DE19857709B4

DE19857709B4 - Getriebe

Info

Publication number: DE19857709B4
Application number: DE19857709A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Walter; Kurt Graef; Rainer Eidloth
Original assignee: LuK GS Verwaltungs GmbH and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: US6585613B1; JPH11257448A; JP4523085B2; NL1010859A1; US6174253B1; NL1026511A1; DE19861359B4; NL1010859C2; DE19857709A1

Abstract

Getriebe, wie stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, mit einem ersten Kegelscheibenpaar und einem zweiten Kegelscheibenpaar mit jeweils einer auf einer Welle axial verlagerbaren und einer axial feststehenden Kegelscheibe und einem zur Drehmomentübertragung zwischen diesen Kegelscheibenpaaren angeordneten Umschlingungsmittel wobei mittels im wesentlichen kreisringförmigen Elementen Kolben-/Zylindereinheiten (4, 5, 11, 19) und Druckräume (12, 13) zur Druckbeaufschlagung und/oder zur axialen Verlagerung der verlagerbaren Kegelscheiben gebildet werden, weiterhin mit einer Feststelleinrichtung (201), die es auch bei aufgehobenem Reibschluss zwischen dem Umschlingungsmittel und den Kegelscheibenpaaren (201a, 201b, 202a, 202b) ermöglicht, jeweils zumindest eine antriebsseitige und eine abtriebsseitige Kegelscheibe reibschlüssig miteinander undrehbar zu verblocken.

Description

Die Erfindung betrifft Getriebe, wie stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, mit einem ersten Kegelscheibenpaar und einem zweiten Kegelscheibenpaar mit jeweils einer auf einer Welle axial verlagerbaren und einer axial feststehenden Kegelscheibe und einem zur Drehmomentübertragung zwischen diesen Kegelscheibenpaaren angeordneten Umschlingungsmittel.

Solche Getriebe sind beispielsweise durch die DE 195 44 644 A1 bekannt geworden.

Weiterhin ist nach dem Stand der Technik, beispielsweise in der US 4,645,046 , für derartige Getriebe eine Parksperre bekannt, bei der eine manuell betätigte Klinke auf ein drehfest auf der Achse des abtriebsseitigen Scheibensatzes befestigtes Bauteil einwirkt. Diese Anordnung benötigt zusätzlichen axialen Bauraum auf der Abtriebswelle und ist aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Getriebe der vorbeschriebenen Art bezüglich des Aufbaues und der Montage einfacher zu gestalten und bezüglich der Funktionsweise zu verbessern.

Dies wird erfindungsgemäß bei Getrieben, welche mittels im wesentlichen kreisringförmigen Elementen Kolben-/Zylindereinheiten und Druckräume zur Druckbeaufschlagung und/oder zur axialen Verlagerung der verlagerbaren Kegelscheiben bilden, derart erreicht, daß weiterhin eine Feststelleinrichtung vorgesehen ist, die es auch bei aufgehobenem Reibschluss zwischen dem Umschlingungsmittel und den Kegelscheibenpaaren ermöglicht, jeweils zumindest eine antriebsseitige und eine abtriebsseitige Kegelscheibe reibschlüssig miteinander undrehbar zu verblocken.

So wird die Funktionsweise dahingehend verbessert, daß das Getriebe zur Verhinderung des Wegrollens eines mit diesem ausgerüsteten Fahrzeugs mit einer Feststelleinrichtung ausgerüstet ist, die gegebenenfalls jeweils zumindest eine antriebsseitige und eine abtriebsseitige Kegelscheibe reibschlüssig miteinander verblockt, das heißt ein Mittel zur reibschlüssigen Anlage an beide Kegelscheiben gleichzeitig vorsieht, wodurch die beiden Kegelscheiben entgegen des Reibeingriffs nicht mehr gegeneinander verdrehbar sind, wodurch am Ende des Antriebsstrangs angeordnete Antriebsräder sich nicht mehr drehen können und damit das Fahrzeug am Wegrollen gehindert wird. In dieser Anordnung ist kein weiterer axialer Bauraum auf der Abtriebswelle nötig. Die Verwendung eines zusätzlichen Zahnrads kann entfallen.

Dabei kann es sehr vorteilhaft sein, den Reibeingriff an den beiden Außenumfängen der Kegelscheiben vorzusehen und in den sich zwischen den Kegelscheiben in Umfangsrichtung bildenden Spalt zur gegenseitigen Verblockung der beiden Kegelscheiben einen Keil einzubringen. Dabei kann die Feststelleinrichtung so vorgesehen sein, daß von beiden Seiten oder nur von einer Seite ein Keil in den Spalt eingebracht wird. Der Keil kann im Querschnitt keilförmig oder dem Radius der Kegelscheiben angepaßt sein. Das Material des Keils kann ein Material mit hohem Reibwert, beispielsweise Material für Reibbeläge in Kupplungen oder Bremsbelägen oder ein gegebenenfalls faserverstärkter Kunststoff oder dergleichen sein.

Die Feststelleinrichtung weist erfindungsgemäß einen Aktor auf, der den oder die Keile betätigt, der vorteilhafterweise im Gehäuse des Getriebes untergebracht sein kann und beispielsweise ein elektrischer Motor, ein Nehmerzylinder einer hydraulischen oder pneumatischen Druckversorgungseinrichtung, eine vorgespannte Feder oder eine Seilwinde, die mechanisch oder elektrisch betrieben ist, sein kann. Dabei kann nach einem erfinderischen Gedanken ein Aktor einen Keil beaufschlagen oder bei der Verwendung zweier Keile kann ein Aktor mit der entsprechend dafür ausgestalteten Mechanik auf beide Keile oder ein Aktor kann jeweils auf einen Keil einwirken. Der Vorteil der Verwendung eines elektrischen Aktors liegt darin, daß keine mechanische oder Druckleitungen in den Fahrgastraum geführt werden müssen.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, den Aktor – hier ein Motor, auch der der Seilwinde, oder Nehmerzylinder – während der Einbringung des Keiles oder der Keile entgegen der Wirkung eines axial komprimierbaren Energiespeichers, beispielsweise einer Schrauben- Membran- oder Tellerfeder, zu betreiben und den Energiespeicher anschließend zu verriegeln, so daß bei einer Entriegelung die Feststelleinrichtung ohne Aktivität des Aktors ausgerückt werden kann. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, eine Notentriegelungsfunktion vorzusehen, die mechanisch oder pyrolytisch den Energiespeicher entriegeln kann, wodurch ein Ausrücken der Feststelleinrichtungen ermöglicht wird, beispielsweise bei einem Ausfallen des Bordnetzes oder der Druckversorgungseinrichtung, wobei im erst genannten Fall auch ein zusätzlich vorgesehener elektrischer Energiespeicher wie Akku oder Batterie einen elektrisch betriebenen Aktor speisen kann. Die Entriegelungseinrichtung für den vorgespannten Energiespeicher kann beispielsweise aus einem manuell betätigten Seilzug, der einen Bolzen oder dergleichen aus der Wirkrichtung des Energiespeichers entfernt, oder einer pyrolytischen Einheit, die dieselbe Wirkung hat, bestehen.

Da zumindest eine Kegelscheibe der zu verblockenden Kegelscheiben axial verschiebbar ist, ist es zur Vermeidung von Kippmomenten der Keile bei axialem Versatz der Kegelscheiben vorteilhaft, zumindest am Außenumfang einer Kegelscheibe einen sich axial erstreckenden, umlaufenden Kragen vorzusehen, damit die Anlageflächen der Keile an den Kegelscheiben axial auf gleicher Höhe sind. Dieser Kragen kann zugleich Bestandteil der Druckbeaufschlagungseinheit der axial verschiebbaren Kegelscheibe sein und beispielsweise einen Zylindermantel, in dem ein Kolben zur axialen Beaufschlagung der Kegelscheibe geführt ist, oder zumindest einen Teil dessen bilden.

Die Ansteuerung der mit einem elektrischen Aktor betriebenen Feststelleinrichtung kann vorteilhafterweise im Fahrgastraum durch einen elektrischen Schalter erfolgen, so daß aufwendige Leitungsführungen und mechanische Übertragungseinrichtungen entfallen können.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn zumindest einzelne kreisförmige Elemente mit einer Welle mittels Schweißnaht verbunden sind.

Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Schweißnaht zur Drehmomentübertragung und/oder Verdrehsicherung vorgesehen ist.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Schweißnaht zur axialen Sicherung eines kreisringförmigen Elementes an einer Welle vorgesehen ist.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Schweißnaht zur axialen Sicherung eines kreisringförmigen Elements an einem weiteren kreisringförmigen Element vorgesehen ist.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn die kreisringförmigen Elemente radial innen eine Öffnung zur Aufnahme der Welle aufweisen und die Elemente radial innen mit der Welle mittels Schweißnaht verbunden sind.

