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Diese Erfindung bezieht sich auf ein stufenloses
Geschwindigkeitswechselgetriebe, das in verschiedenen
Fachgebieten der Industrie, wie z. B. bei Industriemaschinen und
Fahrzeugen, breit anwendbar ist.
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Das sogenannte hydrostatische Getriebe (HST) ist als ein
stufenloses Geschwindigkeitswechselgetriebe bekannt, bei dem
eine Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung verwendet wird. Es ist
vortrefflich in der stufenlosen
Geschwindigkeitswechseleigenschaft, hat jedoch nicht notwendigerweise einen hohen
Wirkungsgrad; der Geschwindigkeitsbereich ist nicht
zufriedenstellend. Demzufolge wurde durch das Vereinigen der HST und
eines Differentialgetriebes versucht, ein hydrostatisches,
mechanisches Getriebe (HMT) zu entwickeln, so daß, indem die
Energieübertragung zwischen dem HST und dem
Differentialgetriebe aufgeteilt wird, sowohl die stufenlose
Geschwindigkeitswechseleigenschaft der HST, als auch der hohe
Wirkungsgrad des Zahnradgetriebes erreicht werden (Bezüge: Hydraulic
Engineering, ed. Tomoo Ishihara, 'Asakura Shobo; Theory and
Practice of Piston Pump motor, Sadao Ishihara, Corona Co.).
Das heißt, daß dieses stufenlose
Geschwindigkeitswechselgetriebe aufweist: ein Differentialgetriebe mit einem
mechanischen Getriebestrang an der Seite niedriger Geschwindigkeit,
der ein erstes, zweites und drittes Antriebs- und
Abtriebsende hat und der zwischen dem ersten Antriebs- und
Abtriebsende und dem zweiten Antriebs- und Abtriebsende verläuft, und
einem mechanischen Getriebestrang an der Seite hoher
Geschwindigkeit,
der zwischen dem ersten Antriebs- und
Abtriebsende und dem dritten Antriebs- und Abtriebsende
verläuft, ein Fluidgetriebe, mit dem eine Antriebs-
/Abtriebswelle von einer Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung
mit dem zweiten Antriebs- und Abtriebsende dieses
Differentialgetriebes verbunden wird, und mit dem eine Antriebs-
/Abtriebswelle der anderen Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung
mit dem dritten Antriebs- und Abtriebsende verbunden wird,
wodurch ein Fluidgetriebestrang ausgebildet wird, dessen
Geschwindigkeit durch diese Pumpe/Motor-Einrichtungen variabel
ist, eine Kupplung an der Seite niedriger Geschwindigkeit,
mit der das Getriebeende des mechanischen Getriebestrangs an
der Seite niedriger Geschwindigkeit mit dem an der
Antriebsseite oder an der Abtriebsseite angeordneten, gemeinsamen
Drehelement verbunden wird oder von diesem getrennt wird, und
eine Kupplung an der Seite hoher Geschwindigkeit, mit der das
Getriebeende des mechanischen Getriebestrangs an der Seite
hoher Geschwindigkeit mit dem gemeinsamen Drehelement
verbunden oder von diesem getrennt wird, wodurch durch das
zueinander entgegengesetzte Umschalten der beiden Kupplungen
entweder der Niedriggeschwindigkeitsmodus oder der
Hochgeschwindigkeitsmodus gewählt werden kann. Eine solche
Getriebeanordnung ist in der Druckschrift FR-A-2 274 834 offenbart.
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Bei einem solchen stufenlosen
Geschwindigkeitswechselgetriebe wird im Betriebsbereich, in dem das durch
Abtriebsrotationsgeschwindigkeit/Antriebsrotationsgeschwindigkeit aus -
gedrückte Übersetzungsverhältnis kleiner als das
dazwischenliegende Übersetzungsverhältnis ist, bei dem die
Geschwindigkeiten an beiden Getriebeenden einander gleich sind, der
Niedriggeschwindigkeitsmodus zum alleinigen Einrücken der
Kupplung an der Seite niedriger Geschwindigkeit gewählt; wenn
das Übersetzungsverhältnis erhöht wird, um das
Zwischen-Übersetzungsverhältnis zu erreichen, wird die Kupplung an der
Seite hoher Geschwindigkeit eingerückt und die Kupplung an
der Seite niedriger Geschwindigkeit wird ausgerückt, um im
wesentlichen zum Hochgeschwindigkeitsmodus umzuschalten. Wenn
vom Hochgeschwindigkeitsmodus zum
Niedriggeschwindigkeitsmodus umgeschaltet wird, wird ein entgegengesetzter Vorgang
durchgeführt. Bei diesem Aufbau gibt es äußerst wenige
Möglichkeiten zum Abschalten des Flüssigkeitsgetriebesystems,
das in bezug auf das mechanische Getriebesystem einen
niedrigen Wirkungsgrad hat; es ist schwierig, den Wirkungsgrad des
gesamten, stufenlosen Geschwindigkeitswechselgetriebes weiter
zu verbessern. Da ein Differenzdruck zwischen den Kreisläufen
der Fluidgetriebestränge fast immer erzeugt wird, ist es bei
diesem Getriebe darüber hinaus ebenfalls schwierig, die
Haltbarkeit der Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung und anderer
Ausrüstungsteile, die die Fluidgetriebestränge bilden, zu
verbessern.
