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Die
vorliegenden Erfindungen betreffen ein Toroidgetriebe mit einer
hydraulischen Anpressvorrichtung nach dem jeweiligen Oberbegriff
der Patentansprüche
1, 8, 23 und 24.
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Diesen
Gattungsbegriffen entspricht ein aus der WO 02/053945 A1 bekanntes
Toroidgetriebe, bei welchem der Hauptzylinder – der an seinem der Zentralscheibe
zugekehrten Stirnende an sich offen und an seinem entgegengesetzten
Ende durch eine radiale Abschlusswand geschlossen ist – lediglich
den signifikanten Druckkolben aufnimmt und somit nur die zugehörige Arbeitsdruckkammer
aufweist. Bei diesem bekannten Toroidgetriebe stützt sich die baulich separate
Zwischenwand von außen
an der offenen Stirnseite des Hauptzylinders in der von der Zentralscheibe
auf die Abschlusswand weisenden Axialrichtung bewegungsfest ab.
Diese Zwischenwand ist quasi in Ausbildung als direkter Druckkolben
in eine zentrale stirnseitige Ausnehmung der Zentralscheibe druckfest
und axialverschiebbar eingesetzt, welche in diesem Falle die diesem
direktem Druckkolben zugehörige
andere Arbeitsdruckkammer bildet. Der signifikante Druckkolben ist
auf seiner der Zwischenwand zugekehrten Stirnseite mit drei in Umfangsrichtung
gleichmäßig verteilt
angeordneten axialen Ansätzen
versehen, welche jeweils eine zugehörige zylindrische Durchgangsöffnung der
Zwischenwand formschlüssig
und unter druckfester Abdichtung axialverschiebbar durchsetzen.
Diese jeweils nach Art eines Druckbolzens mit massivem Querschnitt
ausgebildeten Ansätze
liegen bei Druckbeaufschlagung des signifikanten Druckkolbens mit
ihren freien Stirnenden an der radialen Abschlusswand der den Zylinder
des direkten Druckkolbens bildenden stirnseitigen Ausnehmung der
Zentralscheibe unmittelbar an und wirken auf die Zentralscheibe
auf diese Weise zusätzlich
zu deren direkter hydraulischer Betätigung durch den direkten Druckkolben
mechanisch ein. Diese Art der Kraftübertragung ist insofern nachteilig, weil
die Einleitung der Kolbenkraft des signifikanten Druckkolbens in
die Zentralscheibe nur an diskreten Stellen erfolgt und daher unter
hohen Lasten eine wellenförmige
Deformation der Zentralscheibe auftritt. Hierdurch werden lokal
erhöhte
Spannungen an der Zentralscheibe initiiert. Weiterhin kann der zeitliche
Verlauf der Übersetzung
durch die in Folge auftretenden Ungleichförmigkeiten der Abrollbewegung der
planetenartigen, jedoch nichtumlaufenden Zwischenreibräder ebenfalls
eine Ungleichförmigkeit aufweisen.
Die Fertigung der druckbolzenartigen Ansätze ist insbesondere bei einteiliger
Ausbildung mit ihrem zugehörigen
signifikanten Druckkolben aufwendig. Aufgrund der funktionsbedingten
Abdichtung der Ansätze
ist eine hohe Lagegenauigkeit derselben zueinander erforderlich.
Bei alledem ist die Fertigung der Ansätze teuer.
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Die
stirnseitige Eingriffsfläche
am koaxial und ringförmig
ausgebildeten Ansatz des signifikanten Druckkolbens für die Krafteinleitung
in die Zentralscheibe kann sowohl bei dem Toroidgetriebe nach der
ersten Erfindung gemäß Patentanspruch
1 als auch bei dem Toroidgetriebe nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8 in Umfangsrichtung weitgehend, insbesondere vollständig durchgehend ausgebildet
sein, so dass eine in Umfangsrichtung gleichmäßige Kraftverteilung durch
beide Erfindungen erreicht ist.
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Sowohl
bei dem Toroidgetriebe nach der ersten Erfindung gemäß Patentanspruch
1 als auch bei dem Toroidgetriebe nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8 ist das für
eine im Wesentlichen schlupffreie Anpressung erforderliche Druckniveau
auch bei hohen Drehmomenten aufgrund der zusätzlichen Anpressfunktion des
signifikanten Druckkolbens gering.
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Sowohl
bei dem Toroidgetriebe nach der ersten Erfindung gemäß Patentanspruch
1 als auch bei dem Toroidgetriebe nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8 ist die Fertigung des signifikanten Druckkolbens auch bei einteiliger
Ausbildung mit seinem stirnseitigen Ansatz zur Betätigung der Zentralscheibe
vereinfacht, u.a. weil dieser Ansatz koaxial zur Kolbenachse ausgebildet
ist. Somit sind auch die Fertigungskosten für Toroidgetriebe nach der ersten
und nach der zweiten Erfindung niedrig gehalten.
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Bei
dem Toroidgetriebe nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8 ist der Nachteil des bekannten gattungsgemäßen Toroidgetriebes vermieden,
gemäß welchem
der als Betätigungsmittel ausgebildete
Ansatz des signifikanten Druckkolbens in die nichtzugehörige Arbeitsdruckkammer
des direkten Druckkolbens eintritt, so dass die bei dem bekannten
Toroidgetriebe für
diesen Fall erforderlichen Abdichtungen bei dem Toroidgetriebe nach
der zweiten Erfindung entfallen.
