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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein stufenloses Getriebe
(CVT) für
Kraftfahrzeuge insbesondere für
landwirtschaftliche Traktoren, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Auf
dem Gebiet von Traktoren sind Getriebe bekannt, bei denen eine stufenlose
Steuerung der Geschwindigkeit erreicht wird, wobei diese Getriebe als
Getriebe mit Geschwindigkeits-variable oder stufenlose Getriebe
(CVT's) bezeichnet
werden. Mit anderen Worten heißt
dieses, dass bei diesen Getrieben die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges
ohne jede Diskontinuität über den
gesamten Geschwindigkeitsbereich von der maximalen Geschwindigkeit
der Vorwärtsbewegung
zu einer maximalen Geschwindigkeit der Rückwärtsbewegung geregelt werden kann.
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Im
einzelnen sind in der Technik Lösungen bekannt,
bei denen das CVT Ausrüstungen
zur kontinuierlichen Änderung
der Bewegung hinsichtlich des abgegebenen Drehmomentes und der Geschwindigkeit
umfasst. Diese stufenlose Änderung wird
zwischen zwei Wellen und einem Differenzial mit Hilfe einer ersten
mechanischen Einrichtung mit einem festen Übersetzungsverhältnis und
einer zweiten mechanischen Einrichtung mit einem veränderbaren Übersetzungsverhältnis erreicht.
Zwischen der ersten Einrichtung und der zweiten Einrichtung ist
ein epizyklischer Getriebestrang vorgesehen.
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Bei
den bekannten Lösungen
erstrecken sich die Getriebe in Richtung der Länge des Kraftfahrzeuges über eine
erhebliche Strecke, was sie für eine
geringe Leistung aufweisende Traktoren unbrauchbar macht, bei denen
zusätzlich
die Forderung nach einer maximalen Kompaktheit in einer Querrichtung
besteht.
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In
dem nächstkommenden
Stand der Technik gemäß der
US-A-5.215.323 ist
ein Getriebe für ein
Fahrrad gezeigt, dass einen stufenlos änderbaren Teil in Form eines
Riemenscheiben/Riemen-Getriebes; einen ein festes Übersetzungsverhältnis aufweisenden
Teil in Form von miteinander kämmenden Zahnrädern; und
einen epizyklischen Antriebsteil umfasst. Der stufenlos änderbare
Teil ist einem Gehäuse
vorgesehen, das von dem Rest des Getriebes mit Hilfe einer Zwischenwand
getrennt ist. Obwohl der stufenlos änderbare Teil des Getriebes
an einer lateralen Seite des Getriebes vorgesehen ist, ist das den stufenlos änderbaren
Teil enthaltende Gehäuse
nicht ohne weiteres zugänglich.
Um eine Wartung oder Reparatur durchzuführen, muss der Eingangs-Antrieb
an das Getriebe ebenso entfernt werden, wie die Lager, die die Riemenscheiben-Wellen
lagern. All dies erfordert Zeit und Arbeit.
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Die
vorliegende Erfindung arbeitet im oben genannten Rahmen und führt zu einer
Reihe von Vorteilen, die klar aus den Inhalten der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung ersichtlich werden, wobei die Vorteile insbesondere
mit der extremen Kompaktheit des Getriebes in einer Querrichtung
verbunden sind.
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Entsprechend
besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein CVT für Motor-Fahrzeuge gemäß den Merkmalen
zu schaffen, die in dem unabhängigen
Anspruch beansprucht sind.
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Die
vorliegende Erfindung wird nunmehr weiter in Form eines Beispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
Draufsicht einer ersten Ausführungsform
des CVT zeigt, das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet;
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2 eine
Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform
des CVT zeigt, das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet;
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3 eine
Seitenansicht der in 2 gezeigten Ausführungsform
zeigt;
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4 eine
Draufsicht auf ein Getriebe zeigt, das eine Welle zur Übertragung
der Bewegung an einen Zapfwellenantrieb (PTO) vorsieht;
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5 eine
Seitenansicht des Getriebes nach 4 zeigt;
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6 eine
Vorderansicht des Getriebes nach 4 zeigt;
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7 eine
Draufsicht auf einen Vierrad-Antrieb zeigt; und
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8 eine
Vorderansicht einer alternativen Ausführungsform zu der in 7 gezeigten
Ausführungsform
zur Konstruktion eines Vierrad-Antriebes zeigt.