Anhand der 1 bis 7 sei die Erfindung näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 einen Schnitt durch ein teilweise dargestelltes Getriebe, wie Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, bei dem eine andere Ausführungsform einer Feststelleinrichtung dargestellt ist,
2 einen Ausschnitt eines Kegelscheibenpaares im Schnitt,
2a einen Ausschnitt aus 2,
3 einen Ausschnitt eines Kegelscheibenpaares im Schnitt,
4 einen Ausschnitt eines Kegelscheibenpaares im Schnitt,
5 einen Ausschnitt eines Kegelscheibenpaares im Schnitt,
6 einen Schnitt durch ein teilweise dargestelltes Getriebe mit einer schematisch dargestellten Feststelleinrichtung und
7 eine schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel einer Feststelleinrichtung in Ansicht.
Die in der 1 teilweise dargestellte Ausführungsvariante eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes besitzt ein antriebsseitiges auf der Antriebswelle A drehfest angeordnetes Scheibenpaar, wie Kegelscheibenpaar, 1 und ein auf der Abtriebswelle B drehfest angeordnetes Scheibenpaar, wie Kegelscheibenpaar, 2. Jedes Scheibenpaar hat ein axial verlagerbares, wie bewegbares, Scheibenteil, wie Kegelscheibe, 1a und 2a und je ein axial festes Scheibenteil, wie Kegelscheibe, 1b und 2b. Zwischen den beiden Scheibenpaaren ist zur Drehmomentübertragung ein Umschlingungsmittel beispielsweise in Form einer Kette 3 oder eines Bandes vorgesehen.
In der oberen Hälfte der jeweiligen Darstellung des entsprechenden Scheibenpaares 1,2 ist jeweils die relative axiale Stellung zwischen den entsprechenden Scheibenteilen 1a,1b bzw. 2a,2b gezeigt, die der größten Übersetzung des Getriebes ins Langsame entspricht (underdrive), wohingegen in der unteren Hälfte dieser Darstellungen diejenige Relativposition zwischen den entsprechend zugeordneten Scheibenteilen 1a,1b bzw. 2a,2b gezeigt ist, die der größten Übersetzung ins Schnelle (overdrive) entspricht, dargestellt ist.
Das Scheibenpaar 1 ist über ein Stellglied 4, das als Kolben-/Zylindereinheit ausgebildet ist, axial verspannbar. Das Kegelscheibenpaar 2 ist in ähnlicher Weise über ein Stellglied 5, das ebenfalls als Kolben-/Zylindereinheit ausgebildet ist, axial gegen die Kette 3 verspannbar. In dem Druckraum 6 der Kolben/Zylindereinheit 5 ist ein durch eine Schraubenfeder gebildeter Kraftspeicher 7 vorgesehen, der das axial bewegbare Scheibenteil 2a in Richtung des axial festen Scheibenteils 2b drängt. Wenn sich die Kette 3 abtriebsseitig im radial inneren Bereich des Scheibenpaares 2 befindet, ist die von dem Kraftspeicher 7 aufgebrachte Verspannkraft größer, als wenn sich die Kette 3 im größeren Durchmesserbereich des Scheibenpaares 2 befindet. Das bedeutet also, daß mit zunehmender Übersetzung des Getriebes ins Schnelle die von dem Kraftspeicher 7 aufgebrachte Vorspannkraft zunimmt. Die Schraubenfeder 7 stützt sich einerseits unmittelbar am axial bewegbaren Scheibenteil 2a und andererseits an einem den Druckraum 6 begrenzenden topfförmigen und mit der Abtriebswelle B starr verbundenen Bauteil 8 ab.
Wirkungsmäßig parallel geschaltet zu den Kolben-/Zylindereinheiten 4,5 ist jeweils eine weitere Kolben-/Zylindereinheit 10,11 vorgesehen, die zur Übersetzungsänderung des Getriebes dienen. Die Druckkammern 12,13 der Kolben-/Zylindereinheiten 10,11 können wechselweise entsprechend dem geforderten Übersetzungsverhältnis mit Druckmittel befüllt oder entleert werden. Hierfür können die Druckkammern 12,13 entsprechend den Erfordernissen entweder mit einer Druckmittelquelle, wie einer Pumpe, verbunden werden oder aber mit einer Ablaßleitung. Bei einer Übersetzungsänderung wird also eine der Druckkammern 12,13 mit Druckmittel befüllt, also deren Volumen vergrößert, wohingegen die andere Druckkammer 13,12 zumindest teilweise entleert, also deren Volumen verkleinert wird. Diese wechselseitige Druckbeaufschlagung bzw. Entleerung der Druckkammern 12,13 kann mittels eines entsprechenden Ventils erfolgen. Bezüglich der Ausgestaltung und der Funktionsweise eines derartigen Ventils wird insbesondere auf den bereits erwähnten Stand der Technik verwiesen. So ist z.B. bei der DE 40 36 683 A1 hierfür ein als Vierkantenschieber ausgebildetes Ventil 36 vorgesehen, das mit einer als Pumpe ausgebildeten Druckmittelquelle 14 versorgt wird.
Zur Erzeugung eines zumindest momentabhängigen Druckes ist ein Drehmomentfühler 14 vorgesehen, der auf einem hydromechanischen Prinzip basiert. Der Drehmomentfühler 14 überträgt das über ein Antriebszahnrad oder Antriebsritzel 15 eingeleitete Drehmoment auf das Kegelscheibenpaar 1. Das Antriebszahnrad 15 ist über ein Wälzlager 16 auf der Antriebswelle A gelagert und ist über einen Formschluß bzw. eine Verzahnung 17 drehfest mit der sich auch axial am Antriebszahnrad 15 abstützenden Kurvenscheibe 18 des Drehmomentfühlers 14 verbunden. Der Momentenfühler 14 besitzt die axial feststehende Kurvenscheibe 18 und eine axial verlagerbare Kurvenscheibe 19, die jeweils Auflauframpen besitzen, zwischen denen Spreizkörper in Form von Kugeln 20 vorgesehen sind. Die Kurvenscheibe 19 ist auf der Antriebswelle A axial verlagerbar, jedoch gegenüber dieser drehfest. Hierfür weist die Kurvenscheibe 19 einen axial von den Kugeln 20 weg weisenden radial äußeren Bereich 19a auf, der eine Verzahnung 19b trägt, die mit einer Gegenverzahnung 21a eines mit der Antriebswelle A sowohl axial als auch in Umfangsrichtung fest verbundenen Bauteils 21 zusammenwirkt. Die Verzahnung 19b und Gegenverzahnung 21a sind dabei in bezug aufeinander derart ausgebildet, daß eine axiale Verlagerung zwischen den Bauteilen 19 und 21 möglich ist.
Die Bauteile des Drehmomentfühlers 14 begrenzen zwei Druckräume 22,23. Der Druckraum 22 ist durch ein mit der Antriebswelle A starr verbundenes ringförmiges Bauteil 24 sowie durch von der Kurvenscheibe 19 gebildete bzw. getragene Bereiche bzw. Bauteile 25,26 begrenzt. Das ringförmige Bauteil 24 ist dabei mittels einer Schweißverbindung mit der Welle A, wie Antriebswelle, verbunden. Dabei kann die Schweißnaht 90 der Schweißverbindung als ringförmige Schweißnaht das ringförmige Bauteil 24 mit der Welle A zum einen drehfest verbinden und zum anderen in axialer Richtung abstützen. Der ringförmige Druckraum 23 ist praktisch radial außerhalb des ringförmigen Druckraumes 22, jedoch axial gegenüber letzterem versetzt angeordnet. Begrenzt wird der zweite Druckraum 23 ebenfalls durch das ringförmige Bauteil 24 sowie durch das mit letzterem fest verbundenen hülsenartigen Bauteil 21 und weiterhin durch das mit der Kurvenscheibe 19 fest verbundene ringförmige Bauteil 25, das axial verlagerbar ist und kolbenähnlich wirkt.
Die den Drehmomentfühler 14 und das Kegelscheibenpaar 1 tragende Eingangswelle A ist drehmomentfühlerseitig über ein Nadellager 27 und auf der dem Momentenfühler 14 abgewandten Seite des Kegelscheibenpaares 1 über ein die axialen Kräfte aufnehmendes Kugellager 28 und ein für die radialen Kräfte vorgesehenes Rollenlager 29 in einem Gehäuse 30 gelagert. Die das Abtriebsscheibenpaar 2 aufnehmende Abtriebswelle B ist an ihrem den Stellgliedern 5 und 11 benachbarten Ende über ein Zweifachkegelrollenlager 31, das sowohl Radialkräfte als auch die in beiden Axialrichtungen auftretenden Axialkräfte abfängt, und auf der den Stellgliedern 5,11 abgekehrten Seite des Scheibenpaares 2 über ein Rollenlager 32 im Gehäuse 30 gelagert. Die Abtriebswelle B trägt an ihrem den Stellgliedern 5,11 abgewandten Ende ein Kegelzahnrad 33, das z.B. mit einem Differential in Wirkverbindung steht.