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Es ist daher eine grundlegende Aufgabe dieser Erfindung,
diese Probleme zu lösen.
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Um die vorstehenden und andere Aufgaben zu lösen, ist
diese Erfindung wie folgt aufgebaut.
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Das heißt, daß das stufenlose
Geschwindigkeitswechselgetriebe dieser Erfindung aufweist: ein Differentialgetriebe,
bei dem ein mechanischer Getriebestrang an der Seite
niedriger Geschwindigkeit und ein mechanischen Getriebestrang an
der Seite hoher Geschwindigkeit zwischen den Antriebs- und
Abtriebsenden parallel ausgebildet sind, ein Fluidgetriebe,
das einen Fluidgetriebestrang bildet, bei dem die
Geschwindigkeit durch ein Paar von
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtungen variabel ist, deren Antriebs-/Abtriebswelle mittels
der mechanischen Getriebestränge verbunden ist, eine Kupplung
an der Seite niedriger Geschwindigkeit, mit der das
Getriebeende des mechanischen Getriebestrangs an der Seite niedriger
Geschwindigkeit mit einem an der Antriebs- oder Abtriebsseite
angeordneten, gemeinsamen Drehelement verbunden oder von
diesem getrennt wird, und eine Kupplung an der Seite hoher
Geschwindigkeit,
mit der das Getriebeende des mechanischen
Getriebestrangs an der Seite hoher Geschwindigkeit mit dem
gemeinsamen Drehelement verbunden oder von diesem getrennt
wird, bei dem im Betriebsbereich, in dem das durch
Abtriebsrotationsgeschwindigkeit/Antriebsrotationsgeschwindigkeit
ausgedrückte Übersetzungsverhältnis kleiner als das
dazwischenliegende Übersetzungsverhältnis ist, bei dem die
Rotationsgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der Kupplung an der
Seite niedriger Geschwindigkeit und der Kupplung an der Seite
hoher Geschwindigkeit Null ist, der
Niedriggeschwindigkeitsmodus zum alleinigen Auswählen der Kupplung an der Seite
niedriger Geschwindigkeit gewählt wird, und im
Betriebsbereich, in dem das Übersetzungsverhältnis größer als das
dazwischenliegende Übersetzungsverhältnis ist, der
Hochgeschwindigkeitsmodus zum alleinigen Einrücken der Kupplung an
der Seite hoher Geschwindigkeit gewählt werden kann, bei dem
wenn sich das Übersetzungsverhältnis stärker als
spezifiziert an das dazwischenliegende Übersetzungsverhältnis
annähert oder wenn die Rotationsgeschwindigkeitsdifferenz der
Kupplung an der Seite niedriger Geschwindigkeit und der
Kupplung an der Seite hoher Geschwindigkeit kleiner als
spezifiziert wird, die Verdrängung der
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung geregelt wird; durch das Synchronisieren der zwei
Kupplungen wird die Betriebsweise in den
Zwischen-Einrückmodus geführt, in dem beide Kupplungen gemeinsam eingerückt
sind; es ist ein Regelmechanismus vorhanden, der die
Verdrängung der Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtungen in einer solchen
Weise regelt, daß der Differenzdruck zwischen den Kreisläufen
der Fluidgetriebestränge in diesem Zwischen-Einrückmodus
ungefähr Null sein kann.
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Wenn sich während des Betriebes im
Niedriggeschwindigkeitsmodus oder Hochgeschwindigkeitsmodus das
Übersetzungsverhältnis stärker als spezifiziert an das dazwischenliegende
Übersetzungsverhältnis annähert, oder wenn die Differenz der
Rotationsgeschwindigkeit der Kupplung an der Seite niedriger
Geschwindigkeit und der Kupplung an der Seite hoher
Geschwindigkeit kleiner als spezifiziert wird, wird die stufenlose
Geschwindigkeitswechselregelung unterbrochen, mit der die
Ist-Rotationsgeschwindigkeit der Energiequelle in Richtung
auf die Annäherung an die Soll-Rotationsgeschwindigkeit
aufeinanderfolgende variiert wird; die Verdrängung der
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung wird in einer solchen Weise
geregelt, daß die beiden Kupplungen synchronisiert werden können;
die Betriebsweise wird veranlaßt, in den
Zwischen-Einrückmodus in einer solchen Weise gebracht zu werden, daß die beiden
Kupplungen gemeinsam eingerückt sind. Bei diesem Zwischen-
Einrückmodus wird die Regelung in einer solchen Weise
vorgenommen, daß der Differenzdruck zwischen dem oberen und dem
unteren Kreislauf ungefähr Null sein kann. Demzufolge
verringern sich der Leckageverlust in der Fluidpumpe/Fluidmotor-
Einrichtung und der vom Druck abhängige Drehmomentverlust.