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Bei
dem in 1 gezeigten Getriebe wird die von einem Motor
M eines (nicht in seiner Gesamtheit gezeigten) Traktors erzeugte
mechanische Leistung an eine erste Welle 10 mit Hilfe eines
Kegelrades und Ritzels 11 übertragen. Die Welle 10 weist
eine Längsachse
(a) auf, die senkrecht zur Mittelachse (X) des (nicht in seiner
Gesamtheit gezeigten) Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
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Zusätzlich ergibt
die Welle 10 zwei Betriebsarten, die miteinander zusammenwirken,
um die empfangene Leistung auf die Hinterräder W (3) zu übertragen.
In einer ersten Betriebsart wird eine Riemenscheibe 12 verwendet,
während
in der zweiten Betriebsart ein Zahnrad 13 verwendet wird.
Weiterhin ist das Kraftfahrzeug für eine Bewegung in zwei Bewegungs-Richtungen
(Vorwärtsbewegung und
Rückwärtsbewegung)
betreibbar, die durch den Doppelpfeil F dargestellt sind.
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Zwischen
der Welle 10 und einem Differenzial 14, das zu
einer Hinterachse AS gehört,
ist ein System für
eine stufenlose Änderung
der Bewegung vorgesehen. Im Ergebnis treibt die oben erwähnte Riemenscheibe 12 eine
Riemenscheibe 16 mit Hilfe eines Riemens 17 (oder
einer nicht dargestellten Kette) an. Die Riemenscheibe 16 ist
starr mit einer Welle 18 verbunden, deren Längsachse
(b) parallel zur Achse (a) der Welle 10 verläuft, und
sich damit ebenfalls in Querrichtung zur Achse (X) des Kraftfahrzeuges
erstreckt.
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Der
Satz von zwei Riemenscheiben 12, 16 und des Riemens
(oder der Kette) 17 bildet eine Getriebe-Einrichtung 19 mit
stufenloser Änderung
des Übersetzungsverhältnisses.
Beispielsweise kann die Getriebe-Einrichtung 19 von bekannter
Art mit erweiterbaren Riemenscheiben sein, wie dies in 1 gezeigt
ist, die durch eine (in den beigefügten Zeichnungen nicht gezeigte)
elektrische oder hydraulische Einrichtung angetrieben werden. Wenn
sich eine der Riemenscheiben öffnet,
schließt
sich die andere, was es dem Riemen (oder der Kette) ermöglicht,
auf den Seitenflächen
der Riemenscheiben mit sich ändernden
radialen Entfernungen von deren Mittelachse zu laufen.
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Gleichzeitig
treibt das Zahnrad 13 ein Zahnrad 20, das auf
der Welle 18 zentriert ist, über ein Freilaufzahnrad 21 an.
Ein zentrales Sonnenrad 22 eines epizyklischen Getriebestranges 23 ist
starr mit der gleichen Welle 18 verbunden, auf der die
Riemenscheibe 16 vorgesehen ist. Seinerseits treibt das Zahnrad 20 einen
Planetenträger
oder ein Armkreuz 24 des epizyklischen Getriebestranges 23 an.
Eine Anzahl von Planetenrädern 25 (von
denen lediglich zwei in 1 sichtbar sind) ist in einer
bekannten Weise mit dem Planetenträger 24 verbunden,
wobei deren Zähne
mit den innenliegenden Zähnen
eines Hohlzahnrades 26 kämmen.
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Als
Ergebnis der vorstehend erläuterten
Anordnung ist die Drehzahl des Hohlzahnrades 26 die algebraische
Summe der Drehzahlen der Zahnräder 20 und 22 gemäß dem gut
bekannten Willis'schen Gesetz.
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Das
Zahnrad 20 und der hiermit verbundene Planetenträger 24 sind
frei drehbar auf der Welle 18 und drehen sich um die Achse
(b) aufgrund des Kämmens
mit dem Freilaufzahnrad 21, das, wie dies bereits erläutert wurde,
seine Bewegung von der Welle 10 über das Zahnrad 13 ableitet.
Ein Zahnrad 27, das an dem Hohlzahnrad 26 befestigt
ist, kämmt
mit einem Zahnrad 28 (Kronenrad des Differenzials 14), das
für eine
Drehung um eine Achse (c) des Differenzials 14 betreibbar
ist, wobei die Achse (c) parallel zu den oben erwähnten Achsen
(a) und (b) ist.
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Zwei
Stummelwellen 29 und 30 treten aus dem Differenzial 14 aus
und treiben über
bekannte Endübersetzungsgetriebe
die Zahnradwellen 31 und 32 der (nicht gezeigten)
Hinterräder über eine
Achse (d) an. Jede Stummelwelle 29, 30 ist mit
einer jeweiligen Bremse BK versehen.