Zur Erzeugung des über den Drehmomentfühler 14 zumindest momentabhängig modulierten Druckes, der für die Verspannung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes erforderlich ist, ist eine Pumpe 34 vorgesehen, die über einen in der Antriebswelle A eingebrachten zentralen Kanal 35, der in wenigstens einen radialen Kanal 36 mündet, mit dem Druckraum 22 des Drehmomentfühlers 14 in Verbindung steht. Die Pumpe 34 ist weiterhin über eine Verbindungsleitung 37 mit der Druckkammer 6 der Kolben/Zylindereinheit 5 am zweiten Scheibenpaar 2 verbunden. Die Verbindungsleitung 37 mündet in einen in der Abtriebswelle B vorgesehenen zentralen Kanal 38, der wiederum über wenigstens einen radial verlaufenden Kanal 39 mit der Druckkammer 6 verbunden ist.
Der Druckraum 22 des Drehmomentfühlers 14 ist über den gegenüber dem Schnitt gemäß 1 in Umfangsrichtung versetzten und daher strichliert dargestellten Kanal 40 mit der Druckkammer 9 der Kolben-/Zylindereinheit 4 verbunden. Der Kanal 40 ist in das mit der Welle A mittels Schweißnaht 90 verbundene ringförmige Bauteil 24 eingebracht. Über den Kanal 40 ist also stets eine Verbindung zwischen dem ersten Druckraum 22 und der Druckkammer 9 vorhanden. In der Antriebswelle A ist weiterhin wenigstens ein Abflußkanal 41 vorgesehen, der mit dem Druckraum 22 in Verbindung steht bzw. in Verbindung bringbar ist und dessen Abflußquerschnitt in Abhängigkeit zumindest des übertragenen Drehmomentes veränderbar ist. Der Abflußkanal 41 mündet in eine zentrale Bohrung 42 der Welle A, die wiederum mit einer Leitung verbunden sein kann, über die das aus dem Drehmomentfühler 14 abfließende Öl, z.B. zur Schmierung von Bauteilen, an die entsprechende Stelle geleitet werden kann. Die axial bewegbaren Rampen – bzw. Kurvenscheibe 19, welche axial verschiebbar auf der Antriebswelle A gelagert ist, bildet mit dem inneren Bereich 26a einen mit dem Abflußkanal 41 zusammenwirkenden Schließbereich, der in Abhängigkeit zumindest des anstehenden Drehmomentes den Abflußkanal 41 mehr oder weniger verschließen kann. Der Schließbereich 26a bildet also in Verbindung mit dem Abflußkanal 41 ein Ventil bzw. eine Drosselstelle. Zumindest in Abhängigkeit des zwischen den beiden Scheiben 18,19 anstehenden Drehmoments wird über die als Steuerkolben wirksame Scheibe 19 die Abflußöffnung bzw. der Abflußkanal 41 entsprechend geöffnet oder geschlossen, wodurch ein wenigstens dem anstehenden Moment entsprechender, durch die Pumpe 34 aufgebrachter Druck zumindest in dem Druckraum 22 erzeugt wird. Da der Druckraum 22 mit der Druckkammer 9 und über die Kanäle bzw. Leitungen 35,36,37,38 und 39 auch mit der Druckkammer 6 in Verbindung steht, wird auch in diesen Kammern 9,6 ein entsprechender Druck erzeugt.
Aufgrund der Parallelschaltung der Kolben-/Zylindereinheiten 4,5 mit den Kolben-/Zylindereinheiten 10,11 werden die durch den vom Drehmomenftühler 14 gelieferten Druck auf die axial verlagerbaren Scheiben 1a,2a erzeugten Kräfte hinzuaddiert zu den Kräften, welche auf diese Scheiben 1a,2a einwirken infolge des in den Kammern 12,13 vorhandenen Druckes für die Einstellung der Übersetzung des Getriebes.
Die Versorgung mit Druckmittel der Druckkammer 12 erfolgt über einen in der Welle A vorgesehenen Kanal 43, der über eine radiale Bohrung 44 mit einer in die Welle A eingebrachten Ringnut 45 in Verbindung steht. Von der Ringnut 45 geht wenigstens ein in das ringförmige Bauteil 24 eingebrachter Kanal 46 aus, der eine Verbindung herstellt mit dem in das hülsenförmige Bauteil 21 eingebrachten radialen Durchlaß 47, der in die Druckkammer 12 mündet. In ähnlicher Weise wird auch die Druckkammer 13 mit Öl versorgt, und zwar über den um den Kanal 38 gelegten Kanal 48, der über radial verlaufende Verbindungskanäle 49 mit der Druckkammer 13 kommuniziert. Die Kanäle 43 und 48 werden von einer gemeinsamen Druckquelle unter Zwischenschaltung wenigstens eines Ventils 50 über Verbindungsleitungen 51,52 versorgt. Die mit dem Ventil 50 bzw. dem Ventilsystem 50 in Verbindung stehende Druckquelle 53 kann durch eine separate Pumpe gebildet sein oder aber auch durch die bereits vorhandene Pumpe 34, wobei dann ein entsprechendes Volumen- bzw. Druckverteilungssystem 54, das mehrere Ventile umfassen kann, erforderlich ist. Diese Alternativlösung ist strichliert dargestellt.
Der bei Druckbeaufschlagung wirkungsmäßig parallel mit dem Druckraum 22 geschaltete Druckraum 23 ist in der in der oberen Hälfte der Darstellung des Kegelscheibenpaares 1 gezeigten relativen Lage der einzelnen Bauteile von einer Druckmittelversorgung getrennt, und zwar, weil die mit dem Druckraum 23 in Verbindung stehenden Kanäle bzw. Bohrungen 55,56,57,58,59,60 nicht mit einer Druckmittelquelle, wie insbesondere der Pumpe 34, in Verbindung stehen. Aufgrund der Position der axial verlagerbaren Scheibe 1a ist die radiale Bohrung 60 voll geöffnet, so daß der Raum 23 druckmäßig voll entlastet ist. Die infolge des zu übertragenden Drehmomentes vom Drehmomentfühler auf die Nocken bzw. Kurvenscheibe 19 ausgeübte Axialkraft wird lediglich über das sich im Druckraum 22 aufbauende Druckölpolster abgefangen. Dabei ist der im Druckraum 22 anstehende Druck um so höher je größer das zu übertragende Drehmoment ist. Dieser Druck wird, wie bereits erwähnt, über die als Drosselventil wirksamen Bereiche 26a und Abflußbohrung 41 gesteuert.
Bei einer Übersetzungsänderung ins Schnelle wird die Kegelscheibe 1a nach rechts in Richtung der Kegelscheibe 1b verlagert. Dies bewirkt am Kegelscheibenpaar 2, daß die Kegelscheibe 2a sich von der axial festen Kegelscheibe 2b axial entfernt. Wie bereits erwähnt, sind in den oberen Hälften der Darstellungen der Kegelscheibenpaare 1,2 die Relativstellungen zwischen den Scheiben 1a,1b und 2a,2b dargestellt, welche der Extremposition für eine Übersetzung ins Langsame entspricht, wohingegen in den unteren Hälften dieser Darstellungen die Relativpositionen zwischen den entsprechenden Scheiben 1a,1b und 2a,2b gezeigt sind, die der anderen Extremstellung der Scheiben 1a,1b und 2a,2b relativ zueinander für eine Übersetzung ins Schnelle entsprechen.
Um von dem in den oberen Hälften der Darstellungen der Kegelscheibenpaare 1,2 gezeigten Übersetzungsverhältnis überzugehen in das in den entsprechenden unteren Hälften gezeigte Übersetzungsverhältnis wird durch entsprechende Steuerung des Ventils 50 die Druckkammer 12 entsprechend befüllt und die Druckkammer 13 entsprechend entleert bzw. im Volumen verringert.
Die axial verlagerbaren Kegelscheiben 1a,2a sind mit der ihnen zugeordneten Welle A bzw. B jeweils über eine Verbindung 61,62 mittels Verzahnungen drehfest gekoppelt. Die durch eine Innenverzahnung an den Scheiben 1a,2a und eine Außenverzahnung an den Wellen A und B gebildeten drehfesten Verbindungen 61,62 ermöglichen eine axiale Verlagerung der Scheiben 1a,2a auf der entsprechenden Welle A, B.
Die in der oberen Hälfte der Darstellung des antreibenden Scheibenpaares 1 strichpunktiert dargestellte Stellung der axial verlagerbaren Scheibe 1a und der Kette 3 entspricht der höchstmöglichen Übersetzung des Getriebes ins Schnelle. Der strichpunktiert dargestellten Position der Kette 3 des Scheibensatzes 1 ist die voll ausgezogene Darstellung der Kette 3 des Scheibensatzes 2 zugeordnet.