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Bei
dem Toroidgetriebe nach der ersten Erfindung gemäß Patentanspruch 1 ist eine
Druckentlastung der Kolbenrückseite
des ringförmigen
signifikanten Druckkolbens durch die Maßnahme gemäß Patentanspruch 2 zur Trennung
von Atmosphärendruck
und Arbeitsdruck erleichtert.
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Bei
einer Ausführungsform
des Toroidgetriebes nach der ersten Erfindung gemäß Patentanspruch
1 ist die axiale Abmessung der Anpressvorrichtung durch die Ausgestaltung
gemäß Patentanspruch
3 gering gehalten.
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Bei
weiteren vorteilhaften Ausführungsformen
des Toroidgetriebes nach der ersten Erfindung gemäß Patentanspruch
1 kann die Größe des wirksamen
Kolbenquerschnittes des direkten Druckkolbens durch die Ausgestaltung
nach einem der Patentansprüche
4 bis 6 optimiert sein.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Toroidgetriebes
nach der ersten Erfindung gemäß Patentanspruch
1 kann die Druckversorgung der beiden Arbeitsdruckkammern unter
Vermittlung eines axialen Ringspaltes gemäß der Ausgestaltung nach Patentanspruch
7 vereinfacht sein.
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Bei
einer sowohl bei einem Toroidgetriebe nach der ersten Erfindung
gemäß Patentanspruch
1 als auch bei einem Toroidgetriebe nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8 in Anwendung bringbaren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Abmessung
der wirksamen Kolbenfläche
des signifikanten Druckkolbens gemäß den Merkmalen von Patentanspruch
9 optimiert sein.
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Bei
dem bekannten gattungsgemäßen Toroidgetriebe
werden die Zentralöffnungen
sämtlicher ringförmiger Komponenten
der Anpressvorrichtung wie Hauptzylinder, signifikanter Druckkolben,
Zwischenwand mit direktem Druckkolben und Zentralscheibe mit stirnseitiger
Ausnehmung als Arbeitsdruckkammer des direkten Druckkolbens jeweils
unmittelbar und druckfest von der Zentralwelle, dies ist in diesem
Falle die Ausgangswelle des Toroidgetriebes, durchsetzt. Somit kann
die Anpressvorrichtung dieses bekannten Toroidgetriebes aufgrund
der baulich getrennten Zunordnung ihrer Komponenten zur Zentralwelle
keine vormontierbare Getriebebaueinheit bilden.
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Sowohl
bei dem Toroidgetriebe nach der ersten Erfindung gemäß Patentanspruch
1 als auch bei dem Toroidgetriebe nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8 kann die jeweilige Anpressvorrichtung sowohl in Bezug auf ihre
axiale Abmessung als auch im Sinne einer vormontierbaren Baueinheit
durch die Anordnung der Zwischenwand gemäß den Merkmalen von Patentanspruch
10 in vorteilhafter Weise ausgebildet sein.
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Als
Widerlager für
ihre Abstützung
kann bei dieser Anordnung der Zwischenwand sowohl bei dem Toroidgetriebe
nach der ersten Erfindung gemäß Patentanspruch
1 als auch bei einer möglichen Ausführungsform
des Toroidgetriebes nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8 die radiale Abschlusswand des Hauptzylinders gemäß Patentanspruch
11 vorgesehen sein.
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Bei
einer vorteilhaften alternativen Ausführungsform des Toroidgetriebes
nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8 kann als Widerlager für
die Abstützung
der lösbar
in den Hauptzylinder eingesetzten Zwischenwand eine Nabe des Hauptzylinders
gemäß der Ausgestaltung
von Patentanspruch 12 dienen.
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Weiterbildungen
sowohl des Toroidgetriebes nach der ersten Erfindung gemäß Patentanspruch
1 als auch des Toroidgetriebes nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8 in Bezug auf die Abstützung
der Zwischenwand in der entgegengesetzten, von der Abschlusswand
des Hauptzylinders auf die Zentralscheibe weisenden Axialrichtung
an einem Sicherungsring nach der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch
13 bzw. in Bezug auf die Führung des
direkten, die Zentralscheibe direkt betätigenden Druckkolbens nach
der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch
15 oder 16 dienen insbesondere auch der vorteilhaften Ausbildung
der Anpressvorrichtung als eine vormontierbare Getriebebaueinheit,
wobei die im gleichen Sinne getroffene Ausgestaltung nach Patentanspruch
14 bei dem Toroidgetriebe nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8 Anwendung finden kann.
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Die
Patentansprüche
17 bis 19 haben jeweils vorteilhafte Merkmale einer Druckentlastung
der Rückseite
des signifikanten Druckkolbens zum Gegenstand, welche auf die Verwendung
einer passiven, zur Atmosphäre
entlüfteten
Druckkammer sowohl bei dem Toroidgetriebe nach der ersten Erfindung
gemäß Patentanspruch
1 als auch bei dem Toroidgetriebe nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8 abgestellt sind, wobei Patentanspruch 20 mit seinen Merkmalen
noch auf eine vorteilhafte spezielle Ausgestaltung einer mit dieser Druckkammer
kommunizierenden Entlüftungsverbindung
bei dem Toroidgetriebe nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8 gerichtet ist.