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Als
Zusammenfassung der vorstehenden Ausführungen ist festzustellen,
dass die mechanische Leistung, die von einer Welle 10 auf
die Welle 18 übertragen
wird, auf zwei gleichzeitige parallele Pfade aufgeteilt wird: einen
ersten Pfad über
die Zahnräder 13, 21 und 20 mit
einem festen Übersetzungsverhältnis, und
einen zweiten Pfad, der sich auf die Übertragung mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis bezieht
und die Einrichtung 19 umfasst.
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Die
Aufteilung des Drehmomentes und der Drehzahl und damit der Leistung
auf die zwei Pfade hängt
von den Übersetzungsverhältnissen
und davon ab, dass in dem epizyklischen Getriebestrang 23 das
Drehmoment auf das Sonnenrad 22 kleiner und tatsächlich wesentlich
kleiner als das Drehmoment auf das Hohlzahnrad 26 einerseits
und das Drehmoment auf den Planetenträger 24 andererseits
ist. Entsprechend ist das über
die Getriebeeinrichtung 19 übertragene Drehmoment wesentlich
niedriger als das Drehmoment, das über den ein festes Untersetzungsverhältnis aufweisenden
Pfad übertragen
wird, das heißt über die
Zahnräder 13, 21, 20.
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Es
sei im übrigen
bemerkt, dass das Vorhandensein des Freilaufzahnrades 21 erforderlich
ist, um eine übereinstimmende
Drehrichtung der zwei Wellen 10, 18 sicherzustellen,
wie sie in gleicher Weise durch die Riemenscheiben-Einrichtung 19 garantiert wird.
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Weil
weiterhin die Änderung
des Übersetzungsverhältnisses,
das von der Getriebe-Einrichtung 19 erzielt
werden kann, sogar den Wert von 6 erreichen kann, kann die Drehzahl
des Sonnenrades damit von einem um den Faktor 2,449 (das heißt die Quadratwurzel
von 6) reduzierten Wert bis zu einem Wert reichen, der um den gleichen
Faktor von 2,449 vergrößert ist.
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Durch
Anwenden des Willis'schen
Gesetzes bei einer geeigneten Wahl der festen Übersetzungsverhältnisse
kann gezeigt werden, dass nur durch die Steuerung des veränderbaren Übersetzungsverhältnisses
die Geschwindigkeit des Fahrzeuges auf dem Boden gesteuert werden
kann. Auf diese Weise ist möglich,
eine Geschwindigkeit von Null zu erreichen, wenn der Traktor anhält, oder
anderenfalls mit einer dauernd zunehmenden Geschwindigkeit (bis
zu der konstruktiv festgelegten maximalen Geschwindigkeit) fährt, wenn
sich das Fahrzeug mit einer Vorwärtsbewegung
oder einer Rückwärtsbewegung
weiter bewegt (ebenfalls in diesem Fall bis zu dem konstruktiv festgelegten
Maximum).
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Zusätzlich wird
die Umkehrung der Bewegungsrichtung mit Hilfe des epizyklischen
Getriebestranges 23 erzielt, ohne dass auf die Verwendung einer
speziellen zusätzlichen
Einrichtung zur Umkehrung der Bewegung zurückgegriffen werden muss.
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Wie
dies erwähnt
wurde, kann das veränderbare Übersetzungsverhältnis, das
mit Hilfe der Einrichtung 19 erzielt wird, durch (nicht
gezeigte) hydraulische, mechanische oder elektrische Einrichtungen
gesteuert werden, die zum Stand der Technik gehören. Die Logik der Drehzahlsteuerung
muss jedoch auf die spezielle Anwendung zugeschnitten werden.
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Die
Anordnung der Achsen (a), (b) und (c) in Querrichtung gegenüber der
Achse (X) des Kraftfahrzeuges 10 ermöglicht das Erreichen verschiedener Vorteile,
wie zum Beispiel:
- (1) die Gesamtabmessungen
des Systems erstrecken sich überwiegend
(jedoch in kontrollierter Weise, wie dies weiter erläutert wird)
in einer Längsrichtung
(entlang der Achse X) derart, dass der Querschnitt des Traktor-Fahrgestells
innerhalb von Abmessungsgrenzen bleibt, die sehr beschränkt und
annehmbar sind, wie zum Beispiel die, die bei landwirtschaftlichen
Traktoren erforderlich sind, insbesondere im Bereich der Anordnung
des Getriebes 100, das normalerweise unterhalb des Fahrersitzes
angeordnet ist (siehe auch 3).