Die in der unteren Hälfte der Darstellung des getriebenen Scheibensatzes 2 strichpunktiert dargestellte Position der axial verlagerbaren Kegelscheibe 2a und der Kette 3 entspricht der größtmöglichen Übersetzung des Getriebes ins Langsame. Dieser Position der Kette 3 ist die in der oberen Hälfte der Darstellung des ersten Scheibensatzes 1 voll ausgezogen dargestellte Position der Kette zugeordnet.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die Scheiben 1a,2a radial innen Zentrierbereiche 63,64 bzw. 65,66, über die sie unmittelbar auf der entsprechenden Welle A bzw. B aufgenommen bzw. zentriert sind. Die praktisch spielfrei auf der Mantelfläche der Welle A aufgenommenen Führungsbereiche 63,64 der axial verlagerbaren Scheibe 1a bilden in Verbindung mit den Kanälen 59,60 Ventile, wobei die Scheibe 1a in bezug auf die Kanäle 59,60 praktisch als Ventilschieber dient. Bei einer Verlagerung der Scheibe 1a aus der in der oberen Hälfte der Darstellung des Scheibensatzes 1 gezeigten Position nach rechts, wird nach einer bestimmten Wegstrecke der Kanal 60 mit zunehmendem Axialweg der Scheibe 1a durch den Führungsbereich 64 allmählich verschlossen. Das bedeutet also, daß der Führungsbereich 64 radial über dem Kanal 60 zu liegen kommt. In dieser Lage ist auch der Kanal 59 radial nach außen hin durch die Kegelscheibe 1a verschlossen, und zwar durch den Führungsbereich 63. Bei Fortsetzung der axialen Verlagerung der Scheibe 1a in Richtung der Scheibe 1b bleibt der Kanal 60 verschlossen, wohingegen die Scheibe 1a bzw. deren Steuer- bzw. Führungsbereich 63 den Kanal 59 allmählich öffnet. Dadurch wird über den Kanal 59 eine Verbindung zwischen der Druckkammer 9 der Zylinder/Kolbeneinheit 4 und dem Kanal 58 hergestellt, wodurch wiederum über die Kanäle 57,56 und 55 eine Verbindung zum Druckraum 23 hergestellt wird. Da der Kanal 60 praktisch geschlossen ist und nun eine Verbindung zwischen der Druckkammer 9 und den beiden Druckräumen 22 und 23 vorhanden ist, stellt sich in den beiden Druckräumen 22,23 und in der Druckkammer 9 und somit auch in der über den Kanal 35 und die Leitungen 37,38 mit diesen wirkungsmäßig verbundenen Kammer 6 – abgesehen von den im Übertragungsweg eventuell vorhandenen geringen Verlusten – praktisch der gleiche Druck ein. Durch die übersetzungsabhängige Verbindung zwischen den beiden Druckräumen 22 und 23 ist die axial wirksame Fläche des im Drehmomentfühler 14 vorhandenen Druckmittelpolsters vergrößert worden, und zwar, weil die axial wirksamen Flächen der beiden Druckräume 22,23 wirkungsmäßig sich addieren. Diese Vergrößerung der axial wirksamen Abstützfläche bewirkt, daß bezogen auf ein gleiches Drehmoment der vom Drehmomentfühler aufgebaute Druck praktisch proportional zur Flächenzunahme verringert ist, was wiederum bedeutet, daß auch in den Druckkammern 9 und 6 ein entsprechend reduzierter Druck anliegt. Es kann also mittels des erfindungsgemäßen Drehmomentfühlers 14 auch eine der drehmomentabhängigen Modulierung des Druckes überlagerte übersetzungsabhängige Modulierung des Druckes erzeugt werden. Der dargestellte Drehmomentfühler 14 ermöglicht praktisch eine zweistufige Modulierung des Druckes bzw. des Druckniveaus.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Kanäle 59,60 in Bezug zueinander und zu den mit diesen zusammenwirkenden Bereichen 63,64 der Scheibe 1a derart angeordnet bzw. ausgebildet, daß die Umschaltung von dem einen Druckraum 22 auf beide Druckräume 22 und 23 und umgekehrt bei einem Übersetzungsverhältnis von ca. 1:1 des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes erfolgt. Wie bereits angedeutet, kann jedoch eine derartige Umschaltung aufgrund der konstruktiven Ausführung nicht schlagartig erfolgen, so daß es einen Übergangsbereich gibt, bei dem der Abflußkanal 60 zwar bereits geschlossen ist, der Verbindungskanal 59 jedoch noch keine Verbindung mit der Druckkammer 9 aufweist. Um in diesem Übergangsbereich die Funktion des Getriebes bzw. des Drehmomentfühlers 14 zu gewährleisten, wofür eine axiale Verlagerungsmöglichkeit der Kurvenscheibe 19 sichergestellt sein muß, sind Ausgleichsmittel vorgesehen, die eine Volumenänderung des Druckraumes 23 ermöglichen, so daß der Drehmomentfühler 14 pumpen kann, was bedeutet, daß die Zylinderbauteile und die Kolbenbauteile des Drehmomentfühlers 14 axial zueinander sich bewegen können. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese Ausgleichsmittel durch eine Zungen- bzw. Lippendichtung 67 gebildet, die in einer radialen Nut des ringförmigen Bauteils 24 aufgenommen ist und mit der inneren Zylinderfläche des Bauteils 25 zusammenwirkt, um die beiden Druckräume 22,23 in Bezug aufeinander abzudichten. Der Dichtungsring 67 ist dabei derart ausgebildet und angeordnet, daß dieser nur in einer axialen Richtung absperrt bzw. einen Druckausgleich zwischen den beiden Kammern 22 und 23 verhindert, wohingegen in die andere axiale Richtung zumindest bei Vorhandensein eines positiven Differenzdruckes zwischen dem Druckraum 23 und dem Druckraum 22 ein Druckausgleich bzw. eine Durchströmung des Dichtringes 67 möglich ist. Der Dichtungsring 67 wirkt also ähnlich wie ein Rückschlagventil, wobei eine Strömung von dem Druckraum 22 in den Druckraum 23 verhindert wird, jedoch ein Durchströmen der durch den Dichtungsring 67 gebildeten Dichtungsstelle bei einem gewissen Überdruck im Druckraum 23 gegenüber dem Druckraum 22 möglich ist. Bei einer Bewegung der Kurvenscheibe 19 nach rechts kann also Druckflüssigkeit vom verschlossenen Druckraum 23 in den Druckraum 22 fließen. Bei einer darauf folgenden Bewegung der Kurvenscheibe 19 nach links kann im Druckraum 23 zwar ein Unterdruck entstehen und sich gegebenenfalls gar Luftbläschen innerhalb des Öls bilden. Dies ist jedoch für die Funktion des Drehmomentfühlers bzw. des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes nicht schädlich.
Anstatt der rückschlagventilähnlich wirkenden Dichtung 67 könnte auch ein zwischen den beiden Druckräumen 22,23 wirksames Rückschlagventil vorgesehen werden, das in dem ringförmigen Bauteil 24 installiert wäre. Es könnte dann eine in beide axiale Richtungen wirksame Abdichtung 67 Verwendung finden. Weiterhin könnte ein derartiges Rückschlagventil auch derart angeordnet werden, daß dieses zwischen den beiden Kanälen 35 und 58 wirksam ist. Das Rückschlagventil muß dabei derart angeordnet sein, daß ein Volumenstrom von dem Druckraum 23 in Richtung des Druckraumes 22 möglich ist, in umgekehrter Richtung das Rückschlagventil jedoch sperrt.
Aus der vorausgegangenen Funktionsbeschreibung geht hervor, daß praktisch über den gesamten Teilbereich des Übersetzungsbereiches, in dem das Getriebe ins Langsame übersetzt (underdrive), die durch die an den Scheiben 18,19 vorgesehenen Kugelrampen erzeugte Axialkraft lediglich durch die vom Druckraum 22 gebildete, axial wirksame Fläche abgestützt wird, wohingegen praktisch über den gesamten Teilbereich des Übersetzungsbereiches, in dem das Getriebe ins Schnelle übersetzt (overdrive), die durch die Kugelrampen auf die Scheibe 19 erzeugte Axialkraft durch beide axial wirksame Flächen der Druckräume 22,23 abgefangen wird. Somit ist, bezogen auf ein gleiches Eingangsmoment, bei einer Übersetzung des Getriebes ins Langsame der vom Drehmomentfühler erzeugte Druck höher als derjenige, der vom Drehmomentfühler 14 erzeugt wird bei einer Übersetzung des Getriebes ins Schnelle. Wie bereits erwähnt, ist das dargestellte Getriebe derart ausgelegt, daß der Umschaltpunkt, der eine Verbindung oder eine Trennung zwischen den beiden Druckräumen 22,23 bewirkt, im Bereich einer Getriebeübersetzung von ca. 1:1 liegt. Durch entsprechende Anordnung und Ausgestaltung der Kanäle 59,60 und der mit diesen zusammenwirkenden Bereiche 63,64 der Kegelscheibe 1a kann jedoch der Umschaltpunkt bzw. der Umschaltbereich innerhalb des Gesamtübersetzungsbereiches des Kegelscheibengetriebes entsprechend verlagert werden.