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Bei
dem bekannten gattungsgemäßen Toroidgetriebe
ist die Zentralscheibe mit der Zentralwelle direkt über korrespondierende
axiale Mitnahmeverzahnungen drehfest verbunden, von denen die radial äußere in
die Zentralöffnung
der Zentralscheibe und die radial innere in den zylindrischen Außenmantel der
Zentralwelle eingearbeitet ist. Aufgrund des hier in Bezug auf die
Außenabmessungen
des Getriebes sehr kleinen wirksamen Radius, auf welchem die Drehmomentübertragung
von der Zentralscheibe über
die Mitnahmeverzahnungen auf die Zentralwelle erfolgt, sind die
Flächenpressungen
an den Verzahnungen hoch sowie dadurch bedingte Folgeschäden beträchtlich.
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Diese
vorerwähnten
Nachteile sind sowohl bei dem Toroidgetriebe nach der ersten Erfindung
gemäß Patentanspruch
1 als auch bei dem Toroidgetriebe nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8 durch eine Ausgestaltung mit den Merkmalen von Patentanspruch
21 vermieden, weil hier die Mitnahmeverzahnungen nicht im Bereich
des Innenumfanges, sondern im Bereich des Außenumfanges der Zentralscheibe
angeordnet sind.
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Während bei
dem bekannten gattungsgemäßen Toroidgetriebe
der direkte Druckkolben durch eine spezielle Ausgestaltung der Zwischenwand
gebildet ist, kann dieser Druckkolben sowohl bei dem Toroidgetriebe
nach der ersten Erfindung gemäß Patentanspruch
1 als auch bei dem Toroidgetriebe nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8 entweder baulich für
sich und bewegungsfest zur Zentralscheibe angeordnet oder durch
eine vorteilhaftere einfache Ausgestaltung der Zentralscheibe gemäß den Merkmalen
von Patentanspruch 22 baulich integriert sein.
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Da
bei dem bekannten gattungsgemäßen Toroidgetriebe,
welches nach dem 2-Kammer-Prinzip gestaltet ist, die im axial mittleren Getriebebereich
liegenden beiden eingangsseitigen Zentralscheiben über ein
zwischen letzteren angeordnetes Achsversatz-Getriebe in Form eines
Umschlingungsgetriebes mit einer zur Ausgangswelle parallel angeordneten
Eingangswelle in Antriebsverbindung stehen, muss bei diesem die
Druckversorgungseinheit für
die Anpressvorrichtung, welch letztere über einen inneren, in Längsrichtung
verlaufenden Druckkanal der Zentralwelle versorgt wird, in einem
axial außerhalb der
eigentlichen Getriebekomponenten liegenden Getriebebereich untergebracht
sein, wodurch die Baulänge
des Gesamtgetriebes naturgemäß vergrößert ist.
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Bei
dem Toroidgetriebe nach einer dritten Erfindung gemäß Patentanspruch
23 ist die Baulänge des
Gesamtgetriebes nicht durch die Anordnung der Druckversorgungseinheit
vergrößert, weil
letztere in einem an die toroidale Reibfläche der Zentralscheibe anschließenden mittleren
Gehäuseinnenraum
des Getriebegehäuses
untergebracht und an den inneren Druckkanal der Zentralwelle angeschlossen
ist. Diese Anschlussstelle kann als stationäres, insbesondere hydrodynamisches
Wellenlager für
die radiale Abstützung
der Zentralwelle gegenüber
dem Getriebegehäuse
ausgebildet sein.
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Bei
dem Toroidgetriebe nach dem gattungsbildenden Stand der Technik
sind axial federnde Mittel zur Erzeugung einer Grundanpresskraft
an der toroidalen Reibfläche
der Zentralscheibe verwendet, welche in Form einer Tellerfeder ausgebildet
sind, die in der Arbeitsdruckkammer des signifikanten Druckkolbens
angeordnet ist und sich direkt an der Abschlusswand des Hauptzylinders
abstützt
sowie am signifikanten Druckkolben im Sinne einer Betätigung der
Zentralscheibe unmittelbar angreift.
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Dagegen
stützen
sich die federnden Mittel zur Erzeugung der Grundanpresskraft bei
dem Toroidgetriebe nach einer vierten Erfindung gemäß Patentanspruch
24 über
die radiale Zwischenwand indirekt am Hauptzylinder ab.
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Bei
einer möglichen
Ausführungsform
des Toroidgetriebes nach der vierten Erfindung gemäß Patentanspruch
24 kann die axiale Abmessung der Anpressvorrichtung bspw. dadurch
verkürzt
sein, dass die federnden Mittel zur Erzeugung der Grundanpresskraft
in die passive Druckkammer eingesetzt sind, welche zwischen dem
signifikanten Druckkolben und der radialen Zwischenwand vorgesehen
ist.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Toroidgetriebes
nach der vierten Erfindung gemäß Patentanspruch
24 kann eine besondere Abstützung
der Zwischenwand gegenüber
dem Hauptzylinder in der von der Abschlusswand des Hauptzylinders
auf die Zentralscheibe weisenden Axialrichtung dadurch entfallen,
dass die federnden Mittel zur Erzeugung der Grundanpresskraft gemäß der Maßnahme von
Patentanspruch 25 in der Arbeitsdruckkammer des direkten Druckkolbens
angeordnet sind.