Das heißt, daß der Energieverlust im Fluidgetriebestrang
merklich verringert wird und im wesentlichen die Energie nur
mittels des mechanischen Getriebestranges übertragen wird.
Somit ist beim Zwischen-Einrückmodus der Getriebewirkungsgrad
des stufenlosen Geschwindigkeitswechselgetriebes verbessert;
beide Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtungen können von der bast
fast vollständig getrennt werden.
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Diese Erfindung ist gemäß Vorbeschreibung aufgebaut; wenn
sich an den Umschaltpunkt zwischen dem
Niedriggeschwindigkeitsmodus und dem Hochgeschwindigkeitsmodus angenähert wird,
wird die Betriebsweise veranlaßt, in den
Zwischen-Einrückmodus überzugehen, um den Differenzdruck zwischen den
Kreisläufen der Fluidgetriebestränge nahezu Null zu setzen; daher
wird der Fluidgetriebestrang im wesentlichen abgeschaltet;
die Möglichkeit der alleinigen Übertragung von Energie durch
den mechanischen Getriebestrang wird wirksam erhöht, so daß
der Wirkungsgrad der gesamten Vorrichtung stark verbessert
werden kann. Außerdem kann bei einem solchen System die
Haltbarkeit
der Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtungen und anderer
Zusatzeinrichtungen verbessert werden, da die
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtungen im Zwischen-Einrückmodus in einen
unbelasteten Zustand gelangen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des Systems.
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Fig. 2 ist ein erläuterndes Schaubild zur Erläuterung des
Regelmodus der Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung.
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Fig. 3 ist ein Fließdiagramm, das die Regelung
schematisch zeigt.
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Fig. 4 ist ein erläuterndes Schaubild, das einen
Modusumschaltzustand zeigt.
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Fig. 5 ist ein erläuterndes Schaubild, das einen
herkömmlichen, Fig. 4 entsprechenden Modusumschaltzustand zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun eines der
Ausführungsbeispiele dieser Erfindung nachstehend
beschrieben.
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Das stufenlose Geschwindigkeitswechselgetriebe dieser
Erfindung hat, wie es in der Zeichnung schematisch gezeigt ist,
ein Differentialgetriebe 4, das erste, zweite und dritte
Antriebs- und Abtriebsenden 1, 2 und 3 aufweist und das einen
zwischen dem ersten Antriebs- und Abtriebsende 1 und dem
zweiten Antriebs- und Abtriebsende 2 verlaufenden,
mechanischen Getriebestrang a an der Seite niedriger Geschwindigkeit
und einen mechanischen Getriebestrang b an der Seite hoher
Geschwindigkeit parallel ausbildet, der zwischen dem ersten
Antriebs- und Abtriebsende 1 und dem dritten
Antriebs/Abtriebsende 3 verläuft, ein Fluidgetriebe 12, das
Fluidgetriebestränge A, B ausbildet, deren Geschwindigkeit
durch ein Paar von Pumpe/Motor-Einrichtungen 7, 8 variabel
ist, wobei eine Antriebs-/Abtriebswelle 7a der einen
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 7 mittels Zahnrädern 5, 6 mit
dem zweiten Antriebs- und Abtriebsende 2 dieses
Differentialgetriebes 4 verbunden ist und einen Antriebs-/Abtriebswelle
8a der anderen Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 8 mittels
Zahnrädern 9, 11 mit dem dritten Antriebs- und Abtriebsende 3
verbunden ist, eine Kupplung 14 an der Seite niedriger
Geschwindigkeit, die das Getriebeende des mechanischen
Getriebestrangs a an der Seite niedriger Geschwindigkeit mit einer
mittleren Nabe 13 verbindet, die ein gemeinsames Drehelement
ist, und eine Kupplung 15 an der Seite hoher Geschwindigkeit,
die das Getriebeende des mechanischen Getriebestrangs b an
der Seite hoher Geschwindigkeit mit der mittleren Nabe 13
verbindet. Die mittlere Nabe 13 ist mittels Zahnrädern 16, 17
mit einer Abtriebswelle (einem Abtriebsende) 18 verbunden.