Die Verbindung bzw. Trennung zwischen den beiden Druckräumen 22,23 kann auch über ein hierfür vorgesehenes spezielles Ventil erfolgen, das im Bereich eines die beiden Druckräume 22,23 verbindenden Kanals angeordnet sein kann, wobei dieses Ventil darüber hinaus nicht unmittelbar über die Scheibe 1a oder 2a betätigbar sein muß, sondern z.B. von einer äußeren Energiequelle betätigbar sein kann. Hierfür kann z.B. ein elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbares Ventil Verwendung finden, das in Abhängigkeit des Übersetzungsverhältnisses bzw. einer Übersetzungsänderung des Getriebes schaltbar sein kann. Es kann z.B. ein sogenanntes 3/2-Ventil Verwendung finden, das eine Verbindung oder Trennung zwischen den beiden Druckräumen 22, 23 bewirkt. Es können jedoch auch Druckventile Verwendung finden. Ein entsprechendes Ventil könnte im Bereich einer die beiden Kanäle 35 und 58 verbindenden Leitung vorgesehen werden, wobei dann die beiden Kanäle 59 und 60 verschlossen bzw. nicht vorhanden sind. Das entsprechende Ventil ist derart geschaltet bzw. angeschlossen, daß bei getrennten Druckräumen 22,23 der Druckraum 23 über das Ventil druckentlastet ist. Hierfür kann das Ventil mit einer in den Ölsumpf zurückführenden Leitung verbunden sein.
Bei Verwendung eines von außen steuerbaren Ventils kann dieses auch noch in Abhängigkeit anderer Parameter betätigbar sein. So kann dieses Ventil beispielsweise auch in Abhängigkeit von im Antrieb auftretenden Drehmomentstößen betätigbar sein. Dadurch kann beispielsweise ein Durchrutschen der Kette zumindest bei bestimmten Betriebszuständen bzw. Übersetzungsbereichen des Kegelscheibengetriebes vermieden bzw. wenigstens reduziert werden.
Bei der in 1 dargestellten Konstruktion ist der Drehmomentfühler 14 antriebsseitig und der axial verlagerbaren Kegelscheibe 1a benachbart angeordnet. Der Drehmomentfühler 14 kann jedoch im Drehmomentfluß an einer beliebigen Stelle vorgesehen und entsprechend adaptiert werden. So kann ein Drehmomentfühler 14, wie an sich bekannt, auch abtriebsseitig, z.B. auf der Abtriebswelle B, vorgesehen werden. Ein derartiger Drehmomentfühler kann dann – in ähnlicher Weise wie der Drehmomentfühler 14 – der axial verlagerbaren Kegelscheibe 2a benachbart sein. Auch können, wie an sich auch bekannt, mehrere Drehmomentfühler Verwendung finden. So kann z.B. sowohl antriebsseitig als auch abtriebsseitig ein entsprechender Drehmomentfühler angeordnet werden.
Auch kann der erfindungsgemäße Drehmomentfühler 14 mit wenigstens zwei Druckräumen 22,23 mit anderen an sich bekannten Maßnahmen zur drehmomentabhängigen und/oder übersetzungsabhängigen Druckmodulierung kombiniert werden. So könnten beispielsweise die Wälzkörper 20, ähnlich wie dies in der DE 42 34 294 A1 beschrieben ist, in Abhängigkeit einer Übersetzungsänderung in radialer Richtung entlang der mit diesen zusammenwirkenden Abwälzrampen bzw. Abwälzbahnen verlagerbar sein.
Bei der beschriebenen Ausführungsform gemäß 1 ist die Druckkammer 6 mit dem Drehmomentfühler 14 verbunden. Es kann jedoch auch die äußere Druckkammer 13 mit dem vom Drehmomentfühler 14 gelieferten Druck beaufschlagt werden, wobei dann die innere Druckkammer 6 zur Übersetzungsänderung dient. Hierfür ist es lediglich erforderlich, die Anschlüsse der beiden Leitungen 52 und 37 am zweiten Scheibensatz 2 alternieren bzw. gegenseitig auszutauschen.
Bei der Ausführungsform des Drehmomentfühlers 14 gemäß 1 sind die diesen bildenden Teile weitgehend aus Blech hergestellt. So können insbesondere die Kurvenscheiben 18 und 19 als Blechformteil, z.B. durch Prägen, hergestellt werden.
Die 2 zeigt in einem Halbschnitt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Getriebes 100, wobei das Antriebszahnrad 115 in Anlehnung an die Konstruktion der 1 nur teilweise dargestellt ist. Der Drehmomentfühler 114 ist mit seinen im wesentlichen kreisringförmigen Scheibenteilen 118, 119 dargestellt, wobei die beiden Teile 118, 119 als Kurvenscheiben mit Auflauframpen ausgebildet sind, die nicht dargestellte Wälzkörper zwischen sich aufnehmen. Das Element 118 steht mit dem Antriebszahnrad 115 in drehfester Verbindung.
Der Drehmomentfühler 114 überträgt das über ein Antriebszahnrad 115 eingeleitete Drehmoment auf das Kegelscheibenpaar 101. Das Antriebszahnrad 115 ist über einen Formschluß bzw. eine Verzahnung 117 drehfest mit der sich auch axial am Antriebszahnrad 115 abstützenden Kurvenscheibe 118 des Drehmomentfühlers 114 verbunden. Der Momentenfühler 114 besitzt die axial feststehende Kurvenscheibe 118 und eine axial verlagerbare Kurvenscheibe 119, die jeweils Auflauframpen besitzen, zwischen denen Spreizkörper oder Wälzkörper vorgesehen sind.
Die Kurvenscheibe 119 ist auf der Antriebswelle 199 axial verlagerbar, jedoch gegenüber dieser drehfest angeordnet. Hierfür weist die Kurvenscheibe 119 einen axial von den Wälzkörpern weg weisenden radial äußeren Bereich 119a auf, der eine Verzahnung 119b trägt, die mit einer Gegenverzahnung 121a eines mit der Antriebswelle 199 sowohl axial als auch in Umfangsrichtung fest verbundenen Bauteils 121 zusammenwirkt. Die Verzahnung 119b und Gegenverzahnung 121a sind dabei in bezug aufeinander derart ausgebildet, daß eine axiale Verlagerung zwischen den Bauteilen 119 und 121 möglich ist.
Die Bauteile des Drehmomentfühlers 114 begrenzen zwei Druckräume 122,123. Der Druckraum 122 ist durch ein mit der Antriebswelle 199 starr verbundenes ringförmiges Bauteil 124 sowie durch das von der Kurvenscheibe 119 getragene Bauteil 125 begrenzt. Das ringförmige Bauteil 124 ist dabei mittels einer Schweißverbindung mit der Welle 199, wie Antriebswelle, in ihrem radial inneren Bereich verbunden. Dabei kann die Schweißnaht 190 der Schweißverbindung als ringförmige Schweißnaht das ringförmige Bauteil 124 mit der Welle 199 zum einen drehfest verbinden und zum anderen in axialer Richtung abstützen.
Die Verbindung des Bauteiles 124 mit der Welle 199 des Kegelscheibensatzes hat den Vorteil, daß eine drehfeste und axialkraftabstützende Verbindung mittels Mutter und Verzahnungen nicht erzeugt werden muß, die relativ aufwendig ist. Durch die Ausbildung der drehfesten und axialkraftabstützenden Schweißnaht kann eine einfach herzustellende Verbindung erzeugt werden, die gleichzeitig abdichtend und bauraumsparend ist. Die 2a zeigt dies in einem Ausschnitt. Durch die Schweißnaht können Axialkräfte oder Druckkräfte der Bauteile der Kolben-/Zylindereinheiten aufgenommen werden. Ebenso wird durch die Schweißnaht erreicht, daß Bauteile gegen ein unbeabsichtigtes Verdrehen gesichert werden.
Die 2 zeigt beispielsweise, wie mittels eines Schweißnaht 190 Druckräume abgedichtet werden. Beispielsweise ist der Druck p₁ im Raumbereich 122 gleich dem Druck p₄ im Raumbereich zwischen Kegelscheibe 101a und Bauteil 124. Zwischen dem Druck p₄ und dem Druck p₃ im Raumbereich 123 wird die Abdichtung mittels eines Dichtringes 150, wie beispielsweise O-Ring oder Preßsitz, im radial inneren Bereich zwischen Bauteil 124 und der Welle 199 erreicht. Der O-Ring 150 ist dabei in einer Umfangsnut an der Mantelfläche der Welle 199 aufgenommen. Zwischen dem Druck p₃ und dem Druck p₂ wird die Abdichtung mittels beispielsweise eines O-Ringes oder Preßsitzes erreicht. Zwischen den Druckbereichen mit den Drücken p₁ und p₂ wird mittels der Schweißnaht 190 abgedichtet.