- (2) die relative Position der Achsen (a), (b) und (c) kann entsprechend
verschiedener Konfigurationen hinsichtlich der Abstände zwischen
den Mittelpunkten entsprechend einer gewählten Konstruktion gewählt werden,
das heißt
die Achsen (a) bzw. (b) der Querwellen 10 und 18 sind
keinen speziellen Zwangsbedingungen hinsichtlich der Höhe bezüglich einander
unterworfen, so dass Konfigurationen der Wellen 10, 18 ermöglicht werden,
die parallel zueinander verlaufen, die jedoch zusammen gruppiert
werden können,
um in zweckmäßiger Weise
das Verhältnis
zwischen dem horizontalen Raum und dem vertikalen Raum auszunutzen,
der von diesen belegt wird;
- (3) die Kegelrad- und Ritzel-Baugruppe 11 auf der Eingangsseite
ermöglicht
verringerte Gesamtabmessungen verglichen mit einer konventionellen Konfiguration,
weil sie auf einer sich schnell drehenden Welle des Motors M angeordnet
ist;
- (4) die Kegelrad- und Ritzel-Baugruppe 11 auf der Eingangsseite
und in gleicher Weise das von dem Strang von Zahnrädern 13, 21, 20 übertragene Drehmoment
ermöglichen
Vorteile hinsichtlich der Freiheit der Bemessung des Variator-Bauteils 19 einerseits
und des epizyklischen Zahnradstranges 23 andererseits,
weil sie flexible und geringe Kosten aufweisende Einrichtungen zur
Durchführung
einer Korrektur und Kompensation der Betriebsleistung des Getriebes
darstellen, weil die Charakteristiken der unterschiedlichen Kraftantriebe
(oder anderenfalls die Anwendungsspezifikationen der verschiedenen
Versionen von Kraftfahrzeugen) sehr einfach geändert werden können, ohne
dass der zentrale Teil des Getriebes 100 unterschiedlich
ausgebildet werden muss; wobei ein zentraler Teil hiervon derjenige
ist, der die größte Auswirkung
hinsichtlich der Investitionen und Kosten hat;
- (5) ein erstes Gehäuse
CH1, das die Einrichtung 19 zur stufenlosen Änderung
der Bewegung aufnimmt, kann in zweckmäßiger Weise von einem zweiten
Gehäuse
CH2 getrennt werden, in dem die verbleibenden Teile des Getriebes 100 angeordnet
sind, so dass die Verwendung der Getriebeeinrichtung 16 unabhängig davon
ermöglicht wird,
ob dies eine ölgeschmierte
Einrichtung oder eine sogenannte trockene Einrichtung ist, beispielsweise
eine Einrichtung 19 von dem Typ, der mit Gummiriemen (oder
anderenfalls Riemen, die aus einem Verbundmaterial hergestellt sind)
arbeitet. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, dass
das Gehäuse
CH1, in dem die Einrichtung 19 angeordnet ist, ohne weiteres
von der Außenseite
aus zu Inspektions- oder Wartungsvorgängen zugänglich ist. Wie dies erneut
in 1 gezeigt ist, sind die Lager BR1 und BR2 zum
Lagern der Welle 10 bzw. der Welle 18 in zweckmäßiger Weise
in einem passenden Sitz in einer Wand des ersten Gehäuses CH1
angeordnet, wobei diese Wand auf das zweite Gehäuse CH2 gerichtet ist.
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Bei
einer nicht dargestellten Ausführungsform
ist der Motor M anstelle seiner Anordnung in Längsrichtung bezüglich der
Achse (X) in einer Querrichtung gegenüber der gleichen Achse (X)
angeordnet, das heißt
parallel zu den Achsen (a), (b) und (c), während, wie zuvor, das erste
Gehäuse
CH1 getrennt von dem zweiten Gehäuse
CH2 vorgesehen ist.