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Eine
mögliche
Anwendung der vierten Erfindung gemäß Patentanspruch 24 in der
Ausführungsform
von Patentanspruch 25 würde
bei dem bekannten gattungsbildenden Toroidgetriebe dazu führen, dass
die federnden Mittel zur Erzeugung der Grundanpresskraft sich einerseits
unmittelbar an der als direkter Druckkolben verwendeten Zwischenwand
abstützen
und andererseits unmittelbar an der Zentralscheibe angreifen.
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In
Anwendung der vierten Erfindung gemäß Patentanspruch 24 in der
Ausführungsform
von Patentanspruch 25 auf ein Toroidgetriebe nach der ersten Erfindung
gemäß Patentanspruch
1 oder auf ein Toroidgetriebe nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8 wirken die federnden Mittel zur Erzeugung der Grundanpresskraft
auf die Zentralscheibe gemäß der Lehre
nach Patentanspruch 26 jedoch indirekt über den direkten Druckkolben
ein.
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Die
Erfindungen sind nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsformen
in Bezug auf die erfindungswesentlichen Merkmale näher beschrieben.
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In
der Zeichnung bedeuten
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1 einen
Teillängsschnitt
durch eine erste Ausführungsform
eines Toroidgetriebes nach der ersten Erfindung gemäß Patentanspruch
1, bei welcher auch die im Rahmen der dritten Erfindung gemäß Patentanspruch
23 liegende Ausführungsform
einer Druckversorgung der Anpressvorrichtung des Toroidgetriebes
zur Anwendung gebracht ist,
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1a einen
Teillängsschnitt
durch eine zweite Ausführungsform
eines Toroidgetriebes nach der ersten Erfindung gemäß Patentanspruch
1, bei welcher auch eine im Rahmen der vierten Erfindung gemäß Patentanspruch
24 liegende Anordnung von federnden Mitteln zur Erzeugung einer
Grundanpresskraft an einer toroidalen Reibfläche einer Zentralscheibe des
Toroidgetriebes zur Anwendung gebracht ist, und
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2 einen
Teillängsschnitt
durch eine Ausführungsform
eines Toroidgetriebes nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8.
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Unter
Bezugnahme zunächst
auf die erste Ausführungsform
der ersten Erfindung in 1 sind auf einer Zentralwelle 31 eines
Toroidgetriebes (welche bei dieser Ausführungsform die von einer Antriebseinheit
antreibbare Eingangswelle bildet) ein ringförmiger, im Querschnitt U-förmiger Hauptzylinder 4 einer
hydraulischen Anpressvorrichtung 10 und eine ringförmige Zentralscheibe 32 mit
einer toroidalen Reibfläche 63 konzentrisch
angeordnet. Der Hauptzylinder 4 weist zu seiner Lagerung
auf der Zentralwelle 31 eine mit ihm einteilig ausgebildete Nabe 34 auf,
welche mit der Zentralwelle 31 durch korrespondierende
axiale Mitnahmeverzahnungen 42,43 drehfest verbunden
ist.
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In
den Hauptzylinder 4 ist eine radiale Zwischenwand 5 lösbar eingesetzt,
welche in der von der Zentralscheibe 32 auf die radiale
Abschlusswand 16 des Hauptzylinders 4 weisenden
Axialrichtung an der Innenfläche 47 dieser
Abschlusswand 16 und in der entgegengesetzten Axialrichtung
an einem Sicherungsring 21 abgestützt ist, der in eine Umfangsnut 20 eingesetzt
ist, welche in die zylindrische Innenmantelfläche 44 des Hauptzylinders 4 eingebracht ist.
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Auf
der der Zentralscheibe 32 zugekehrten Seite der Zwischenwand 5 ist
ein ringförmiger
Druckkolben 8 vorgesehen, welcher mit der Zwischenwand 5 eine
zugehörige
Arbeitsdruckkammer 6 einschließt und mit der Zentralscheibe 32 einteilig
ausgebildet ist – diese
zur Zentralwelle 31 axial verschiebbar angeordnete Zentralscheibe 32 mithin
in der von der Abschlusswand 16 zur Zwischenwand 5 weisenden
Axialrichtung direkt betätigt,
so dass an der toroidalen Reibfläche 63 Anpresskräfte zur
Wirkung bringbar sind. Der direkte Druckkolben 8 ist mit
seiner zylindrischen Außenmantelfläche 35 gegenüber der
Innenmantelfläche 44 des
Hauptzylinders 4 und mit seiner zylindrischen Innenmantelfläche 37 gegenüber einer korrespondierenden
Außenmantelfläche 38 der Nabe 34 jeweils
druckfest und axial verschiebbar geführt.