Der weitere Vorteil der Schweißnaht zur Verdrehsicherung, Axialkraftabstützung und/oder Abdichtung ist der geringe Platzbedarf und die Nichtlösbarkeit.
Wie in 2a dargestellt, kann die Schweißnaht 190 mittels einer Abdeckkappe 195 angedeckt sein, die als kreisringförmiges Scheibenteil auf die Welle 199 geschoben werden kann und die Schweißnaht abdeckt. Dabei weist die Abdeckkappe 195 einen ersten radial inneren Ringbereich 195a auf, der sich in axialer Richtung erstreckt und die Welle radial innerhalb in einer Öffnung aufnimmt. Weiterhin weist die Abdeckkappe 195 einen zweiten radial äußeren Ringbereich 195b auf, der sich in axialer Richtung erstreckt und das Bauteil 124 zumindest ansatzweise oder teilweise axial umgreift. Durch die Abdeckkappe 195, die auf die Welle des Scheibensatzes aufgepreßt werden kann, kann eine Verschmutzung des Hydrauliköls des Getriebes gegebenenfalls vermindert werden.
Die 3 zeigt eine Darstellung eines Ausschnittes eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 200 mit einem Kegelscheibenpaar 201 mit einer axial verlagerbaren Kegelscheibe 202 und einer in dieser Figur nicht dargestellten axial fest mit einer Welle 220 verbundenen Kegelscheibe, wobei die axial verlagerbare Kegelscheibe 202 auf einer Welle 220 axial verlagerbar aber mit dieser drehfest angeordnet ist. Die Kegelscheibe 202 weist dazu eine Innenverzahnung 203 auf, die mit einer Außenverzahnung 221 der Welle 220 in formschlüssiger drehfester Verbindung steht.
Zur axialen Verlagerung der axial verlagerbaren Kegelscheibe 202 und zur Anpressungssteuerung eines Umschlingungsmittels zwischen den Kegelscheiben eines Kegelscheibenpaares und zur Übersetzungseinstellung des Getriebes ist eine Kolben-/Zylindereinheit 211 vorgesehen, die zwei Druckräume 213, 214 zur Druckbeaufschlagung aufweist. Diese Druckräume 213, 214 werden mittels Kanälen 215, 216 in der Welle 220 mit einem Druckmedium versorgt, wobei dazu gegebenenfalls Ventile, Drosseln und zumindest eine Pumpe zur Druckmittelversorgung vorgesehen sind.
Die Druckräume 213, 214 werden durch im wesentlichen kreisringförmige Bauteile gebildet. Der Druckraum 214 wird durch den radial inneren Bereich der einen Seitenwand 202a der axial verlagerbaren Kegelscheibe 202, durch die Zylindermantelwandung 220a der Welle 220, durch eine radial innere Wandung des kreisringförmigen Bauteils 230, sowie durch die radial innere, sich in axialer Richtung erstreckende, Wandung des Bauteiles 231 gebildet. Dieser Druckraum 214 ist im wesentlichen rotationssymmetrisch um die Achse der Welle 220. Durch die axiale Verlagerbarkeit der Kegelscheibe und das axial fest angeordnete Bauteil 230 ist der Druckraum 214 in seinem Volumen variabel, so daß durch eine gezielte Druckbeaufschlagung des Druckraumes eine axiale Verlagerung der Kegelscheibe gesteuert werden kann. Ebenso kann dadurch die Anpressung des Umschlingungsmittels gesteuert werden. Das kreisringförmige Bauteil 230 ist zum einen an einem Absatz der Welle 220 in einer axialen Richtung axial festgelegt und zum anderen durch das kreisringförmige Bauteil 232 in der anderen Richtung axial festgelegt. Das kreisringförmige Bauteil 232 ist im radial inneren Bereich mittels einer Schweißnaht 240 mit der Welle verbunden. Dabei erfolgt über die Schweißnaht 240 eine drehfeste und axialkraftabstützende Verbindung zwischen dem Element 232 und der Welle 220.
Mit dem kreisringförmigen Bauteil 232 ist gleichzeitig auch ein weiteres kreisringförmiges Bauteil 233 im radial inneren Bereich mit der Welle mittels der Schweißnaht 240 oder einer weiteren Schweißnaht verbunden. Ebenso kann in einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel das Element 230 im radial inneren Bereich mit der Welle 220 mittels Schweißverbindung verbunden sein.
Die axial verlagerbare Kegelscheibe 202 und das mit dieser axial fest verbundene kreisringförmige Element 231 bildet somit einen Kolben der Kolben/Zylindereinheit 211, wobei der Zylinder durch die Elemente 220, 230 gebildet ist. Innerhalb des Druckraumes 214 ist ein Kraftspeicher, wie bereits oben zu 1 beschrieben zwischen der Kegelscheibe 202 und dem axial fest angeordneten Element verspannt angeordnet.
Der Druckraum 213 wird durch das im wesentlichen c-förmige ringförmige Bauteil 231, durch eine radial äußere Wandung des kreisringförmigen Bauteils 230, sowie durch die radial innere Wandung des Bauteiles 232 gebildet. Dieser Druckraum 213 ist im wesentlichen rotationssymmetrisch um die Achse der Welle 220. Durch die axiale Verlagerbarkeit der Kegelscheibe und das mit dieser axial festverbundene Bauteil 231, sowie das axial fest angeordnete Bauteil 232 ist der Druckraum 213 in seinem Volumen variabel, so daß durch eine gezielte Druckbeaufschlagung des Druckraumes 213 eine axiale Verlagerung der Kegelscheibe gesteuert werden kann. Ebenso kann dadurch die Anpressung des Umschlingungsmittels gesteuert werden. Das kreisringförmige Bauteil 232 ist im radial inneren Bereich mittels einer Schweißnaht 240 mit der Welle verbunden.
Die kreisringförmigen Bauteile 230 und 232 weisen in ihren radial äußeren Endbereichen Aufnahmen für Dichtungsringe auf, die sich an Zylinderflächen des Elementes 231 abdichtend anlegen.
Die 4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante 300, in welcher die kreisringförmigen Bauteile 230, 232 und 233 funktionell zu einem komplexen kreisringförmigen Bauteil 301 vereinigt sind. Dieses Bauteil 301 ist im radial inneren Bereich mit der Welle 302 mittels Schweißnaht verbunden. Das komplexe kreisringförmige Bauteil 301 weist einen im wesentlichen rotationssymmetrischen Kern 310, sowie als kreisringförmige Scheibenteile ausgebildete Arme 311, 312 auf. Der Arm 311 weist eine Erstreckung in radialer Richtung und in axialer Richtung auf, wobei der Arm 312 im wesentlichen nur in axialer Richtung ausgerichtet ist. An den Endbereichen weisen die Arme 311,312 Aufnahmen für Dichtungsringe auf. Diese Dichtungsringe 323, 324 sind gegen Gegendichtflächen des c-förmigen Bauteiles 320 die Druckräume 321,322 abdichtend beaufschlagt. Vorteilhaft ist es, wenn das rotationssymmetrische Bauteil 301 als Schmiedeteil oder Gußteil hergestellt ist.
Die Arme 311,312 können vorteilhaft auch als Blechteile, wie Stanzteile, ausgebildet sein und mit dem Element 310 mittels Schweißung verbunden, wie verschweißt. Dies ist insbesondere bei einem Ausführungsbeispiel vorteilhaft, bei dem die Arme als ringförmige Blechteile ausgebildet sind. Diese Arme werden dann mit dem ringförmigen Kern des Elementes 310 am Außenmantel angeschweißt.
Mit dem im Schnitt c-förmigen kreisringförmigen Bauteil 320 ist an dem radial äußeren Arm ein kreisringförmiges Bauteil 330 abgedichtet verbunden, das als Fliehölhaube dient und das unter Fliehkrafteinwirkung stehende Hydraulikmedium, wie Öl, nach radial innen leitet. Die Fliehölhaube weist im radial inneren Bereich eine Aufnahme zur Aufnahme eines Dichtringes 331 auf, der abdichtend gegen eine Außenmantelfläche 332 des Bauteiles 301 beaufschlagt wird.
Das Bauteil 301 ist axial fest angeordnet und das Bauteil 320 ist mit der Kegelscheibe 350 drehfest und axial fest verbunden und somit mit dieser gemeinsam axial verlagerbar.
Die 5 zeigt einen Ausschnitt eines Getriebes 400 mit einer axial verlagerbaren Kegelscheibe 401 im Schnitt. Die axial verlagerbare Kegelscheibe ist dabei mit der Welle 402 mittels einer Innenverzahnung der Kegelscheibe 401 und einer Außenverzahnung der Welle 402 axial verlagerbar aber drehfest verbunden. Das Umschlingungsmittel 403 ist nur ausschnittweise dargestellt.