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Die
Ausrüstung 19,
wie sie im vorstehenden beschrieben wurde, ergibt jedoch einige
Funktionsbeschränkungen,
wie zum Beispiel:
- (a) das Fehlen einer Kupplung,
die mit dem Motor 2 gekuppelt ist, und die bei den konventionellen Operationen
des Startens und Stoppens der Bewegung nicht erforderlich ist, jedoch
in bestimmten Fällen
anzuraten ist, wie zum Beispiel im Fall eines Ausfalls des Getriebes,
oder wenn die Notwendigkeit besteht, dass das Kraftfahrzeug geschleppt
wird, während
der Motor nicht läuft,
ein Vorgang der anderenfalls nicht möglich sein würde. Das
Vorhandensein einer Kupplung würde auch
in Notfallbedingungen erforderlich sein, wobei unter dem Ausdruck „Notfall" eine Überlastung des
Getriebes oder ein Verlust an Steuerung über das System zum Regeln der
Geschwindigkeit verstanden wird. Es würde weiterhin nützlich sein, eine Kupplung
für Operationen
zu haben, bei denen die Zapfwelle (PTO) aktiviert ist, und das Kraftfahrzeug
ohne Fahrer ist. In diesem Fall könnte ein System zur Steuerung
der Geschwindigkeit auf dem Boden, das nicht perfekt kalibriert ist,
den Traktor in einen Zustand bringen, der in der einschlägigen Fachsprache
als „kriechen" bezeichnet wird,
das heißt
eine mehr oder weniger langsame spontane Bewegung, was eine unerwünschte Erscheinung
ist, die durch das Vorhandensein einer Kupplung in dem Getriebe 100 verhindert
werden könnte.
- (b) die Eindeutigkeit des Übersetzungsverhältnisses
zwischen dem Hohlrad 26 des epizyklischen Getriebestranges 23 und
dem Zahnrad 28, das zum Differenzial 14 gehört. Das
genannte feste Verhältnis
bedingt im Fall der Übertragung
eines hohen Drehmomentes auf die Antriebsräder des Traktors gleichzeitig
mit niedrigen Drehzahlen hohe Leistungswerte zwischen der Einrichtung 19 und
dem epizyklischen Getriebestrang 23 trotz relativ niedriger
Leistungswerte, die auf den Boden übertragen werden. Entsprechend
wird zum Beseitigen der vorstehend beschriebenen Nachteile in den
Fällen,
in denen deren Vorhandensein und Ausmaß dem Betriebsverhalten des
Kraftfahrzeuges abträglich
sein könnte,
nachfolgend eine zweite Ausführungsform
beschrieben, die unter spezieller Bezugnahme auf die 2 und 3 erläutert wird.
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Verglichen
mit der ersten anhand der 1 beschriebenen
Ausführungsform
bietet die zweite in den 2 und 3 gezeigte
Ausführungsform
die folgenden Varianten:
Eine erste weitere Möglichkeit
wird geschaffen, ein duales Verhältnis
auf der Endübersetzung
an das Differenzial 14 zu haben. Entsprechend wird zwischen dem
Hohlrad 26 des epizyklischen Getriebestranges 23 und
dem Zahnrad 28 (das, wie dies bereits gesagt wurde, das
Hohlrad des Differenzials 14 ist), ein duales Übersetzungsverhältnis vorgesehen.
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Im
Ergebnis wird die Leistung an den Ausgang von dem Hohlrad 26 auf
das Differenzial 14 mit Hilfe eines Systems mit einem dualen Übersetzungsverhältnis übertragen,
das auch mit der Leerlaufstellung versehen ist und zwei Paare von
miteinander kämmenden
Zahnrädern 27a, 28a und 27b, 28b umfasst
(2 und 3).
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Die Übertragung
der Leistung über
die Zahnräder 27a, 28a ergibt
ein erstes Übersetzungsverhältnis, und über die
Zahnräder 27b, 28b ergibt
sich ein zweites Übersetzungsverhältnis auf
die Hinterräder
W des Kraftfahrzeuges.
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Entsprechend
kann das am besten geeignete Übersetzungsverhältnis in
einer bekannten Weise durch eine verschiebbare verzahnte Wellenkupplung 33 ausgewählt werden,
die entlang der Achse (b) von Hand oder mit Hilfe einer (nicht dargestellten)
Servosteuerung verschoben wird. Wie dies erwähnt wurde, kann die mit einer
verzahnten Welle ausgebildete Kupplung 33 außerdem eine
Lerrlaufstellung annehmen, in der sie keines der zwei Zahnräder 27a, 27b mit
der Welle 18 verbindet.
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Das Übersetzungsverhältnis, das
durch das Einkuppeln der Zahnräder 27b, 28b erzielt
wird, ist für
Arbeitsbedingungen geeignet, die durch eine niedrige Geschwindigkeit
auf dem Boden und eine hohes Drehmoment an die Antriebsräder gekennzeichnet
sind (nachfolgend als „LO"-Bedingungen bezeichnet).
Umgekehrt ist das Übersetzungsverhältnis, das über die
Zahnräder 27a, 28a erreicht wird,
für Arbeitsbedingungen
geeignet, die durch eine hohe Geschwindigkeit auf dem Boden und
ein niedriges Drehmoment an die Hinterräder gekennzeichnet ist (was
nachfolgend als der „HI"-Zustand bezeichnet
wird).