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Das Differentialgetriebe 4 hat ein Sonnenrad 22, das im
Inneren von mehreren Planetenrädern 21 angeordnet ist, die in
gleichen Intervallen in Umfangsrichtung vorgesehen sind, und
ein Hohlrad 23, das außen in Eingriff steht, um eine
Planetengetriebesystem auszubilden. Das Zentrum des jedes
Planetenrad 21 lagernden Zahnradträgers 24 befindet sich am ersten
Antriebs- und Abtriebsende 1; eine mit einer Energiequelle 19
verbundene Antriebswelle (ein Antriebsende) ist an diesem
Antriebs- und Abtriebsende 1 angeordnet. Außerdem befindet sich
das Ende der Haltewelle 22a des Sonnenrades 22 am zweiten
Antriebs- und Abtriebsende 2; das Zahnrad ist an diesem zweiten
Antriebs- und Abtriebsende 2 befestigt. Das Ende der Nabe 23a
des Hohlrads 23 befindet sich am dritten Antriebs- und
Abtriebsende 3; das Zahnrad 9 ist an diesem Antriebs- und
Abtriebsende 3 angeordnet. Auf diese Weise setzt sich der
mechanischen Getriebestrang a an der Seite niedriger
Geschwindigkeit
aus einem Planetenrad 21, einem Sonnenrad 22, Zahnrad
5, Zahnrad 6 und ebenfalls einer Vorwärtskupplung 26, Zahnrad
28 und Zahnrad 29, die später beschrieben werden, zusammen;
der Nabenabschnitt 29a des Schlußzahnrads 29 bildet den
Abschnitt des Getriebeendes von diesem mechanischen
Getriebestrang a. Andererseits setzt sich der mechanischen
Getriebestrang b an der Seite hoher Geschwindigkeit aus dem
Planetenrad 21 und dem Hohlrad 23 zusammen; der Nabenabschnitt 23a
des Hohlrads 23 bildet den Abschnitt des Getriebeendes von
diesem mechanischen Getriebestrang b.
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Das Fluidgetriebe 12 ist durch eine Reihenschaltung der
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 7 mit variabler Verdrängung
und der Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 8 mit variabler
Verdrängung mittels eines Flüssigkeits-Druckkreislaufs 31 in
gleicher Weise wie bei einem herkömmlichen HST aufgebaut; die
Antriebs-/Abtriebswelle 7a der
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 7 ist mittels Zahnrädern 5, 6 mit der Haltewelle 22a des
Sonnenrades verbunden, während die Antriebs-/Abtriebswelle 8a
der Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 8 mit dem Hohlrad 23
gekoppelt ist. Bezugszeichen 32 bezeichnet eine
Zwischenpumpe, die mit dem Flüssigkeits-Druckkreislauf 31 verbunden
ist. Außerdem befindet sich zwischen dem zweiten Antriebs-
und Abtriebsende 2 des Differentialgetriebes 4 und einer
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung ein
Abtriebsrichtung-Umschaltmechanismus 33. Der
Abtriebsrichtung-Umschaltmechanismus 33 verbindet mittels der Vorwärtskupplung 26 das Zahnrad
6 mit der Antriebs-/Abtriebswelle 7a der einen
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 7; zwischen dem Zahnrad 6 und einem
Befestigungselement 34 ist eine Freilaufkupplung angeordnet.
Die Freilaufkupplung 35 ist so ausgeführt, daß diese zum
Beispiel den Eingriff einer auf dem Befestigungselement 34
drehbar gelagerten Sperrklinke 37 mit einem Sperrad 36
ermöglicht, wobei bei Vorwärtsbewegung die Drehung des Zahnrads 6
nicht gestoppt wird und bei Rückwärtsbewegung die Drehung des
Zahnrads 6 in einer Richtung verhindert und die Drehung des
zweiten Abtriebsendes 2 des Differentialgetriebes 4 gestoppt
wird.
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Als Kupplungen 14, 15, 26 können Naß- oder
Trocken-Mehrscheibenkupplungen eingesetzt werden; ein
Gleichlauf-Energieintervall-Mechanismus kann hingegen ebenfalls verwendet
werden. Diese Kupplungen 14, 15, 26 sind so ausgeführt, daß sie
durch die Stelleinrichtungen intermittierend betätigt werden.
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Diese Stelleinrichtungen 41, 42, 43 und
Stelleinrichtungen 44, 45 zum Ändern der Verdrängung der
Flüssigkeitsdruckpumpe/-motor-Einrichtungen 7, 8 werden durch einen Rechner 51
geregelt, der ein Regelmechanismus ist.
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Der Rechner 51 ist aus einer Zentralen
Verarbeitungseinheit 52, mehreren Speichern 53 und Schnittstellen 54 in einem
gebräuchlichen Mikrorechnersystem zusammengesetzt. Die
Schnittstelle 54 nimmt auf: Signal p von einem
Rotationsgeschwindigkeitssensor 55 zum Erfassen der
Abtriebsrotationsgeschwindigkeit, Signal g von einem
Rotationsgeschwindigkeitssensor 56 zum Erfassen der Antriebsrotationsgeschwindigkeit,
Signal r von einem Drucksensor 57, der im Kreislaufabschnitt
31a des Flüssigkeits-Druckkreislaufs 31 vorgesehen ist, wobei
der Druck groß wird, solange der Niedriggeschwindigkeitsmodus
gewählt ist, Signal s von einem Drucksensor 58, der im
Kreislaufabschnitt 31b angeordnet ist, wobei der Druck groß wird,
solange der Hochgeschwindigkeitsmodus gewählt ist, und Signal
t, das dem Beschleunigungsvorrichtungs-Betätigungsbetrag zum
Steuern der Abtriebsdrehung der Energiequelle 19 entspricht.