In der oberen Hälfte der 5 ist die Kegelscheibe 401 in einer axialen Position und in der unteren Figurenhälfte ist die Kegelscheibe in einer zweiten axialen Position dargestellt, die jeweils andere Getriebepositionen darstellen.
Zur axialen Verlagerung der axial verlagerbaren Kegelscheibe dient eine Kolben-/Zylindereinheit 410 mit zwei Druckräumen 412, 414 zur Druckmittelbeaufschlagung.
Der Druckraum 412 wird durch das kreisringförmige Element 420, die Welle 402, die Kegelscheibe 401 und den Kolben 430 gebildet und abgegrenzt. In diesen Druckraum führt die Verbindung 440, die über eine nicht dargestellte Verbindung entlang der Welle 402 mit Druckmittel speisbar wird.
Das kreisringförmige Element 420 ist in seinem radial inneren Bereich 421 mit der Welle 402 drehfest verbunden, wie verschweißt. In einem ersten axialen Zwischenbereich 423 nimmt die radiale Ausdehnung des Elementes 420 zu und bleibt über einen zweiten Zwischenbereich 424 konstant. In seinem axialen der Kegelscheibe benachbarten Endbereich 425 dient das Element 420 als Anschlag für den Kolben 450.
Der Kolben 430 ist als kreisringförmiges Element ausgebildet und ist radial innen mit der axial verlagerbaren Kegelscheibe 401 axial fest und drehfest verbunden, wie mittels Verschweißung oder einer reib- oder formschlüssigen Verbindung. An seinem radial äußeren Ende der Kolbens 430 ist eine Dichtung mit einem Dichtring in einer Aufnahme angeordnet, wobei der Dichtring gegen den Bereich 424 abdichtend beaufschlagt ist.
Der Druckraum 414 wird durch das kreisringförmige Element 460, die Kegelscheibe 401 und den Kolben 450 gebildet und abgegrenzt. In diesen Druckraum führt eine nicht dargestellte Verbindung, die über eine weitere nicht dargestellte Verbindung entlang der Welle 402 mit Druckmittel speisbar wird.
Das kreisringförmige Element 460 bildet im wesentlichen einen Hohlzylinder und ist mit der axial verlagerbaren Kegelscheibe radial außen verbunden, wie formschlüssig oder reibschlüssig verbunden. Ebenso kann eine Schweißverbindung vorgesehen sein.
Der Kolben 450 ist als kreisringförmiges Element ausgebildet. An seinem radial inneren und radial äußeren Ende der Kolbens 450 ist eine Dichtung mit einem Dichtring in einer Aufnahme angeordnet, wobei der jeweilige Dichtring gegen den Bereich 461 und 401a abdichtend beaufschlagt ist.
Der radial innere Bereich des eine Druckkammer bildenden kreisringförmigen Elementes dient weiterhin gleichzeitig als Aufnahme für einen Lagerinnenring 470 zur Lagerung der Welle 402 im Gehäuse 480. Dabei wird der Lageraußenring 471 gehäuseseitig aufgenommen.
Die 6 zeigt ein Kegelumschlingungsmittelgetriebe 200, das ähnlich mit dem in 1 gezeigten Getriebe 10 ist und dort bereits eingehend beschrieben wurde. Im Unterschied dazu weist unter anderem das Getriebe 200 eine erfindunggemäße Feststellrichtung 201 auf, die für beide abtriebs- und antriebsseitigen Kegelscheiben 201a, 201b, 202a, 202b ausgebildet ist. In einem kostengünstigeren Ausführungsbeispiel kann die Feststelleinrichtung auch auf einen Scheibensatz 201a, 202b oder 202a, 201b, wobei in diesem Fall aus Platz- und Anordnungsgründen die Feststelleinrichtung in günstiger Weise auf den Scheibensatz 201a, 202b wirkt.
Die Feststelleinrichtung 201 besteht aus den Aktoren 212, 213, die an den Gehäusenocken 214, 215 fest oder schwenkbar angebracht sind. Vorzugsweise werden elektrisch betriebene Aktoren wie Elektromagneten oder Motoren mit einer Konvertierungseinrichtung der Drehbewegung in eine lineare Bewegung, beispielsweise ein Schneckengetriebe mit Zahnstange, verwendet, wodurch jeweils ein Schubstange 220, 221 mit einem Teller 222, 223 die Gestänge 216, 217 axial in beide Richtungen beaufschlagt. Axial zwischen den Gehäusenocken 214, 215 und den Tellern 222, 223 ist jeweils ein axial wirksamer Energiespeicher – hier in Form einer Schraubenfeder 224, 225 – angeordnet, der den maximalen Verstellweg der Schubstangen 200, 201 einstellt und gegen dessen Wirkung die Aktoren 212 und 213 die Schubstangen auf den Anschlag mit dem kleinsten Verstellweg bewegen.
Die Funktion der mittels eines Gelenks 244, 245 mit den jeweiligen Tellern 222, 223 verbundenen und damit zwangsgeführten Verstellmimik 216, 217 ist aus 7 besser ersichtlich und dort näher beschrieben. Die Verstellmimik 216, 217 konvertiert die axiale Bewegung der Schubstangen 220, 221 in eine Schwenkbewegung, die die Keile 218, 219 von außen in Umfangsrichtung der Kegelscheiben 201a, 201b, 202a, 202b in einen Spalt 226, 227 zwischen diesen einbringt.
Zur Vermeidung eines Kippmoments bei axialer Beabstandung der Kegelscheiben 201a, 202b beziehungsweise 201b, 202a weist die Kegelscheibe 201a beziehungsweise die Kegelscheibe 202a einen axial ausgebildeten Kragen 228, 229 auf, so daß an beiden Kegelscheiben 201a, 202b beziehungsweise 202a, 201b eine axiale Anlagefläche der Keile 218, 219 auf axial gleicher Höhe entsteht. Der jeweilige Kragen 228, 229 bildet einen zylindrischen Absatz in axiale Richtung und kann in die Gestaltung der Kolbenräume oder deren Abdeckung einbezogen werden wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Kolbenraum 213 teilweise durch den Kragen 228 und den Zylinder 211a gebildet, wobei beide miteinander dicht verbunden, beispielsweise verschweißt sind und wodurch der Zylinder 211a für den Kolben 211b wesentlich vereinfacht ausgeführt werden kann. Der Kragen 229 der Kegelscheibe 201a übernimmt die Zentrierung des Blechs 210a, das den äußeren Kolbenraum 204a bildet und im Bereich 210b in Umfangsrichtung eine axial ausgerichtetes Kammprofil aufweist, und stützt es nach radial außen ab. Zur Abdichtung des Kolbenraums 204a ist ein an einer Schulter 201c der Kegelscheibe 201a angelegtes und zentriertes Blech 210c zwischen dem Kolben 210d und dem Blech 210a vorgesehen.
Die 7 zeigt eine Feststelleinrichtung 201 in Ansicht, wobei der Übersicht halber die Kegelscheiben weggelassen wurden. Die Feststelleinrichtung 201 ist nur für ein Kegelscheibenpaar aus antriebsseitiger und abtriebsseitiger Kegelscheibe konzipiert. Die durchgezogenen Linien zeigen die Feststelleinrichtung in ausgerückter und die gestrichelten Linien in eingerückter Position.
Der Aktor 213 ist an dem Gehäusevorsprung 215 befestigt und weist eine axial durch den Aktor 213 in Pfeilrichtung beidseitig verstellbare Schubstange 221 auf, die am Ende 223 tellerartig ausgeprägt ist. Axial zwischen dem Teller 223 und dem Gehäusevorsprung 215 ist eine Schraubenfeder 225 verspannt, die die Schubstange 221 mit Kraft beaufschlagt. Der Aktor 213 wird daher beim Einrücken der Feststelleinrichtung 201 durch die Schraubenfeder 225 unterstützt oder die Schraubenfeder 225 rückt die Feststelleinrichtung 201 ohne Zutun des Aktors 213 bei entsprechender Auslegung der Federkonstante ein Hierzu kann der Aktor 213 so ausgestaltet sein, daß nach dem Ausrücken der Feststelleinrichtung 201 die Schubstange 221 verriegelt wird und der Aktor damit nicht ständig aktiviert sein muß. Zum Einrücken der Feststelleinrichtung genügt dann ein Impuls zum Lösen der Verriegelung.