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Die
Anwendung eines dualen Übersetzungsverhältnisses
führt zu
einer Verringerung des auftretenden Drehmomentes und der Leistung,
und dies ermöglicht
entsprechend eine Verringerung der Gesamtabmessungen und damit der
Kosten und des Raumbedarfs der Komponenten des Getriebes. Weiterhin
ergibt sich eine Verringerung der Verlustleistung als Ergebnis des
höheren
Wirkungsgrades des Getriebes. Weiterhin ist es, wie dies erwähnt wurde, auch
möglich,
eine Leerlaufstellung zu erzielen, was sowohl in normalen stationären Arbeitsbedingungen zum
Verhindern des Mikrogeschwindigkeits-Phänomens (des vorstehend genannten
Kriechens) als auch dazu nützlich
ist, zweckmäßige Operationen, wie
zum Beispiel das Schleppen im Fall eines Ausfalls des Getriebe-Steuersystems
oder eines einfachen Ausfalls des Motors M zu ermöglichen.
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Eine
zweite weitere Alternative zu der Ausführungsform nach 1 sieht
das Vorhandensein einer Kupplung 34 auf dem Getriebe (2 und 3)
vor. Tatsächlich
kann eine konventionelle Kupplung 34 zum Trennen des Motors
M von dem Getriebe 100 in bestimmten speziellen Umständen nützlich sein,
wie beispielsweise bei der Notwendigkeit einer Auswahl des Übersetzungsverhältnisses zwischen
dem epizyklischen Getriebestrang 23 und dem Differenzial 14 mit
Hilfe der zwei Paare von Zahnrädern 27a, 28a und 27b, 28b oder
bei der Notwendigkeit der Auswahl des Leerlaufstellung, wobei zunächst ein
Auskuppeln der gezahnten Wellenkupplung 33 erfolgt, ein
Manöver,
das durch die Steuerung der Eingangsdrehzahl des Getriebes 100 insbesondere
mit Hilfe der Kupplung 34 erleichtert werden könnte.
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Weiterhin
kann die Kupplung 34 in langen Zeitperioden der Verwendung
der PTO im Stillstand des Traktors nützlich sein, um ein Laufen
des Getriebes 100 im Leerlauf zu verhindern. Weiterhin
kann das Vorhandensein der Kupplung 34 Vorteile bieten, wenn
es erforderlich ist, den Traktor bei bestimmten Not- oder Ausfall-Bedingungen
zu schleppen. Die Kupplung 34 kann weiterhin als eine Begrenzungseinrichtung
für das
von dem Motor M gelieferte Drehmoment wirken.
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Wie
dies in 2 gezeigt ist, kann auch eine Drehmoment-Begrenzungseinrichtung
LC auf der Welle 10 „stromaufwärts" von der Riemenscheibe 12 und
unmittelbar „stromabwärts" von dem Lager BR1 vorgesehen
sein.
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Wie
dies in 3 gezeigt ist, befinden sich die
Achsen (a), (b), (c) und (d) an de Hinterrädern W (es ist lediglich ein
Rad in 3 sichtbar), und um die Kompaktheit zu vergrößern, sind
sie unterhalb eines Sitzes S angeordnet, auf dem ein (nicht gezeigter) Fahrer
sitzt.
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In
vorteilhafter, jedoch nicht notwendiger Weise sind die Achsen (a),
(b), (c) und (d) räumlich
im Wesentlichen entsprechend einer Quincunx-Konfiguration angeordnet,
um die Kompaktheit des Getriebes 100 auf ein Maximum zu
vergrößern.
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Weiterhin
können
landwirtschaftliche Traktoren durch das Vorhandensein von Leistungsübertragungen
auch auf die Vorderachse (nicht gezeigt) bei der Art von Getriebe
gekennzeichnet sein, die üblicherweise
als ein „Vierrad-Antrieb" bezeichnet wird. Der
Vierrad-Antrieb muss synchron mit dem weiter oben erläuterten
Getriebe 100 bezüglich
der Hinterräder
W sein.
