,
fördert
das Modul 94 eine erhöhte
Maschinendrehzahl, so dass das Drehzahlsignal über die Leitung 91 das
Modul 59 veranlasst, ein proportionales Drehmomentsignal über die
Leitung 65 zu senden. Somit bewegt sich die Scheibe 1 über ihren
Synchronpunkt hinaus in Richtung zum kleinen Ende der Kegel 7,
um einen Rückwärtsabtrieb
an der Welle 47 zu erzeugen.
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Wenn
mit ausreichender Drehzahl ein Vorwärtsbetrieb stattfindet, kann
ein Herunterschalten mit angelegtem positivem Drehmoment stattfinden,
wie z. B. im Fall der Überlast
an der Welle 47. Wie bei allen Herunterschaltvorgängen wird
dann, wenn das Ventil 103 für das Herunterschalten eingestellt
wird, Druck über die
Leitung 108 statt über
die Leitung 106 angelegt. Bei positivem angelegten Drehmoment
wird das Ventil 80 nicht umgekehrt, so dass die Leitung 108 mit
der Leitung 109 übereinstimmt.
Somit sendet das Ventil 64 nicht sofort einen Impuls, wobei
das Ventil 87 nicht sofort eine neue Kupplungskombination
auswählt.
Der Druck über
die Leitung 105 erzeugt eine Reduktion des Kupplungsdrucks,
während
der Druck über
die Leitung 109 zum Druckminderungsventil 60 eine
Erhöhung
des Verschiebungsdrucks am Zylinder 50 hervorruft. Somit
rutschen die aktiven Kupplungen bei der vorherrschenden Drehmomentlast
durch, was der Scheibe 1 erlaubt, in Richtung zum größeren Ende
der Kegel 7 durch eine erhöhte Kraft des Zylinders 50 verschoben
zu werden. Das Ventil 103 wird zeitgerecht so zurückgesetzt,
dass der Druck auf der Leitung 109 beseitigt wird, was
einen verzögerten
Impuls vom Ventil 64 zum Ventil 87 hervorruft,
so dass die nächstniedrigere
Kupplungskombination genau dann einrückt, wenn die Scheibe 1 ihren
neuen Synchronpunkt erreicht. Die Kupplungen werden anschließend in
den (schlupffreien) Volleingriff zurückgesetzt, wobei der Zylinder 50 auf
den drehmomentäquivalenten
Druck zurückgesetzt
wird. Somit wird ein Herunterschalten unter positiver Drehmomentlast
ohne Änderung
des Drehmoments an der Welle 47 erreicht.
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In ähnlicher
Weise kann ein Hochschalten stattfinden, während negatives Drehmoment
anliegt, mit der Ausnahme, dass ein verzögerter Kupplungseingriff anders
bewerkstelligt wird. Es ist zu beachten, dass im Fall des negativen
Drehmoments die Ventile 69 und 80 umgekehrt sind.
Da ferner das Ventil 103 auf ein Hochschalten eingestellt
ist, wird Druck in die Leitung 106 statt in die Leitung 108 geleitet,
jedoch wird das Ventil 80 umgekehrt, so dass der Druck
in die Leitung 109 geleitet wird. Somit wird ein verzögerter Kupplungsschrittimpuls vom
Ventil 64 zum Ventil 87 gesendet, so dass die
neue Kupplungskombination eingerückt
wird, der volle Kupplungseingriff wiederhergestellt wird, und ein
drehmoment äquivalenter
Druck am Zylinder 50 wiederhergestellt wird, alles zu derselben
Zeit, zu der die Scheibe 1 ihre neue Synchronposition erreicht.
Somit kann entweder ein Hochschalten oder ein Herunterschalten entweder
mit positivem oder negativem angelegtem Drehmoment erreicht werden,
ohne Ausgangsdrehmomentschwankungen oder -stöße bei irgendeiner möglichen Drehmomentlast
zu erzeugen.
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Aus
der vorangehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
wird somit deutlich, dass die vorliegende Erfindung eine mechanische
Kraftübertragungsvorrichtung
mit stufenlosen Übersetzungsverhältnissen
und hoher Leistungsdichte schafft. Die Erfindung bietet die beschriebenen
Aspekte und Vorteile, während
sie in der Herstellung und Implementierung in einer Vielfalt von
Umgebungen, einschließlich
Fahrzeuggetrieben, kosteneffektiv ist.
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Ferner
ist klar, dass die Erfindung nicht auf die hier beschriebenen bestimmten
Ausführungsformen beschränkt ist,
wobei verschiedene Änderungen
und Ergänzungen
am Mechanismus und am Steuersystem für Fachleute möglich sind,
ohne vom wesentlichen Konzept und vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Zum
Beispiel kann ein Schmiersystem vorgesehen sein, um die Lager, Zahnräder, Rollen
und dergleichen zu kühlen
und zu schmieren. Ferner können
unterschiedliche Ausführungsformen
der Erfindung unterschiedliche Anzahlen konischer Rollen, unterschiedliche
Drehzahlen oder Übersetzungsverhältnisse,
unterschiedliche Anzahlen von Getriebebereichen, sowie unterschiedliche
Steuerverfahren enthalten, die alle von den Besonderheiten einer
spezifischen Anwendung abhängen.
