DE3830710A1 - Stufenloses triebwerk, insbesondere fuer mehrzweckfahrzeuge - Google Patents

Description

Bei landwirtschaftlich nutzbaren Mehrzweckfahrzeugen besteht das Problem, mit diesen sowohl in einem Ge­ schwindigkeitsbereich von 0,2 bis 14 km/h Ackerar­ beiten wie beispielsweise Pflanz-, Pflege-, Pflug- und Erntearbeiten als auch Transportarbeiten in einem Bereich von 4 bis 40 km/h bei möglichst optimal ausgelasteter Antriebsmaschine mit einem guten Getriebe­ wirkungsgrad stufenlos durchführen zu können.

Es hat sich bei den bekannten Triebwerken, wie z. B. stufenloses Verstellgetriebe, PIV-Getriebe oder hydraulisches Getriebe gezeigt, daß diese nicht den Ge­ samtwirkungsgrad eines stufenweise verstellbaren Zahn­ radverstellgetriebes erreichen, zudem sind diese be­ kannten Getriebe baulich sperrig und sehr kostenaufwendig.

Ausgehend von diesen Erkenntnissen ist es Aufgabe der Er­ findung, ein stufenloses Triebwerk mit baulich einfachen Mitteln dahingehend zu verbessern, daß für die vorher­ gehend erwähnten Einsatzfälle, insbesondere schwere Pflug-, Ernte- und Transportarbeiten in einem Bereich von 0,01 bis 40 km/h und mehr möglichst unter Ausnutzung vorhandener Bauelemente (Differenzialgetriebeteile) und Zuordnung zumindest einer vorzugsweise stufenlos verstell­ baren Strömungs- oder Wirbelstrombremse ein stufenloser Endabtrieb durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei Achswellenzweige des dem Endantrieb vorgeschalteten Differenzials auf einer Achswelle eine vorzugsweise Strömungsbremse angebracht und antreibbar ist und daß am gegenüberliegenden Achswellenzweig des Differenzial­ getriebes durch Zwischenschaltung eines weiteren Differenzials die Treibräder eines Fahrzeuges antreib­ bar sind. Ein Triebwerk dieses Aufbaus bietet bei ent­ sprechender Auslegung der Strömungsbremse die vorteil­ hafte Möglichkeit einer stufenlosen Anpassung der Ar­ beitsgeschwindigkeit an einen relativ großen wirtschaft­ lichen Geschwindigkeitsbereich unter Berücksichtigung eines sehr hohen Getriebewirkungsgrades. Dabei ergibt sich für das Gesamttriebwerk eine besonders kosten­ günstige Bauweise dadurch, daß für Differenzialge­ triebe, welches die Strömungsbremse und das nachge­ schaltete Ausgleichsgetriebe der Treibräder antreibt, fast die gleichen Bauteile verwandt werden können wie für das Ausgleichsgetriebe der Triebräder.

Die Strömungsbremse ist eine Verzögerungsbremse bestehend aus einem feststehenden Schaufelrad (Stator) und einem mit dem Achswellenkegelrad des Differenzial­ getriebes antreibbaren Schaufelrad (Rotor). Er ar­ beitet hydrodynamisch. Für seine Bremskraft sorgt die Strömungsenergie eines Ölkreislaufs. Setzt das Achs­ wellenkegelrad den Rotor in Bewegung, nimmt das Öl diese Rotation auf. Die mechanische Energie des Rotors verwandelt sich in kinetische Energie der Betriebs­ flüssigkeit. Die Fliehkraft preßt das Öl in die Kammern des Stators, möchte diesen mit in die Bewegung einbeziehen. Doch der Stator der Strömungsbremse steht fest. So wird die kinetische Energie verzögert, abge­ bremst. Der Verzögerungseffekt überträgt sich in der Rückkopplung auf den Rotor und von diesem auf das Achswellenkegelrad des Differenzialgetriebes. Wird über einen stufenlosen Handhebel die Strömungsbremse bzw. Strömungsflüssigkeit mit mehr oder weniger Öl be­ aufschlagt, wird der Rotor und damit das Achswellenkegel­ rad des Differenzialgetriebes in seiner Umdrehungsge­ schwindigkeit reduziert oder erhöht.

Zur gleichen Zeit wird die Umdrehungsgeschwindigkeit des gegenüberliegenden Achswellenkegelrades, welches die Treibräder des Fahrzeugs antreibt, erhöht, oder auch reduziert.

Durch eine Erweiterung der elektronischen Steuerung des stufenlosen Steuerventils zur Beaufschlagung der Strömungsbremse mit mehr oder weniger Öl ist es zweckmäßig, die Kurbelwelle der Antriebsmaschine mit einem Drehzahlfühler auszurüsten, welcher mit einem Drehzahlfühler der Achswelle des Rotors der Strömungs­ bremse derart verbunden ist, daß die KW-Leistung der Antriebsmaschine durch die KW-Bremsleistung der Strö­ mungsbremse derart elektronisch geregelt wird, daß sich durch den Zugwiderstand der Arbeitsmaschine z. B. beim Pflügen die Fahrzeuggeschwindigkeit dem Zug­ widerstand automatisch anpaßt.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung verein­ facht dargestellt, entnommen werden.