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Weiterhin
ist im Fall von landwirtschaftlichen Traktoren die Verwendung des
Zapfwellenantriebs von wesentlicher Bedeutung. Wie dies bekannt
ist, können
bei einem landwirtschaftlichen Traktor zusätzliche Zapfwellenantriebe
zusätzlich
zu dem üblichen
einen Zapfwellenantrieb verwendet werden, der am hinteren Teil des
Traktors angeordnet ist. Insbesondere kann ein Bedarf beispielsweise
daran bestehen, dass ein Zapfwellenantrieb in der Mitte bezüglich des
Getriebes 100 angeordnet ist. Weiterhin müssen der
Zapfwellenantrieb (oder die Zapfwellenantriebe) unabhängig von
dem Getriebe sein und entsprechend eine unabhängige Drehzahl und Steuerung
aufweisen.
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Wie
dies im Folgenden anhand der 4 bis 8 zu
erkennen sein wird, müssen
die Wellen, die für
die Übertragung
der Bewegung auf die Vorderräder
bestimmt sind und die eine (oder mehrere) für den Zapfwellenantrieb (oder
die Zapfwellenantriebe) bestimmte(n) Wellen(n) körperlich gleichzeitig mit dem
betreffenden speziellen Getriebeübersetzungsschema
vorhanden sein. Im Ergebnis sind zwei getrennte, durch den Motor
M (siehe insbesondere 4) angetriebene koaxiale Wellen 40, 41 vorgesehen.
Die außenliegende
Welle 40 treibt das Getriebe 100 an, wie dies
weiter oben anhand der 1 bis 3 beschrieben
wurde, vorzugsweise mit Hilfe der Kupplung 34. Die innenliegende
Welle 41 steuert ihrerseits ohne die Notwendigkeit der
Einfügung
einer eigenen Kupplung die Übertragung
von Leistung an die Welle des Zapfwellenantriebs (siehe weiter unten).
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Die
Welle 41 trägt
an einem Ende ein Zahnrad 42, das mit einem Zahnrad 43 kämmt, das
mit der Welle 44 verbunden ist. Die Längsachse der Welle 44 befindet
sich in Vertikalrichtung unterhalb der Längsachse der Welle 40.
Die Welle 44 verläuft
durch den Raum, der zwischen den Zahnrädern 28a und 28b des
Differenzials 14 (5 und 6)
verfügbar
ist, um eine Welle 46 des hinteren Zapfwellenantriebs mit
Hilfe einer Kupplung 45 anzutreiben.
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Der
Fall eines Vierrad-Antriebs wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben.
Ein Kegelzahnrad 50 ist starr mit dem Zahnrad 28a verbunden,
um mit einem Ritzel 51 zu kämmen, das die Bewegung mit
Hilfe der Welle 52 und eines Paares von Zahnrädern 53, 54 auf
die Welle 55 überträgt, wobei
das Vorderrad-Antriebssystem (nicht gezeigt) mit dieser Welle 55 verbunden
ist. Die Welle 52 ist parallel zur Mittelachse (X) des
Kraftfahrzeuges ausgerichtet, jedoch in Richtung auf die äußere laterale
Seite des Getriebegehäuses
hin angeordnet.
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8 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
Vierrad-Antriebs, bei dem die Bewegung von dem Ritzel 51 auf
die Welle 55 mit Hilfe einer Kette 60 übertragen
wird.
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Die
Betriebsweise des Getriebes ist sehr einfach aus der vorstehenden
Beschreibung zu erkennen und muss entsprechend nicht im einzelnen
erläutert
werden.
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Die
Vorteile des vorliegenden CVT-Getriebes sind wie folgt:
- – in
Längsrichtung
angeordneter Verbrennungsmotor und senkrecht hierzu Gangwechsel
in einer speziellen Ausführungsform;
- – ein
großer
Abstand zwischen den Wellen, die die Riemenscheiben für Riemen
oder Ketten tragen, ist möglich;
dieser Abstand ist für
das durch Reibung zu übertragende
Drehmoment ausreichend, und dies, ohne dass irgendeine Vergrößerung des
kritischen Querschnittes (insbesondere des Querschnittes in Querrichtung)
des Traktor-Fahrgestells im Bereich des Getriebes hervorgerufen
wird;
- – der
Abstand zwischen den Wellen verläuft
sich in einer Längsrichtung
bezüglich
der Achse des Traktors, eine Richtung, in der es keine überwiegenden
einschränkenden
Abmessungsbeschränkungen
gibt;
- – es
ist möglich,
die gesamte Baugruppe des Getriebes in einem Bereich unterzubringen,
der gegenüber
dem Fahrersitz zurückversetzt
ist, in einer Weise, dass die Querabmessungen kein Hindernis für die Bequemlichkeit,
Manövrierbarkeit der
Steuerungen, ergonomische Aspekte usw. ergeben.