Diese Schnittstelle 54 führt ebenfalls zu: Signal u zum
Betätigen der Stelleinrichtung 41 der Kupplung 14 an der Seite
niedriger Geschwindigkeit, Signal v zum Betätigen der
Stelleinrichtung 42 der Kupplung 15 an der Seite hoher
Geschwindigkeit, Signal w zum Betätigen der Stelleinrichtung 43 der
Vorwärtskupplung 26 und Signale x, y zum Betätigen der
Stelleinrichtungen 44, 45 zum Regeln der Verdrängung der
Flüssigkeitsdruckpumpe/-motor-Einrichtungen 7, 8.
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Im Speicher 53 des Rechners 51 ist ein Programm, wie es
in Fig. 3 schematisch gezeigt ist, zur Ausführung dieser
Erfindung untergebracht.
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Der Betrieb des stufenlosen
Geschwindigkeitswechselgetriebes bei Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs (die
Vorwärtskupplung 26 ist verbunden) wird nachstehend erläutert.
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Im Betriebsbereich, in dem das Übersetzungsverhältnis,
das durch Abtriebsrotationsgeschwindigkeit/
Antriebsrotationsgeschwindigkeit ausgedrückt ist, kleiner als das
dazwischenliegende Übersetzungsverhältnis em ist, ist nur die
Kupplung 14 an der Seite niedriger Geschwindigkeit
eingerückt; das bedeutet: Niedriggeschwindigkeitsmodus (siehe
Schritt 101 in Fig. 3)
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Praktisch wird das Übersetzungsverhältnis auf Grundlage
der durch den Rotationsgeschwindigkeitssensor 55 erfaßten
Abtriebsrotationsgeschwindigkeit und der durch den
Rotationsgeschwindigkeitssensor 56 erfaßten
Antriebsrotationsgeschwindigkeit sequentiell berechnet. Das dazwischenliegende
Übersetzungsverhältnis em entspricht dem Übersetzungsverhältnis,
bei dem das Getriebeende des mechanischen Getriebestrangs a
an der Seite niedriger Geschwindigkeit und das Getriebeende
des mechanischen Getriebestrangs b an der Seite hoher
Geschwindigkeit in der Geschwindigkeit ausgeglichen sind. Bei
diesem Niedriggeschwindigkeitsmodus sind die Antriebsseite
und die Abtriebsseite mittels des mechanischen
Getriebestrangs a an der Seite niedriger Geschwindigkeit, der
zwischen dem ersten Antriebs- und Abtriebsende i und dem zweiten
Antriebs- und Abtriebsende 2 des Differentialgetriebes 4
verläuft, direkt gekoppelt; ein Teil der eingebrachten Energie
wird über diesen mechanischen Getriebestrang a zur
Abtriebswelle 18 direkt übertragen. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet eine
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung als Motor und die andere
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung als Pumpe. Das heißt, daß
das Drehmoment des dritten Antriebs- und Abtriebsendes 3 des
Differentialgetriebes 4 über den Fluidgetriebestrang A zur
Abtriebswelle 18 übertragen wird. Bei diesem
Niedriggeschwindigkeitsmodus wächst, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, die
Verdrängung der Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 8; nach dem
Erreichen der maximalen Verdrängung nimmt die Verdrängung der
anderen Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 7 allmählich ab, so
daß die Rotationsgeschwindigkeit der Abtriebswelle 18 in
bezug auf die Drehung der Antriebswelle 25 wächst. Die Regelung
der Verdrängung der Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtungen 7, 8
wird in einer solchen Weise vorgenommen, daß die
Soll-Rotationsgeschwindigkeit, die dem
Beschleunigungsvorrichtungs-Betätigungsbetrag entspricht, und die
Ist-Rotationsgeschwindigkeit der Antriebsmaschine 19, die durch den
Rotationsgeschwindigkeitssensor 56 erfaßt wird, einander gleich sein
können, indem den Stelleinrichtungen 44, 45
Betätigungs-Befehlssignale zugeführt werden. Währenddessen soll die
vorstehend gezeigte Soll-Rotationsgeschwindigkeit zum Beispiel der
Rotationsgeschwindigkeit der Antriebsmaschine 19 entsprechen,
so daß die Kraftstoffabgabe jedem
Beschleunigungsvorrichtungs-Betätigungsbetrag am günstigsten entspricht; durch
Vorbestimmung durch ein Experiment werden die Werte in den
Speichern 53 tabelliert und gespeichert. Daher wird die
Soll-Rotationsgeschwindigkeit in jedem Betriebszustand entsprechend
dem Signal t gewählt, das den sequentiellen Eingängen des
Beschleunigungsvorrichtungs-Betätigungsbetrages entspricht.