An den Teller 223 schließt sich ein mit diesem verbundenes Gelenk 245 an, das die Verstellmimik 217 aufnimmt, die aus zwei mit dem Gelenk 245 verdrehbar aufgenommen Anlenkhebeln 246, 247 bestehen, die ihrerseits über die Gelenke 248, 249 mit zwei weiteren Hebeln 250, 251 verdrehbar in Verbindung stehen. Die Hebel 250, 251 werden an den durch das Gehäuse oder ein anderes feststehendes Bauteils des Getriebes gebildete Umlenkpunkten 252, 253 angelenkt. An den Enden der Hebel 250, 251 sind die Keile 219a, 219b bezüglich der Längsachse der Hebel 250, 251 von den Umlenkpunkten 252, 253 wegweisend angeordnet, wobei zur Sicherstellung der Festellfunktion prinzipiell auch ein Keil ausreichend ist, wobei die beschriebene Verstellmimik beibehalten werden kann und hinter einem der beiden Umlenkpunkte 252, 253 der entsprechende Hebel 250 oder 251 eingekürzt werden kann.
Durch die Verstellmimik 217 wird aus der axialen Bewegungsrichtung des Aktors eine Drehbewegung um die Umlenkpunkte 252, 253, die die Keile in Umfangsrichtung in den Spalt zwischen zwei Kegelscheiben – jeweils eine antriebs- und abtriebsseitige – einrückt.
Bei Ausfall der Versorgungsspannung für den Aktor 213 kann eine zusätzliche Spannungsversorgung für den Aktor oder eine hier näher beschriebene manuelle Notentriegelungseinrichtung 254 vorgesehen werden. Hierzu ist ebenfalls eine Kniehebelanordnung mit einem ersten Hebel 255 der mit dem Gelenk 245 verdrehbar verbunden ist und einem zweiten mit einem Gehäuseteil 256 verbundener Hebel 257, wobei beide Hebel 255, 257 miteinander mittels des Gelenks 258 verdrehbar sind. Bei Einrückvorgängen wird der Kniehebel am Gelenk 258 gebeugt, so daß in der Endlage der eingerückten Feststelleinrichtung die Hebel 255, 257 die Position mit den gestrichelten Linien einnehmen. An dem Gelenk 258 ist ein Zugseil 259 fest angebracht, das durch das Getriebegehäuse 260 nach außen geführt und mit einem Griff 262 versehen ist. Zwischen dem Griff und dem Getriebegehäuse ist eine Weglängenkompensationsfeder 261, die den Weg des Gelenks 258 während der Ein- und Ausrückvorgänge der Feststellvorrichtung 201 ausgleicht. Alternativ kann der Einsatz einer Kompensationsfeder unterbleiben und eine Längenreserve des Zugseils 259 im Getriebe vorgehalten werden. Soll die Notentriegelungsvorrichtung 254 in Betrieb genommen werden, wird am Griff 262 gezogen und unter Ausnutzung der Hebelverhältnisse wird die Feststelleinrichtung ausgerückt. Denkbar sind weiterhin Betätigungseinrichtungen, die eine Betätigungsstange vorsehen, die in Wirkverbindung mit dem Gelenk 258 steht, so daß die Notentriegelungseinrichtung 254 je nach Anordnung der Stange gedrückt oder gezogen werden kann. Der erfinderische Gedanke schließt weiterhin die Weiterführung der Betätigungseinrichtung an einen anderen Ort, beispielsweise in den Fahrgastraum nicht aus. Auch kann die Kompensationsfeder 261 innerhalb oder außerhalb des Getriebes auf das Gelenk einwirken und so ausgelegt sein, daß sie mit der entsprechenden Kraft die Feststellvorrichtung selbständig auszurücken vermag, wobei sie allerdings im normalen Betrieb beispielsweise durch einen Bolzen oder dergleichen im verspannten Zustand gehalten wird und der Bolzen erst zum Zwecke einer Notentriegelung manuell, beispielsweise mittels eines Seilzugs oder pyrotechnisch entfernt wird.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Erfindung ist auch nicht auf die Ausführungsbeispiele der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Getriebe, wie stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, mit einem ersten Kegelscheibenpaar und einem zweiten Kegelscheibenpaar mit jeweils einer auf einer Welle axial verlagerbaren und einer axial feststehenden Kegelscheibe und einem zur Drehmomentübertragung zwischen diesen Kegelscheibenpaaren angeordneten Umschlingungsmittel wobei mittels im wesentlichen kreisringförmigen Elementen Kolben-/Zylindereinheiten (4, 5, 11, 19) und Druckräume (12, 13) zur Druckbeaufschlagung und/oder zur axialen Verlagerung der verlagerbaren Kegelscheiben gebildet werden, weiterhin mit einer Feststelleinrichtung (201), die es auch bei aufgehobenem Reibschluss zwischen dem Umschlingungsmittel und den Kegelscheibenpaaren (201a, 201b, 202a, 202b) ermöglicht, jeweils zumindest eine antriebsseitige und eine abtriebsseitige Kegelscheibe reibschlüssig miteinander undrehbar zu verblocken.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibschluß an den Außenumfängen der Kegelscheiben (201a, 201b, 202a, 202b) erfolgt.
Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibschluß durch zumindest einen in Umfangsrichtung in einen zwischen den Außenumfängen der Kegelscheiben vorgesehenen Spalt (226, 227) eingebrachten Keil (218, 219) erfolgt.
Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von beiden Umfangsrichtungen jeweils ein Keil (218, 219) in den Spalt (226,227) eingebracht wird.
Getriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Keil (218, 219) mittels zumindest eines Aktors (212, 213) in den Spalt (226, 227) eingebracht wird.
Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Keil (218, 219) durch den Aktor (212, 213) in den Spalt (226, 227) eingebracht wird, wobei ein axial wirksamer Energiespeicher (224, 225), wie Tellerfeder oder Schraubenfeder, in Wirkungsrichtung vorgespannt und durch den Aktor (212, 213) oder ein weiteres Bauteil im vorgespannten Zustand verriegelt wird.
Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Aktor (212, 213) elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch betrieben wird.
Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Aktor (212, 213) mittels eines Elektromotors, eines hydraulischen oder pneumatischen Druckzylinders oder einer Seilzugwinde betrieben wird.
Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seilzugwinde mit einem elektrischen Windenmotor betätigt wird.
Getriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststelleinrichtung (201) in einem Notbetrieb ohne Unterstützung durch den Aktor (212, 213) gelöst werden kann.
Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgespannte Energiespeicher (224, 225) mechanisch oder pyrotechnisch entriegelt wird, wobei die Feststelleinrichtung (201) durch dessen Entspannung gelöst wird.
Getriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des zumindest einen Keiles (218, 219) im Bereich der Anlageflächen an die Kegelscheiben dem Radius der Kegelscheiben (201a, 201b, 202a, 202b) angepaßt ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Kegelscheibe (201a, 202a) am Außenumfang einen axial ausgebildeten Kragen (228, 229) dergestalt aufweist, daß die Anlageflächen des zumindest einen Keiles (218, 219) bei beiden Kegelscheiben (201a, 201b, 202a, 202b) auf annähernd gleicher axialer Höhe liegen.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne kreisförmige Elemente (124, 233, 310, 420) mit einer Welle (A, 199, 220, 302, 402) mittels Schweißnaht (90, 190, 240, 303) verbunden sind.
Getriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht (90, 190, 240, 303) zur Drehmomentübertragung und/oder Verdrehsicherung vorgesehen ist.
Getriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht (90, 190, 240, 303) zur axialen Sicherung eines kreisringförmigen Elementes (124, 233, 310, 420) an einer Welle (199, 220, 302, 402) vorgesehen ist.
Getriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht zur axialen Sicherung eines kreisringförmigen Elementes an einem weiteren kreisringförmigen Element vorgesehen ist.
Getriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisringförmigen Elemente (124, 233, 310, 420) radial innen eine Öffnung zur Aufnahme der Welle (A, 190, 220, 302, 402) aufweisen und die Elemente radial innen mit der Welle mittels Schweißnaht (90, 190, 240, 303) verbunden sind.