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Auf
der der Zentralscheibe 32 abgekehrten Seite der Zwischenwand 5 ist
ein signifikanter ringförmiger
Druckkolben 9 vorgesehen, welcher mit der Abschlusswand 16 eine
zugehörige
Arbeitsdruckkammer 7 einschließt und mit seiner zylindrischen Außenmantelfläche 14 gegenüber einer
korrespondierenden Innenmantelfläche 15 der
Zwischenwand 5 druckfest und axial verschiebbar geführt ist.
An seinem radial inneren Umfangsbereich weist der signifikante Druckkolben 9 einen
koaxialen ringförmigen Ansatz 11 auf,
welcher die Zentralöffnung 13 der
Zwischenwand 5 durchsetzt und bei Druckbeaufschlagung mit
seinem freien Stirnende in Anlage am direkten Druckkolben 8 gelangt
und somit die Zentralscheibe 32 zusätzlich betätigt.
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Die
Arbeitsdruckkammern 6 und 7 stehen über kommunizierende
Druckkanäle 45 und 46 in
der Nabe 34 sowie über
radiale Druckkanäle 48 der
Zentralwelle 31 mit einem in Längsrichtung verlaufenden inneren
Druckkanal 25 der Zentralwelle 31 in Verbindung.
Der Ansatz 11 des signifikanten Druckkolbens 9 kann
an seinem freien Stirnende eine Ausnehmung 49 oder einige
wenige solcher Ausnehmungen aufweisen, um eine ständig offene
Verbindung zwischen der Arbeitsdruckkammer 6 und den Druckkanälen 45,46 zu
gewährleisten.
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Um
eine passive Druckkammer 22 zur Druckentlastung der Kolbenrückseite
des signifikanten Druckkolbens 9 zu schaffen, ist der Ansatz 11 mit
seinem zylindrische Außenmantel 12 gegenüber dem korrespondierenden
Innenmantel der Zentralöffnung 13 druckfest
geführt
und die Druckkammer 22 durch eine Entlüftungsverbindung 39 mit
einem außerhalb des
Hauptzylinders 4 liegenden entlüfteten Bereich eines Gehäuseinnenraumes
des Getriebegehäuses verbunden.
Diese Entlüftungsverbindung 39 enthält einen
Ringkanal 40, welcher durch eine Abschrägung am Außenumfang der Zwischenwand 5 im
Bereich der Abschlusswand 16 geschaffen sowie durch Ringdichtungen
gegenüber
den Arbeitsdruckkammern 6 und 7 abgedichtet ist.
Der Ringkanal 40 ist durch einen Entlüftungskanal 29 der
Zwischenwand 5 mit der Druckkammer 22 und durch
einen im angrenzenden Wandabschnitt 24 der zylindrischen
Außenwand 19 des
Hauptzylinders 4 vorgesehenen Entlüftungsanschluss 23 mit
dem besagten entlüfteten
Bereich eines Gehäuseinnenraumes
verbunden.
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Zur
mittelbaren drehfesten Verbindung mit der Zentralwelle 31 weist
die Zentralscheibe 32 an ihrem Außenumfang eine axiale Mitnahmeverzahnung 17 auf,
welche in eine korrespondierende axiale Mitnahmeverzahnung 18 am
freien Stirnende der Außenwand 19 des
Hauptzylinders 4 drehfest eingreift.
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Zwischen
Zentralscheibe 32 und Zentralwelle 31 kann eine
lineare Wälzkörperführung 50 eingefügt sein,
welche bei dieser Ausführungsform
in der von der Zentralscheibe 32 auf die Abschlusswand 16 weisenden
Axialrichtung durch die Nabe 34 und in der entgegengesetzten
Axialrichtung durch einen in eine innere Umfangsnut der Zentralscheibe 32 eingesetzten
Sicherungsring fixiert ist.
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Der
Hauptzylinder 4 ist in nicht mehr dargestellter Weise in
der von der Zentralscheibe 32 auf die Abschlusswand 16 weisenden
Axialrichtung gegenüber
der Zentralwelle 31 durch ein axiales Widerlager starr
abstützbar.
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In
dem sich an die toroidale Reibfläche 63 anschließenden Bereich
des Gehäuseinnenraumes des
Getriebegehäuses
ist ein zum Getriebegehäuse bewegungsfester
Lagerarm 51 angeordnet, der an seinem einen Ende eine die
Zentralwelle 31 umschließende Lagerhülse 52 eines
hydrodynamischen Lagers hält, über welches
die Zentralwelle 31 radial gegenüber dem Getriebegehäuse abgestützt ist.
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In
den Lagerarm 51 ist eine Druckleitung 26 integriert,
welche in Abhängigkeit
von einer angeschlossenen Drucksteuereinheit des Toroidgetriebes mit
einem insbesondere drehmoment- und übersetzungsabhängigen Arbeitsdruck
beaufschlagbar ist. Über
die Lagerhülse 52 ist
das Leitungsende 27 der Druckleitung 26 mit einer
Umfangsnut 53 der Zentralwelle 31 in Überdeckung
gebracht, welche ihrerseits durch wenigstens eine radiale Verbindungsbohrung 54 mit
dem Druckkanal 25 der Zentralwelle 31 verbunden
ist, so dass die Arbeitsdruckkammern 6 und 7 an
die Druckleitung 26 angeschlossen sind.