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Bei einem solchen Niedriggeschwindigkeitsmodus wird die
Betriebsweise in den Zwischen-Einrückmodus umgeschaltet, wenn
die Rotationsgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der Kupplung
14 an der Seite niedriger Geschwindigkeit und der Kupplung 15
an der Seite hoher Geschwindigkeit kleiner als ein
spezifizierter Wert ß wird (Schritt 103 in Fig. 3). Das heißt, daß,
wenn zum Zwischen-Einrückmodus umgeschaltet wird, die
Verdrängung
der Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 7 geregelt
wird, um die Kupplung 14 an der Seite niedriger
Geschwindigkeit mit der Kupplung 15 an der Seite hoher Geschwindigkeit
zu synchronisieren; dann ist nicht nur die Kupplung 14 an der
Seite niedriger Geschwindigkeit, sondern auch die Kupplung 15
an der Seite hoher Geschwindigkeit eingerückt (Schritt 201 in
Fig. 3); das Übersetzungsverhältnis ist auf das
dazwischenliegende Übersetzungsverhältnis em fest eingestellt. Im
Anschluß wird die Verdrängung der
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 7 sofort geregelt; der Differenzdruck zwischen den
Kreisläufen der Fluidgetriebestränge A, B, d. h., der
Differenzdruck zwischen beiden Kreislaufabschnitten 31a, 31b wird
auf Null geregelt (Schritt 202 in Fig. 3). Somit soll mit
dieser Regelung die Stelleinrichtung 44 betätigt werden, so
daß die Erfaßwerte der Drucksensoren 57, 58, die in den
Kreislaufabschnitten 31a, 31b des Fluidgetriebes 12
angeordnet sind, einander gleich sein können (Punkt P in Fig. 2).
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Bei diesem Zwischen-Einrückmodus wird, um zum
Hochgeschwindigkeitsmodus umzuschalten, die Kupplung 14 an der
Seite niedriger Geschwindigkeit ausgerückt (Schritt 304 in
Fig. 3), wenn die durch den Rotationsgeschwindigkeitssensor
56 erfaßte Ist-Rotationsgeschwindigkeit der Antriebsmaschine
19 die entsprechend dem
Beschleunigungsvorrichtungs-Betätigungsbetrag bestimmte Soll-Rotationsgeschwindigkeit um einen
spezifizierten Betrag a überschreitet (Schritt 204 in Fig.
3). In diesem Fall bedeutet die die
Soll-Rotationsgeschwindigkeit um einen spezifizierten Betrag von a überschreitende
Ist-Rotationsgeschwindigkeit das Einbeziehen des Zustands
eines merklichen Abfalls der Soll-Rotationsgeschwindigkeit
von der Ist-Rotationsgeschwindigkeit, wenn der Bediener den
Beschleunigungsvorrichtungs-Betätigungsgrad verringert, und
des Zustands einer Erhöhung der Ist-Rotationsgeschwindigkeit
durch die Verringerung der Abtriebsseitenlast, obwohl der
Bediener den gleichen
Beschleunigungsvorrichtungs-Betätigungsgrad beibehält. In einem solchen Fall ist es günstig, die
fast an der Antriebsmaschine selbst zu erhöhen; der
Einrückzustand im Zwischen-Einrückzustand wird aufgehoben, um zum
Hochgeschwindigkeitsmodus umzuschalten. Zu diesem Zeitpunkt
wird die Verdrängung der Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 7
weiter geringfügig erhöht, um das Getriebe-Drehmoment vom
mechanischen Getriebestrang a an der Seite niedriger
Geschwindigkeit zur mittleren Nabe 13 nullzusetzen; dann wird die
Kupplung 14 an der Seite niedriger Geschwindigkeit
ausgerückt.
