AT396008B - Stufenlos verstellbares kegelscheibengetriebe - Google Patents

Description

AT 396 008 B

Die Erfindung betrifft ein stufenlos verstellbares Kegelscheibengetriebe mit je zwei auf der Antriebswelle und auf der Abtriebswelle angeordneten Kegelscheiben und einem zwischen diesen umlaufenden Übertragungsmittel, wobei auf jeder Welle eine dar auf der Welle axial verschiebbaren, jedoch mit der Welle wenigstens mittelbar drehverbundenen Kegelscheiben als axial verschiebbarer, mit der Welle umlaufender Druckzylinder eines wellenfesten Kolbens ausgebildet ist, dem das Druckmittel zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Getriebeübersetzung von einem Vierkanten-Steuerschieber zugeteilt wird, der z. B. über einen Stellhebel mit einer der axial verschiebbaren Kegelscheiben in Verbindung steht, während die beiden anderen Kegelscheiben gegenüber der Welle axial fest und drehfest abgestützt sind, wobei zur lastabhängigen Erzeugung der Anpreßkxäfte wenigstens auf einer Getriebewelle neben der festen Kegelscheibe ein Fühler für das dort übertragene Drehmoment angeordnet ist, dem das Druckmittel mit der auf der eigenen oder auf der gegenüberliegenden Welle im dortigen Zylinder-Kolben-Aggregat zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Übersetzung herrschenden Druck zuströmt und der durch eine drehmomentabhängige Relativbewegung wenigstens zweier Ventilteile eines Ventils zueinander dort einen drehmomentabhängigen, hydraulischen Druck einstellt und die erforderliche, lastabhängige, hydraulische Anpreßkraft bestimmt, und wobei der Fühl» als drehmomentabhängige, mit einander gegenüberstehenden Anpreßkurven und dazwischen eingelegten Wälzkörpem arbeitende Anpreßeinrichtung ausgebildet ist, deren von der festen Kegelscheibe abgewendeter, die eine Hälfte der Anpreßkurven auf weisender, erster Ring auf der Welle axial fest abgestützt und mit ihr drehverbunden ist.

Derartige Kegelscheibengetriebe sind durch die DE-OS 28 46 580 bekannt Diese DE-OS zeigt anhand von Beispielen auch - und das gilt gleichermaßen für den Erfindungsgegenstand, daß der Drehmomentfühler unterschiedlich angeordnet sein kann, je nachdem, welche Anforderungen gerade an das Getriebe gestellt werden. Der übliche Fall, der im Zusammenhang mit der Erfindung ausschließlich verwendet wird, ohne daß dadurch die Erfindung beschränkt sein sollte, besteht darin, daß der Drehmomentfühler auf der Antriebswelle des Getriebes sitzt und mit dem im abtriebsseitigen Zylinder-Kolben-Aggregat des Getriebes herrschenden Druckmitteldruck beaufschlagt ist. Andere Bauformen bestehen darin, daß der Fühler auf der Abtriebswelle sitzt und mit dem abtriebsseitigen hydraulischen Druck belastet ist oder daß der Fühler auf der Antriebswelle sitzt und mit dem antriebsseitigen hydraulischen Druck belastet ist oder daß auf jeder der Wellen ein Drehmomentfühler unter der Belastung des an seiner Welle herrschenden hydraulischen Druckes sitzt, wobei dann unter den in der DE-OS genannten Bedingungen einer der Drehmomentfühler jewefls unwirksam ist

Der bekannte Drehmomentfühl» ist insbesondere derart ausgebildet, daß die ihm zugeordnete Festscheibe des Getriebes eines der Ventilteile zur lastabhängigen Erzeugung d» Anpreßkraft bildet oder betätigt. Dies hat jedoch zur Folge, daß die Festscheibe quer zur Laufrichtung des Übertragungsmittels (Kette) um den der Ventilsteuerung dienenden Betrag hin- und herverschoben wird, was zu einem entsprechenden Spurversatz des Übertragungsmittels führt, der je nach Anwendungsfall und Belastung des Getriebes nachteilig und daher unerwünscht sein kann. Dabei brauchte dann auch die Lagerbasis für die Festscheibe nicht so breit wie im bekannten Falle zu sein.

Darüber hinaus hat der bekannte Drehmomentfühler in Axialrichtung des Getriebes verhältnismäßig großen Platzbedarf und hat zahlreiche Einzelteile.