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Bei
dem Toroidgetriebe in der zweiten Ausführungsform der ersten Erfindung
in 1a sind auf einer Zentralwelle 31a eines
Toroidgetriebes (welche auch bei dieser Ausführungsform die von einer Antriebseinheit
antreibbare Eingangswelle bildet) ein ringförmiger, im Querschnitt U-förmiger Hauptzylinder 4a einer
hydraulischen Anpressvorrichtung und eine ringförmige Zentralscheibe 32a mit
einer toroidalen Reibfläche 63a konzentrisch
angeordnet. Der Hauptzylinder 4a weist zu seiner Lagerung
auf der Zentralwelle 31a eine mit ihm einteilig ausgebildete Nabe 34a auf,
welche mit der Zentralwelle 31a bewegungsfest verbunden
ist.
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In
den Hauptzylinder 4a ist eine radiale Zwischenwand 5a lösbar eingesetzt,
welche in der von der Zentralscheibe 32a auf die radiale
Abschlusswand 16a des Hauptzylinders 4a weisenden
Axialrichtung an der Innenfläche 47a dieser
Abschlusswand 16a abgestützt ist.
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Auf
der der Zentralscheibe 32a zugekehrten Seite der Zwischenwand 5a ist
ein ringförmiger Druckkolben 8a vorgesehen,
welcher mit der Zwischenwand 5a eine zugehörige Arbeitsdruckkammer 6a einschließt und mit
der Zentralscheibe 32a einteilig ausgebildet ist – diese
zur Zentralwelle 31a axial verschiebbar angeordnete Zentralscheibe 32a mithin in
der von der Abschlusswand 16a zur Zwischenwand 5a weisenden
Axialrichtung direkt betätigt,
so dass an der toroidalen Reibfläche 63a Anpresskräfte zur
Wirkung bringbar sind. Der direkte Druckkolben 8a ist mit
seiner zylindrischen Außenmantelfläche 35a gegenüber der
Innenmantelfläche 44a des Hauptzylinders 4a und
mit seiner zylindrischen Innenmantelfläche 37a gegenüber einer
korrespondierenden Außenmantelfläche 38a der
Nabe 34a jeweils druckfest und axial verschiebbar geführt.
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Auf
der der Zentralscheibe 32a abgekehrten Seite der Zwischenwand 5a ist
ein signifikanter ringförmiger
Druckkolben 9a vorgesehen, welcher mit der Abschlusswand 16a eine
zugehörige
Arbeitsdruckkammer 7a einschließt und mit seiner zylindrischen
Außenmantelfläche 14a gegenüber einer
korrespondierenden Innenmantelfläche 15a der
Zwischenwand 5a druckfest und axial verschiebbar geführt ist.
An seinem radial inneren Umfangsbereich weist der signifikante Druckkolben 9a einen
koaxialen ringförmigen
Ansatz 11a auf, welcher die Zentralöffnung 13a der Zwischenwand 5a durchsetzt
und bei Druckbeaufschlagung mit seinem freien Stirnende in Anlage
am direkten Druckkolben 8a gelangt und somit die Zentralscheibe 32a zusätzlich betätigt.
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Die
Arbeitsdruckkammern 6a und 7a stehen miteinander
durch einen offenen axialen Ringspalt zwischen dem Ansatz 11a und
der Nabe 34a sowie mit einem in Längsrichtung verlaufenden inneren Druckkanal 25a der
Zentralwelle 31a über
radiale Druckkanäle 46a in
der Nabe 34a sowie über
kommunizierende radiale Druckkanäle 48a der
Zentralwelle 31a in Verbindung.
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Der
Ansatz 11a des signifikanten Druckkolbens 9a kann
an seinem freien Stirnende eine Ausnehmung oder einige wenige solcher
Ausnehmungen aufweisen, um eine ständig offene Verbindung zwischen
der Arbeitsdruckkammer 6a und den Druckkanälen 46a zu
gewährleisten.
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Um
eine passive Druckkammer 22a zur Druckentlastung der Kolbenrückseite
des signifikanten Druckkolbens 9a zu schaffen, sind der
Ansatz 11a mit seinem zylindrische Außenmantel gegenüber dem korrespondierenden
Innenmantel der Zentralöffnung 13a druckfest
geführt
und die Druckkammer 22a durch eine Entlüftungsverbindung 39a mit
einem außerhalb
des Hauptzylinders 4a liegenden entlüfteten Bereich eines Gehäuseinnenraumes
des Getriebegehäuses
verbunden. Diese Entlüftungsverbindung 39a enthält einen
Ringkanal 40a, welcher durch einen verengten Absatz am
Außenumfang
der Zwischenwand 5a im Bereich der Abschlusswand 16a geschaffen
sowie durch Ringdichtungen gegenüber den
Arbeitsdruckkammern 6a und 7a abgedichtet ist. Der
Ringkanal 40a ist durch einen Entlüftungskanal 29a der
Zwischenwand 5a mit der Druckkammer 22a und durch
einen im angrenzenden Wandabschnitt 24a der zylindrischen
Außenwand 19a des
Hauptzylinders 4a vorgesehenen Entlüftungsanschluss 23a mit
dem besagten entlüfteten
Bereich eines Gehäuseinnenraumes
verbunden.