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Andererseits wird bei diesem Zwischen-Einrückmodus . die
Hochgeschwindigkeits-Kupplung 15 ausgerückt, um zum
Niedriggeschwindigkeitsmodus zurückzukehren (Schritt 104 in Fig. 3),
wenn die durch den Rotationsgeschwindigkeitssensor 56 erfaßte
Ist-Rotationsgeschwindigkeit der Antriebsmaschine 19 um einen
spezifizierten Betrag a niedriger als die entsprechend dem
Beschleunigungsvorrichtungs-Betätigungsbetrag bestimmte Soll-
Rotationsgeschwindigkeit ist (Schritt 203 in Fig. 3). Das
Verringern der Ist-Rotationsgeschwindigkeit in bezug auf die
Soll-Rotationsgeschwindigkeit um einen spezifizierten Betrag
a bedeutet das Einbeziehen des Zustands, in dem die
Rotationsgeschwindigkeit der Antriebsmaschine 19 trotz der
Erhöhung des Beschleunigungsvorrichtungs-Betätigungsbetrages
durch den Bediener nicht auf den entsprechenden Pegel steigt,
und des Zustands, in dem als Ergebnis des Anwachsen der
Abtriebsseitenlast die Ist-Rotationsgeschwindigkeit verringert
ist, obwohl der Bediener den gleichen
Beschleunigungsvorrichtungs-Betätigungsbetrag beibehält. In einem solchen Fall ist
es notwendig, die fast der Antriebsmaschine 19 zu verringern;
der Einrückzustand im Zwischen-Einrückmodus wird aufgehoben,
um zum Niedriggeschwindigkeitsmodus umzuschalten. Daher wird
zum Zeitpunkt dieses Umschaltens die Verdrängung der
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 7 geringfügig verringert, um das
Getriebedrehmoment vom mechanischen Getriebestrang b an der
Seite hoher Geschwindigkeit zur mittleren Nabe 13 null
zusetzen; dann wird die Kupplung 15 an der Seite hoher
Geschwindigkeit ausgerückt.
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Nachdem Umschalten zum Hochgeschwindigkeitsmodus ist der
mechanische Getriebestrang b zwischen dem ersten Antriebs-
und Abtriebsende 1 des Differentialgetriebes 1 und dem
dritten Antriebs- und Abtriebsende 3 ausgebildet; ein Teil der
Antriebsenergie wird mittels dieses mechanischen
Getriebestranges b zur Abtriebswelle 18 direkt übertragen. Zu diesem
Zeitpunkt arbeitet die Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 7
als Pumpe, während die andere
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 8 als Motor arbeitet. Das heißt, daß das Drehmoment des
zweiten Antriebs- und Abtriebsendes 2 des
Differentialgetriebes 4 über den zwischen den zwei
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtungen 7, 8 ausgebildete Fluidgetriebestrang B zur
Abtriebswelle 18 übertragen wird. Bei diesem
Hochgeschwindigkeitsmodus wird, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, die
Verdrängung der Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 7 allmählich
erhöht und nach dem Erreichen der maximalen Verdrängung die
Verdrängung der anderen Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 8
allmählich verringert, so daß die Rotationsgeschwindigkeit
der Abtriebswelle 18 in bezug auf die
Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle 25 wächst.
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In diesem Fall wird die Regelung der Verdrängung der
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtungen 7, 8 in einer solchen
Weise vorgenommen, daß die dem Beschleunigungsvorrichtungs-
Betätigungsbetrag entsprechende Soll -Rotationsgeschwindigkeit
und die durch den Rotationsgeschwindigkeitssensor erfaßte
Ist-Rotationsgeschwindigkeit der Antriebsmaschine 19 einander
gleich sein können, indem Betätigungsbefehlssignale den
Stelleinrichtungen 44, 45 zugeführt werden (Schritt 301 in
Fig. 3).
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Bei einem solchen Hochgeschwindigkeitsmodus wird die
Betriebsweise in der gleichen Weise wie vorstehend genannt in
den zwischen-Einrückmodus umgeschaltet, wenn die Differenz
der Rotationsgeschwindigkeit zwischen der Kupplung 14 an der
Seite niedriger Geschwindigkeit und der Kupplung 15 an der
Seite hoher Geschwindigkeit geringer als ein spezifizierter
Wert β wird (Schritt 303 in Fig. 3).
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Auf diese Weise wird, wenn die Differenz der
Rotationsgeschwindigkeit zwischen der Kupplung 14 an der Seite niedriger
Geschwindigkeit und der Kupplung 15 an der Seite hoher
Geschwindigkeit geringer als ein spezifizierter Wert wird, die
vorstehende stufenlose Geschwindigkeitswechselregelung
unterbrochen und die Kupplung 14 an der Seite niedriger
Geschwindigkeit und die Kupplung 15 an der Seite hoher
Geschwindigkeit werden beide in den Einrückzustand eingestellt, das
heißt, daß die Betriebsweise veranlaßt wird, in den Zwischen-
Einrückmodus überzugehen; wenn der Zwischen-Einrückmodus
eingestellt ist, wird die Betriebsweise nicht in den
Hochgeschwindigkeitsmodus oder Niedriggeschwindigkeitsmodus
umgeschaltet, sofern nicht die Abweichung zwischen der
Ist-Geschwindigkeit der Antriebsmaschine 19 und der
Soll-Rotationsgeschwindigkeit den spezifizierten Betrag überschreitet.