- – die
Achsen der verschiedenen Wellen sind vorzugsweise im Wesentlichen
in Quincunx-Form angeordnet, so dass die gesamte Höhe des Getriebegehäuses ausgenutzt
wird, was es ermöglicht,
dass mehr Achsen in diesem aufgenommen werden können;
- – die
Geschwindigkeits-Variator-Baugruppe ist in freitragender Weise auf
den primären
und sekundären
Wellen angeordnet, was es ermöglicht, dass
sie in einem Gehäuse
angeordnet ist, das in zweckmäßiger Weise
von dem Rest des Getriebes getrennt ist und eine einfach zugängliche
Außenseite
aufweist; dies ergibt die Möglichkeit, eine
trockene Variator-Baugruppe oder eine Variator-Baugruppe mit Ölschmierung
zu verwenden. Weiter ist die Wartung oder das Zerlegen der Riemenscheiben
oder des Riemens oder der Kette oder zusätzlich der Getriebe-Übersetzungsverhältnis-Steuer-Baugruppe äußerst einfach,
weil die Baugruppen unter Einschluß der Einrichtungen zur Betätigung und
Steuerung des Variators auf Wellen in einer freitragenden Weise
befestigt sind;
- – die
Wellen des Getriebes sind, weil sie zwischengelagert sind, sehr
starr, so dass die Spannen kleiner sind, als bei einer Lösung, bei
der die Wellen an ihren äußeren Enden
gelagert sind;
- – die
kinematischen Elemente, die die kinematische Betriebsleistung des
gesamten Getriebes charakterisieren, umfassen Folgendes:
- – die
Hohlzahnrad- und Ritzel-Baugruppe, deren Übersetzungsverhältnis von
Werten kleiner als 1 zu Werten von größer 1 oder gleich 1 reichen kann,
was die Anpassung an Verbrennungsmotoren ermöglicht, die unterschiedliche
Betriebscharakteristiken haben; dies ermöglicht es weiterhin, dass andere
Geschwindigkeitsanforderungen des Fahrzeuges oder andere Charakteristiken
auf dem Boden erfüllt
werden können;
- – der
Zahnradstrang ermöglicht
in einfacher Weise eine Änderung
des Verhältnisses
zwischen der Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung und der Rückwärtsbewegung;
- – die
Achse des Freilaufzahnrades, das zu dem Zahnradstrang gehört, kann
verschoben werden, um zusätzliche
Getriebeübersetzungsverhältnisse
zu ermöglichen;
- – die
Baugruppen, die hohe Kosten bedingen (Variator-Einrichtung, epizyklischer
Zahnradstrang) bleiben die gleichen, unabhängig von der Art von Motor,
der verwendet wird, oder von der maximalen Fahrgeschwindigkeit des
Fahrzeuges, weil eine genaue Optimierung zwischen Betriebsleistungs-Pegeln
und Arten von Motoren über Änderungen
erzielt wird, die an geringe Kosten aufweisenden Elementen durchgeführt werden;
entsprechend ist es möglich,
sich ein Getriebe vorzustellen, das eine Variator-Einrichtung und
einen epizyklischen Zahnradstrang aufweist, die immer für alle Varianten
des Fahrzeuges für
einen und den gleichen Bereich gleich sind, während in Abhängigkeit
von der erforderlichen Leistung es möglich ist, entweder die Kegelrad-
und Ritzel-Baugruppe am Eingang oder die Charakteristiken des Zahnradstranges
zu ändern,
die für
die Übertragung des
unveränderlichen
Teils der Leistung ausgelegt sind;
- – Verringerung
der Gesamtabmessungen des Getriebes;
- – Verringerung
der in dem epizyklischen Getriebeantrieb umlaufenden Leistung und
Beseitigung der Erscheinung des „Kriechens";
- – Möglichkeit
des Schleppens des Kraftfahrzeuges in Notfällen;
- – direkte
Leistungsabnahme des Vierrad-Antriebes an dem angetriebenen Hohlzahnrad
des Differenzials;
- – Zapfwellenantrieb
direkt mit dem angetriebenen Hohlzahnrad des Differenzials synchronisiert;
- – Bewegungsstrang
des hinteren zentralen Zapfwellenantriebs der zwischen den zwei
Zahnrädern hindurch
läuft,
die auf der Differenzial-Baugruppe befestigt sind;
- – Getriebekupplung
und Zapfwellen-Kupplung entweder getrennt oder integriert (Doppelkupplung);
- – mögliche Drehmoment-Begrenzung
auf der Eingangswelle der Bewegung; und schließlich
- – Vorbereitung
für ein
optimiertes System der Steuerung der Leistung des Motors M.