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Zur
mittelbaren drehfesten Verbindung mit der Zentralwelle 31a weist
die Zentralscheibe 32a an ihrem Außenumfang eine axiale Mitnahmeverzahnung 17a auf,
welche in eine korrespondierende axiale Mitnahmeverzahnung 18a am
freien Stirnende der Außenwand 19a des
Hauptzylinders 4a drehfest eingreift.
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Wie
bei der ersten Ausführungsform
der 1 kann zwischen Zentralscheibe 32a und
Zentralwelle 31a eine hier nicht dargestellte lineare Wälzkörperführung eingefügt sein.
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Der
Hauptzylinder 4a ist in ebenfalls nicht mehr dargestellter
Weise in der von der Zentralscheibe 32a auf die Abschlusswand 16a weisenden
Axialrichtung gegenüber
der Zentralwelle 31a durch ein axiales Widerlager starr
abstützbar.
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Die
Anwendung der vierten Erfindung gemäß Patentanspruch 24 in der
Ausführungsform nach
Patentanspruch 25 oder 26 sieht in der Arbeitsdruckkammer 6a eine
Tellerfeder 61a zur Erzeugung einer Grundanpresskraft an
der toroidalen Reibfläche 63a vor,
welche sich mit ihrem radial inneren Randbereich an der Zwischenwand 5a in
der von der Zentralscheibe 32a auf die Abschlusswand 16a weisenden
Axialrichtung abstützt
und in der entgegengesetzten Richtung mit ihrem radial äußeren Randbereich über den
direkten Druckkolben 8a auf die Zentralscheibe 32a einwirkt.
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Auf
diese Weise ist zusätzlich
der Vorteil erreicht, dass die Zwischenwand 5a nicht noch
gesondert gegenüber
dem Hauptzylinder 4a in der von der Abschlusswand 16a auf
die Zentralscheibe 32a weisenden Axialrichtung – bspw. über einen
Sicherungsring – abgestützt sein
muss.
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Durch
den Wegfall einer inneren Umfangsnut im Hauptzylinder für einen
Sicherungsring kann der Außendurchmesser
des signifikanten Druckkolbens 9a und somit dessen wirksame Druckfläche gegenüber der
ersten Ausführungsform
der 1 vergrößert sein.
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Hierzu
trägt auch
die radial nach außen
verlagerte Anordung der zwischen den korrespondierenden zylindrischen
Flächen 35a und 44a von
direktem Druckkolben 8a und Hauptzylinder 4a wirksamen Dichtung
bei, welche in eine innere Umfangsnut in der Außenwand 19a eingesetzt
ist.
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Da
die Arbeitsdruckkammern 6a und 7a über den
axialen Ringspalt zwischen dem Ansatz 11a und der Nabe 34a offen
miteinander in Verbindung stehen, genügt es zur Druckversorgung bspw.
in der bei der ersten Ausführungsform
der 1 vorgesehenen Weise über eine an den zentralen Druckkanal 25a der
Zentralwelle 31a angeschlossene Druckleitung 26,
nur eine dieser beiden Arbeitsdruckkammern – über Radialbohrungen 46a der
Nabe 34a – an den
Druckkanal 25a anzuschließen. Hierdurch ist eine besondere
Dichtung zwischen dem Ansatz 11a des signifikanten Druckkolbens 9a und
der Nabe 34a des Hauptzylinders 4a nicht erforderlich.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf die Ausführungsform des Toroidgetriebes
nach der zweiten Erfindung gemäß Patentanspruch
8 in 2 sind auf einer Zentralwelle 31b des
Toroidgetriebes (welche die Eingangswelle darstellt) wiederum ein
ringförmiger,
im Querschnitt U-förmiger
Hauptzylinder 4b einer hydraulischen Anpressvorrichtung 10b und eine
ringförmige
Zentralscheibe 32b mit einer toroidalen Reibfläche 63b konzentrisch
angeordnet.
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Der
Hauptzylinder 4b ist in der von der Zentralscheibe 32b auf
die radiale Abschlusswand 16b des Hauptzylinders 4b weisenden
Axialrichtung durch einen in eine Umfangsnut 55b der Zentralwelle 31b eingesetzten
Sicherungsring 56 gegenüber
der Zentralwelle 31b starr abstützbar.
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Der
Hauptzylinder 4b ist über
seine radial innere Nabe 34b, deren Zentralöffnung 33b von
der Zentralwelle 31b formschlüssig durchsetzt wird, durch
korrespondierende axiale Mitnahmeverzahnungen 42b, 43b mit
der Zentralwelle 31b drehfest verbunden.
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Zur
mittelbaren drehfesten Verbindung mit der Zentralwelle 31b weist
die Zentralscheibe 32b an ihrem Außenumfang eine axiale Mitnahmeverzahnung 17b bauf,
welche in eine korespondierende Mitnahmeverzahnung 18b in
der zylindrischen Außenwand 19b des
Hauptzylinders 4b drehfest eingreift.