Daher wird bei Verwendung für einen relativ langen Zeitraum in
der Nähe des dazwischenliegenden Übersetzungsverhältnisses em
das häufige Umschalten der Kupplung 14 an der Seite niedriger
Geschwindigkeit und der Kupplung 15 an der Seite hoher
Geschwindigkeit verhindert. Als Ergebnis ist es möglich, die
Lebensdauer der Kupplungen 14, 15 und der Stelleinrichtungen
41, 42 zum Betätigen dieser Kupplungen 14, 15 auf natürliche
Weise zu erhöhen.
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Darüber hinaus wird durch die Regelung der Verdrängung
der Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung 7 beim
Zwischen-Einrückmodus der Differenzdruck zwischen den
Kreislaufabschnitten 31a, 31b grob auf null geregelt und demzufolge das
Energieübertragungsverhältnis der Fluidgetriebestränge A, B
nullgesetzt, um nur Energie über die mechanischen Getriebestränge
a, b zu übertragen. Obwohl der Wirkungsgrad der
Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtungen
7, 8, die zur Bildung der
Fluidgetriebestränge A, B verwendet werden, mit jedem Jahr höher
wird, ist dieser im Vergleich zum mechanischen Getriebe immer
noch kleiner; daher kann der Wirkungsgrad des Systems
verbessert werden, wenn der Betriebsbereich zum Null setzen des
Energieübertragungsbetrages der Fluidgetriebestränge A, B
beibehalten werden kann. Das heißt, daß, wenn eine Regelung
vorgenommen wird, um den Differenzdruck zwischen den
Kreisläufen nahezu auf Null zu setzen, wie vorstehend genannt der
Leckageverlust in den Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtungen 7,
8 merklich verringert wird und sich der vom Druck abhängige
Drehmomentverlust verringert. Dementsprechend verringert sich
der Energieverlust in den Fluidgetriebesträngen A, B; der
Getriebewirkungsgrad des stufenlosen
Geschwindigkeitswechselgetriebes verbessert sich stark. Daher kann der Wirkungsgrad
als Ganzes verbessert werden und Kraftstoffkosten gespart
werden, wenn sich die Ist-Rotationsgeschwindigkeit der
Antriebsmaschine 19 von der Soll-Rotationsgeschwindigkeit
geringfügig unterscheidet. Wenn die Möglichkeit des Nahezu-
Null-Setzens des Differenzdruckes zwischen den Kreisläufen in
den Fluidgetriebesträngen während des Betriebes wächst,
erhöht sich somit die Haltbarkeit der Fluidpumpe/Fluidmotor-
Einrichtungen 7, 8 und von Zusatzeinrichtungen stark.
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Fig. 4 zeigt einen Modusumschaltzustand dieses
Ausführungsbeispiels zur Beschleunigung und Verlangsamung, der sich
vom in Fig. 5 gezeigten Modusumschaltzustand nach dem Stand
der Technik deutlich unterscheidet.
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Indessen ist das Differentialgetriebe nicht auf das
Planetengetriebesystem, wie es im vorhergehenden
Ausführungsbeispiel verwendet wird, beschränkt.
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In ähnlicher Weise ist der Aufbau des Fluidgetriebes
nicht auf die Struktur des Ausführungsbeispiels beschränkt;
verschieden Abwandlungen sind möglich, wie z. B. der Einsatz
eines Motors mit konstanter Leistung in einer der
Fluidpumpe/Fluidmotor- Einrichtungen.
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Außerdem ist im vorstehenden Ausführungsbeispiel das
Antriebsleistungs-Verzweigungssystem, bei dem das
Differentialgetriebe an der Antriebsseite angeordnet ist, offenbart;
diese Erfindung kann jedoch in ähnlicher Weise auf das
Abtriebsleistungs-Verzweigungssystem angewendet werden.
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Es ist ein stufenloses Geschwindigkeitswechselgetriebe
offenbart, das in der Lage ist, einen
Niedriggeschwindigkeitsmodus und einen Hochgeschwindigkeitsmodus durch die
Kupplung an der Seite niedriger Geschwindigkeit und die
Kupplung an der Seite hoher Geschwindigkeit zu wählen, das
aufweist: ein Differentialgetriebe mit einem mechanischen
Getriebestrang an der Seite niedriger Geschwindigkeit und einem
mechanischen Getriebestrang an der Seite hoher
Geschwindigkeit, die parallel ausgebildet sind, und ein Fluidgetriebe,
das ein Paar von Fluidgetriebesträngen ausbildet, deren
Geschwindigkeit durch eine mittels dieser mechanischen
Getriebesträngen installierten Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung
variabel ist, bei dem, wenn die
Rotationsgeschwindigkeitsdifferenz beider Kupplungen nahe Null kommt, die Betriebsweise
in den Zwischen-Einrückmodus übergeht, so daß die beiden
Kupplungen eingerückt sind; in diesem Modus wird die
Verdrängung der Fluidpumpe/Fluidmotor-Einrichtung durch den
Regelmechanismus in einer solchen Weise geregelt, daß der
Differenzdruck der Kreisläufe der Fluidgetriebestränge nahezu Null
werden kann.