Kegelscheibengetriebe ähnlicher Bauart sind aus der FR-PS 2 429 939 (entsprechend der DE-PS 28 28 347) und aus der GB-PS 1 300 104 bekannt, wobei in beiden Fällen die Drehmomentein- bzw. - ausleitung über einen ersten Ring erfolgt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, für ein Getriebe der eingangs beschriebenen Art einen Drehmomentfühler anzugeben, der aus besonders wenigen Einzelteilen besteht und damit eine vor allem in Axialrichtung platzsparende Konstruktion ergibt, die sich wegen der dadurch gegebenen Einfachheit und Kleinheit für den Einbau in Kraftfahrzeugantriebe eignet, und bei dem ein Spurversatz nicht mehr auftritt

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die andere Hälfte der Anpreßkurven an einem zweiten, auf der Welle axial verschiebbar und drehbar zwischen erstem Ring und fester Kegelscheibe angeordneten Ring angeordnet ist, daß dieser Ring zusammen mit der Welle oder der festen Kegelscheibe das Ventil bildet und daß über diesen Ring das Drehmoment in das Getriebe hinein- bzw. aus ihm herausgeleitet wird. Dabei ist es zweckmäßig, daß der zweite Ring auf seinem Außenumfang eine Verzahnung zur Kraftübertragung aufweist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird das Getriebe erstaunlich kurz und einfach, und es ist die feste Kegelscheibe nicht mehr als Ventilteil und damit als in Grenzen beweglicher Teil erforderlich. Darüber hinaus ergibt sich aber eine überraschend günstige Möglichkeit der Krafteinleitung bzw. Kraftausleitung, indem diese sehr nahe an der festen Kegelscheibe sitzen kann, wobei der Antrieb beispielsweise über das Außenzahnrad eines Planetengetriebes oder eines Teils einer Kupplung erfolgen kann, es jedoch auch möglich ist, die Drehübertragung in nicht koaxialer Anordnung über ein zur An- bzw. Abtriebswelle des Getriebes parallel drehgelagertes Stimzahnrad vorzunehmen. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, die Drehübertragung über einen auf der zugeordneten Welle gelagerten, glockenförmigen Teil vorzunehmen, der an seinem Vorderende eine Innenverzahnung aufweist, in der er die Außenveizahnung des zweiten Ringes verschiebbar aufnimmt.

Bei weiteren zweckmäßigen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ventils ist in den meisten Fällen nur eine Radialdichtung für das Druckmittel erforderlich, in einzelnen Fällen kann jedoch sogar überhaupt ohne Radialdichtung gearbeitet werden.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus d» folgenden Darstellung anhand der Zeichnung; es zeigen: -2-

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Fig. 1 den schematischen Grundaufbau eines hydraulisch verstellbaren Kegelscheibengetriebes, teilweise geschnitten, mit einer ersten Bauform eines Drehmomentfiühlers;

Fig. 2 bis 5 weitere, abgewandelte Bauformen des Drehmomentfiühlers und

Fig. 6 eine gegenüber Fig. 1 geänderte Antriebsverbindung für das Getriebe.

Gemäß Fig. 1 weist ein bekanntes Getriebe mit hydraulisch verstellbaren Kegelscheiben eine Antriebswelle (1) und eine Abtriebswelle (2) auf, auf denen zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Getriebeübersetzung axial verschiebbare Kegelscheiben (3), (4) angeordnet sind, die Zylinder-Kolben-Aggregate mit wellenfesten Kolben (5), (6) und diese umgreifenden, über Paßfedern (7), (8) mit den zugeordneten Wellen drehverbundenen Zylindern (9), (10) bilden, während ihnen jeweils gegenüber Kegelscheiben (11), (12) angeordnet sind, die mit den zugeordneten Wellen über Anschläge (13), (14) axial und über eine Paßfeder (15) bzw. Stifte (16) drehfestverbunden sind. Zwischen den jeweiligen Kegelscheibenpaaien läuft ein Zugmittel (17) um.

Den Zylinderräumen (18), (19) wird das von einer Druckmittelquelle (20) bezogene Drackmittel über einen Vierkanten-Steuerschieber (21) und jeweilige Leitungen (22) und (23) zugeteilt. Außerdem sitzt auf der Antriebswelle (1) ein insgesamt mit (24) bezeichneter Drehmomentfühler, dem über eine Leitung (25) das aus dem Steuerschieber (21) abfließende Druckmittel mit dem auf der Abtriebsseite des Getriebes herrschenden hydraulischen Druck zugeführt wird, welches er drehmomentabhängig drosselt und damit den Druck am Abtrieb (Zylinder-Kolben-Aggregat (6), (10), (19)) bestimmt. Vom Drehmomentfühler (24) aus fließt in dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel das Druckmittel drucklos in das Getriebegehäuse, welches nicht dargestellt ist, ab und steht von dort wieder am Druckölvorratsbehälter (26) zur Verfügung.