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In
den Hauptzylinder 4b ist eine radiale Zwischenwand 5b eingesetzt,
welche sich in der von der Zentralscheibe 32b auf die radiale
Abschlusswand 16b des Hauptzylinders 4b weisenden
Axialrichtung gegen ein axiales Widerlager in Form eines Durchmesserabsatzes 47b der
Nabe 34b des Hauptzylinders 4b abstützt. Die
Zwischenwand 5b stützt
sich in der entgegengesetzten Axialrichtung an einem in eine Umfangsnut 20b der
Nabe 34b eingesetzten Sicherungsring 21b ab.
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Die
Zentralscheibe 32b ist mit einem direkten Druckkolben 8b einteilig
ausgebildet, welcher somit auf der der Zentralscheibe 32b zugekehrten
Seite der Zwischenwand 5b liegt und auf die Zentralscheibe 32b direkt
einwirkt.
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Die
Zwischenwand 5b, welche gegenüber der Nabe 34b druckfest
abgedichtet ist, weist an ihrem radial äußeren Bereich einen Zylinder 30b auf, der
zusammen mit der Nabe 34b und dem direkten Druckkolben 8b eine
letzterem zugehörige
Arbeitsdruckkammer 6b einschließt. Hierbei ist der direkte Druckkolben 8b mit
einer äußeren zylindrischen
Kolbenfläche 35b gegenüber der
korrespondierenden Innenfläche 36b des
Zylinders 30b und mit einer inneren zylindrischen Kolbenfläche 37b gegenüber einer
korrespondierenden äußeren engen
Nabenfläche 38b der
Nabe 34b jeweils druckfest und axial verschiebbar geführt.
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Der
Hauptzylinder 4b weist einen zwischen seiner Abschlusswand 16b und
der Zwischenwand 5b angeordneten ringförmigen signifikanten Druckkolbem 9b auf,
welcher mit seiner äußeren zylindrischen
Kolbenfläche 57b gegenüber der
korrespondierenden Innenfläche 44b des
Hauptzylinders 4b und mit seiner inneren zylindrischen
Kolbefläche 58b gegenüber der
korrespondierenden äußeren weiten Nabenfläche 59b der
Nabe 34b jeweils druckfest und axial verschiebbar geführt ist.
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Auf
diese Weise schließen
der signifikante Druckkolben 9b und die Abschlusswand 16b des Hauptzylinders 4b eine
diesem Druckkolben zugehörige
Arbeitsdruckkammer 7b ein.
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Die
Arbeitsdruckkammern 6b und 7b stehen durch je
einen Druckkanal 46b bzw. 45b und mit diesem kommunizierende
weitere Druckkanäle
in der Nabe 34b des Hauptzylinders 4b mit einer
Umfangsnut 60b der Zentralwelle 31b in Verbindung,
welche durch wenigstens eine Radialbohrung 48b mit einem in
Längsrichtung
verlaufenden inneren Druckkanal 25b der Zentralwelle 31b kommuniziert.
Der Druckkanal 25b kann, bspw. in der im Zusammenhang mit dem
Toroidgetriebe der 1 beschriebenen Weise, mit einem
insbesondere drehmoment- und übersetzungsabhängigen Arbeitsdruck
beaufschlagt werden.
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Auf
seiner der Zwischenwand 5b zugekehrten Stirnseite weist
der signifikante Druckkolben 9b einen zur Betätigung der
Zentralscheibe 32b ausgebildeten koaxialen ringförmigen Ansatz 11b auf,
welcher in dem durch die zylindrische Wand 19b des Hauptzylinders 4b und
den Zylinder 30b der Zwischenwand 5b eingeschlossenen
Ringraum 40b angeordnet ist und mit seinem freien Stirnende
bei Druckbeaufschlagung an der Zentralscheibe 32b in Anlage
gelangt.
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Um
die Kolbenrückseite
des signifikanten Druckkolbens 9b zu entlasten, schließen dieser Druckkolben
und die Zwischenwand 5b eine passive Druckkammer 22b ein,
welche durch eine Entlüftungsverbindung 39b mit
einen entlüfteten
Bereich eines Gehäuseinnenraumes
des Getriebegehäuses verbunden
ist.
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Die
Entlüftungsverbindung 39b enthält einen Entlüftungskanal
in Form einer Längsnut 29b im
Außenmantel 41b des
Zylinders 30b, welche einerseits in die Druckkammer 22b ausmündet und
andererseits über
einen Entlüftungsdurchgang 28b im
Ansatz 11b des signifikanten Druckkolbens 9b mit
einem Entlüftungsanschluss 23b kommuniziert,
der in dem den Ringraum 40b einschließenden Wandabschnitt 24b der
Zylinderwand 19b vorgesehen ist und mit dem entlüfteten Bereich
des Gehäuseinnenraumes
offen in Verbindung steht.
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Anstelle
der Längsnut 29b kann
auch eine axiale Bohrung in dem Wandabschnitt 30b vorgesehen
sein.
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Schließlich kann
auch bei diesem Toroidgetriebe zwischen Zentralwelle 31b und
Zentralscheibe 32b eine lineare Wälzkörperführung 50b eingefügt sein,
welche bei dieser Ausführungsform
in der von der Zentralscheibe 32b auf die Abschlusswand 16b weisenden
Axialrichtung durch die Nabe 34b und in der entgegengesetzten
Axialrichtung durch einen in eine Umfangsnut der Zentralwelle 31b eingesetzten Sicherungsring
fixiert ist.