In der Zeichnung ist mit (1) eine schematisch angedeutete Brennkraftmaschine bezeichnet, die eine Kurbelwelle (2) hat, mit der drehfest ein Antriebskegelrad (3) verbun­ den ist. Mit dem Antriebskegelrad (3) ist das Tellerrad (4) des Ausgleichsgetriebes antreibbar. Mit dem Teller­ rad (4) ist der Differenzialkorb verschraubt, welcher über die Ausgleichs- oder Trabantenräder (5) die Achs­ wellenkegelräder (6) + (12) antreibt. Wird nun rückwirkend durch die Treibräder eines Fahrzeugs (11), (9), (8) die Achswelle (7) des Achswellenkegelrades (6) durch einen Widerstand gebremst, so beginnen die Ausgleichskegelräder (5) auf diesem abzurollen, bringen dadurch das zweite Achs­ wellenkegelrad (12) zur schnelleren Drehung und führen einen Drehzahlunterschied beider Ausgleichskegelräder (6) + (12) herbei. Der durch die Treibräder (11) erzeugte Widerstand erhöht die Drehzahl des Achswellenkegelrades (12) auf dessen Achswelle ein rotierendes Schaufelrad (13) (Rotor) antreibbar ist.

Dem drehbar gelagerten Schaufelrad (13) ist ein fest mit dem Fahrzeugrahmen verbundenes Schaufelrad (14) Stator zu­ geordnet. Durch eine antreibbare Füllpumpe (21) wird durch ein Umsteuerventil (20) und ein stufenlos verstellbares Handsteuerventil (19) die Arbeitsflüssigkeit durch die Füll-Leitung (18) zwischen dem Stator und dem Rotor (13) bzw. (17) geleitet.

Dem Stator (14) und Rotor (13) ist eine weitere Entleer­ leitung (22) zugeordnet, welche die Füllmenge der Strö­ mungsbremse mit Arbeitsflüssigkeit über das Umsteuerven­ til (20) und dem stufenlosen Handsteuerventil (19) regelt. Der Verzögerungseffekt (Bremseffekt) der Arbeitsflüssig­ keit zwischen dem Stator (14) und dem Rotor (13) über­ trägt sich in der Rückkopplung auf den Rotor (13) und von diesen auf das Achwellenkegelrad (12) über die Aus­ gleichsräder (5) auf das Achswellenkegelrad (6). Über das Achswellenkegelrad (6) ist das drehfest auf der Achs­ welle (7) sitzende Zahnrad (8) antreibbar und kämmt mit dem Tellerrad (9) des Ausgleichsgetriebes (10) der Treib­ räder (11) eines Fahrzeugs.

Wird der Stator (14) und der Rotor (13) mit mehr Arbeits­ flüssigkeit beauftragt, verringert sich die Drehzahl des Rotors (13); gleichzeitig erhöht sich die Drehzahl der Abtriebswelle (7) und somit die der Treibräder (11) eines Fahrzeugs. Wird der Stator (14) und der Rotor (13) mit weniger Arbeitsflüssigkeit beaufschlagt, erhöht sich die Drehzahl des Rotors (13), gleichzeitig verringert sich die Drehzahl der Treibräder eines Fahrzeugs.

Es ist Sache des Fachmanns, zwischen dem Antriebszahnrad (8) und dem Tellerrad (9) des Ausgleichsgetriebes (10) ein Wen­ degetriebe anzuordnen, um auch rückwärts stufenlos zu fahren.

Es ist auch im Rahmen der Erfindung, dem Achswellenkegelrad (6) und der Achswelle (7) eine zusätzliche Strömungsbremse (23) zuzuordnen, welche durch ein weiteres Umsteuerventil (23) mit dem zentralen stufenlosen Handsteuerventil (19) derart verbunden ist, daß in hügeligem Gelände die durch das stufenlose Handsteuerventil vorgewählte Fahrgeschwindigkeit eingehalten wird. Ferner ist es im Rahmen der Erfindung, für den Verzögerungs- oder Bremseffekt des Rotors (13) eine Wirbelstrombremse oder sonstige Bremsen zu verwenden.

Claims (4)

1. Stufenloses Triebwerk, insbesondere für land- und/ oder straßenwirtschaftlich nutzbare Mehrzweckfahr­ zeuge mit einem von einer Antriebsmaschine antreib­ bares stufenloses Getriebe, dadurch ge­ kennzeichnet, daß durch die Antriebs­ welle (2) der Antriebsmaschine (1) ein Differenzi­ algetriebe (16) (3) (4) (5) (6) (7) (12) antreib­ bar ist und daß durch ein Wellenzweig des Achs­ wellenkegelrades (6) ein drehfest auf der Antriebs­ welle (7) sitzendes Zahnrad (8) mit dem Zahnrad (9) unter Zwischenschaltung eines Ausgleichsgetriebes (10) die Treibräder (11) eines Fahrzeugs antreibbar sind.

2. Stufenloses Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Differenzialge­ triebe (16) über das Achswellenkegelrad (12) eine an­ treibbare Nebenwelle (13) angeordnet ist, wodurch der Rotor (13) der vorzugsweise hydrodynamischen Verzögerungsbremse antreibbar ist.

3. Stufenloses Triebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem als Turbinen­ rad ausgebildetem Rotor (13) ein mit dem Fahrzeugge­ häuse starr verbundener Stator (14) zugeordnet ist.

4. Stufenloses Triebwerk nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen den Schaufelrädern (17) des Rotors (13) und den Schaufelrädern des Stators (14) durch einen Ölkreislauf (18) + (22) und einen stufenlosen Ölmengenregler (19) + (20) die Arbeitsflüssigkeit stufenlos dem Rotor (13) und dem Stator (14) zu- und abgeführt wird.