Die Krafteinleitung in das Getriebe zur Scheibe (11) findet an der Welle (1) über den Drehmomentfühler (24) statt Dazu dient eine auf der Welle (1) drehbar und axial unverschiebbar gelagerte Glocke (27), die eine endständige Innenverzahnung (28) aufweist. Mit dieser Innenverzahnung kämmt eine Außenverzahnung (29) des Ringes (30) einer Anpreßeinrichtung, der über die dargestellten V-förmigen Einschnitte (31) und Kugeln (32) mit V-förmigen Einschnitten (33) eines Ringes (34) drehverbunden ist, der mit der Welle (1) über eine Paßfeder (35) drehverbunden ist und in Axialrichtung gegenüber dieser Welle über einen Anschlag (36) festgelegt ist. Der Ring (30) ist unter Zwischenschaltung einer radial innen liegenden Dichtung (37) flüssigkeitsdicht auf der Welle (1) verschiebbar und dieser gegenüber drehbar.

Das Druckmittel mit dem auf der Abtriebsseite des Getriebes herrschenden Druck gelangt über die Leitung (25) und eine Axialbohrung (38) der Welle (1) sowie eine radiale Bohrung (39) in einen Zylinderraum (40), der gebildet ist einmal durch einen auf die feste Kegelscheibe (11) zu gerichteten Bund (41) des Ringes (30) und einen diesen umschließenden Zylindermantel (42) der Kegelscheibe (11). Die Stirnkante des Bundes (41) bildet zusammen mit einer umlaufenden Ringnut (43) im Zylindermantel (42) die Öffnung des durch den Drehmomentfühler (24) gebildeten Ventils, wobei dann vom Zylinderraum (40) aus über die Ringnut (43) das Druckmittel über Bohrungen (44) der Kegelscheibe (11) bzw. des Zylindermantels (42) nach außen abströmen kann.

Die Wirkungsweise des soweit anhand der Fig. 1 beschriebenen Getriebes ist wie folgt, wobei im Hinblick darauf, daß diese Wirkungsweise an sich bekannt ist, nur eine kurze Darstellung erfolgt;

Das von der Druckmittelquelle (20) bezogene Druckmittel gelangt auf den Vierkanten-Steuerschieber (21), der es über die Leitungen (22) und (23) dem Antrieb bzw. dem Abtrieb des Getriebes zuteilt. Der Schieber (45) des Vierkanten-Steuerschiebers (21) steht dazu in mechanischer Verbindung mit einem Stellhebel (46) und einem Hebel (47), der mit seinem freien Ende in eine Umfangsnut (48) der Kegelscheibe (4) eingreift und so unmittelbar die Übersetzungsstellung des Getriebes abftihlL

Nach einer bekannten Gesetzmäßigkeit von Kegelscheiben-Umschlingungsgetrieben ist der am Antrieb bei Gleichgewichtsstellung des Getriebes erforderliche Druckmitteldruck höher als der abtriebsseitige, weshalb auch, wie in Fig. 1 dargestellt, der Schieber (45) eine aus der Mittelstellung etwas nach rechts ausgelenkte Stellung hat, so daß von der Pumpe (20) mehr Druckmittel bzw. ein höherer Druckmitteldruck auf der Antriebsseite des Getriebes zur Verfügung steht als auf der Abtriebsseite. Entsprechend hat auf der anderen Seite ein vom Steuerschieber (21) ausgehender Druckmittelrückfluß (25) den abtriebsseitigen hydraulischen Druck.

Gelangt nun beispielsweise eine erhöhte Drehmomentbelastung auf das Getriebe, so führt dies am Drehmomentfühler (24) dazu, daß sich die Ringe (30) und (34) voneinander zu entfernen suchen, was dazu führt, daß sich der Ring (30) etwas nach rechts verschiebt Dadurch schließt er den Abfluß des Druckmittels mit dem abtriebsseitigen Druck über die Ringnut (43) und die Bohrungen (44) stärker ab, so daß der Druckmittelabfluß erschwert wird und sich infolgedessen der Druck im gesamten hydraulischen System und somit auch in den Zylinderräumen (18), (19) erhöht.

Dadurch entspricht das Verhältnis der an- und abtriebsseitigen Anpreßkräfte nicht mehr dem sich aus der genannten Gesetzmäßigkeit ergebenden Verhältnis der durch das Zugmittel (17) ausgeübten Spreizkräfte, indem antriebsseitig die Spreizkräfte und abtriebsseitig die Anpreßkräfte überwiegen. Dies führt zur Verstellung der Kegelscheiben (3) und (4) nach rechts und ebenso zu einer Verstellung des Schiebers (45) nach rechts, wodurch eine Druckerhöhung im Zylinderraum (18) eintritL Die Bewegung der Kegelscheiben und des Schiebers kommt zum Stillstand, wenn durch Druckerhöhung im Zylinderraum (18) ein der erhöhten Drehmomentbelastung entsprechender Gleichgewichtszustand erreicht ist.

Die Fig. 2 bis 6 zeigen Varianten der anhand der Fig. 1 ausführlich beschriebenen Ausführungsform des -3-

Claims (7)

1. AT 396 008 B Drehmomentfiihlers (24) und der auf ihn gehenden Krafieinleitung, wobei in der nachfolgenden Beschreibung im wesentlichen nur noch die Unterschiede gegenüber dm- Ausführungsform gemäß Fig. 1 hervorgehoben werden. Gemäß Fig. 2 erfolgt die Drosselung des Druckmittels mit dem auf der Abtriebsseite herrschenden hydraulischen Druck durch die innere, auf die feste Kegelscheibe (11) zu gerichtete Kante (50) des Ringes (30) in Zusammenwirken mit der Ringnut (51) der Welle (1), an die sich Wellenbohrungen (52) anschließen, die in den Spalt zwischen den Ringen (30) und (34) münden und auf diese Weise eine Ölung der Anpreßeinrichtung sowie der Verzahnungen (28), (29) ermöglichen. Gemäß Fig. 3 strömt das Druckmittel ausgehend von der Wellenbohrung (38) über radiale Bohrungen (55), die im Inneren des zweiten Ringes (56) münden und von dort über eine Ringnut (57) und Bohrungen (58) des Ringes (56) zum Zylinderraum (59) zwischen Kegelscheibe (11) und Ring (56) gelangen, von wo sie über Wellenbohrungen (60) und (61) in den Bereich zwischen den auf dieser Welle (1) gelagerten Kegelscheiben weiterströmen können. Die Drosselung geschieht hier an den Bohrungen (60) und der diesen vorgelagerten Ringnut (62) mit Hilfe der inneren Kante (63) des Ringes (56). Die Bohrungen (38) und (61) sind durch einen Stopfen (64) voneinander getrennt Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist zwischen Ring (65) und Kegelscheibe (66) ein Plattenventil dadurch gebildet, daß der Ring (65) mit der Stirnfläche (67) eines auf die feste Kegelscheibe (66) zu gerichteten Bundes mit einer dazu passenden, an der festen Kegelscheibe befindlichen Auflagefläche (68) zusammenwirkt, wobei sich die Spältgröße zwischen den Flächen (67) und (68) wieder je nach dem übertragenen Drehmoment einerseits und dem im Zylinderraum (69) herrschenden, abtriebsseitigen hydraulischen Druck richtet Gemäß Fig. 5 ist eine Abwandlung gegenüber Fig. 4 lediglich dadurch vorgenommen, daß das Druckmittel innerhalb der festen Kegelscheibe (70) mündet und diese über im wesentlichen radiale Bohrungen (71) durchquert um dann in einem Zylinderraum (72) anzukommen, der nach innen durch eine an der Kegelscheibe (70) anliegende Stirnfläche (73) und nach außen durch eine an der Kegelscheibe (70) anliegende Stirnfläche (74) abgeschlossen ist, wobei die äußere Stirnfläche (74) wiederum das Drosselventil bildet von dem aus das Druckmittel in das Getriebegehäuse abfließen kann. Insbesondere zu dieser Ausführungsform ist hervorzuheben, daß sie keinerlei Dichtungen in Form von zusätzlichen Teilen aufweist so daß sie besonders wirtschaftlich und wartungsfreundlich ist Schließlich zeigt Fig. 6 noch, ausgehend vom Beispiel gemäß Fig. 2, wie in Abweichung dazu der Antrieb nicht durch eine Glocke (27), sondern durch ein Stimzahnrad (75) erfolgen kann, das auf einer zur Welle (1) parallelgelagerten Welle (76) sitzt PATENTANSPRÜCHE 1. Stufenlos verstellbares Kegelscheibengetriebe mit je zwei auf der Antriebswelle und auf der Abtriebswelle angeordneten Kegelscheiben und einem zwischen diesen umlaufenden Übertragungsmittel, wobei auf jeder Welle eine der auf der Welle axial verschiebbaren, jedoch mit der Welle wenigstens mittelbar drehverbundenen Kegelscheiben als axial verschiebbarer, mit der Welle umlaufender Druckzylinder eines wellenfesten Kolbens ausgebildet ist, dem das Druckmittel zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Getriebeübersetzung von einem Vierkanten-Steuerschieber zugeteilt wird, der z. B. über einen Stellhebel mit einer der axial verschiebbaren Kegelscheiben in Verbindung steht, während die beiden anderen Kegelscheiben gegenüber der Welle axial fest und drehfest abgestützt sind, wobei zur lastabhängigen Erzeugung der Anpreßkräfte wenigstens auf einer Getriebewelle neben der festen Kegelscheibe ein Fühler für das dort übertragene Drehmoment angeordnet ist, dem das Druckmittel mit der auf der eigenen oder auf der gegenüberliegenden Welle im dortigen Zylinder-Kolben-Aggregat zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Übersetzung herrschenden Druck zuströmt und dm- durch eine drehmomentabhängige Relativbewegung wenigstens zweier Ventilteile eines Ventils zueinander dort einen drehmomentabhängigen, hydraulischen Druck einstellt und die erforderliche, lastabhängige, hydraulische Anpreßkraft bestimmt, und wobei der Fühler als drehmomentabhängige, mit einander gegenüberstehenden Anpreßkurven und dazwischen eingelegten Wälzkörpem arbeitende Anpreßeinrichtung ausgebildet ist, deren von der festen Kegelscheibe abgewendeter, die eine Hälfte der Anpreßkurven aufweisender, erster Ring auf der Welle axial fest abgestützt und mit ihr dreh verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Hälfte der Anpreßkurven (31) an einem zweiten, auf der Welle (1) axial verschiebbar und drehbar zwischen erstem Ring (34) und fester Kegelscheibe (11,66,70) angeordneten Ring (30,56,65) angeordnet ist, daß dieser Ring zusammen mit der Welle (1) oder der festen Kegelscheibe das Ventil bildet und daß über diesen Ring das Drehmoment in das Getriebe hinein- bzw. aus ihm herausgeleitet wird. -4- AT 396 008 B
2. 2. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (30,56,65) auf seinem Außenumfang eine Verzahnung (29) zur Kraftübertragung aufweist.
3. 3. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (30,56) mit einem auf die feste Kegelscheibe zu gerichteten Bund (41) in einen Zylindermantel (42) der Kegelscheiben (11) tauchend mit dieser einen Zylinderraum (40) bildet, dem das Druckmittel über eine axiale (38) und eine sich daran anschließende radiale Wellenbohrung (39) zuströmt und an den sich wenigstens eine Ventilöffnung (43,44; 51,52) anschließt.
4. 4. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnung eine durch die Vorderkante des Bundes (41) in ihrer Größe beeinflußbare, umlaufende Ringnut (43) im Zylindermantel (42) ist, an die sich nach außen führend Bohrungen (44) des Zylindermantels anschließen.
5. 5. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die radiale (55), im Inneren des zweiten Ringes (56) mündende Wellenbohrung eine Ringnut (57) des zweiten Ringes (56) anschließt, die über Bohrungen (58) des zweiten Ringes mit dem Zylinderraum (59) verbunden ist, und daß die Ventilöffnung eine durch die innere, auf die Kegelscheibe (11) zu gerichtete Kante (63) des zweiten Ringes in ihrer Breite beeinflußbare Ringnut (62) der Welle ist, von der aus Wellenbohrungen (60) in den Bereich zwischen den auf dieser Welle angeordneten Kegelscheiben gehen.
6. 6. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (65) mit der Stirnfläche (67,74) eines auf die feste Kegelscheibe (66,70) zu gerichteten Bundes und einer für diese an der festen Kegelscheibe befindlichen Auflagefläche (68) die Ventilöffhung bildet, wobei innerhalb des Bundes ein Zylinderraum (69,72) zwischen zweitem Ring und fester Kegelscheibe gebildet ist, dem das Druckmittel über eine axiale und eine sich daran anschließende radiale Wellenbohrung direkt oder indirekt zuströmt.
7. 7. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring nahe der Welle eine zweite, mit der ersten (74) radial fluchtende Stirnfläche (73) eines weiteren Bundes aufweist, für die die feste Kegelscheibe (70) eine mit der ersten radial fluchtende Anlagefläche hat, daß der Zylinderraum (72) zwischen erstem und zweitem Bund gebildet ist und daß sich an die innerhalb der festen Kegelscheibe (70) mündende radiale Wellenbohrung eine im Zylinderraum mündende Bohrung (71) der Kegelscheibe anschließt. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -5-