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Die Erfindung betrifft ein Kegelscheibenumschlingungsmittelgetriebe
mit einem mit der Eingangsseite verbundenen primären und einen mit Ausgangsseite
verbundenen sekundären
Kegelscheibenpaar, jeweils bestehend aus einer axial verlagerbaren
Wegscheibe und einer axial fixierten Festscheibe und einem Umschlingungsmittel,
das ein Drehmoment zwischen den beiden Kegelscheibenpaaren mit einstellbarer
stufenloser Übersetzung überträgt.
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Derartige Getriebe sind bekannt,
die
DE-OS 196 44 644 offenbart
einen Vertreter dieser Gattung mit einem Umschlingungsmittel in
Form einer Laschenkette, bei die Wiegestücke der Laschenkette einen
Reibschluss mit den Kegelscheibenoberflächen bilden.
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Bei derartigen Getrieben, bei denen
das Drehmoment auch mittels eines Umschlingungsmittels in Form eines
Schubgliederbandes übertragen werden
kann, entstehen insbesondere während
des Ein- und Auslaufs der Glieder des Umschlingungsmittels in die
Kegelscheibenpaare Kontaktgeräusche,
die als Körperschall über das
Getriebe bis in den Fahrgastraum übertragen werden können.
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Weiterhin können Relativverdrehungen der beiden
Kegelscheiben eines Kegelscheibenpaars, die insbesondere durch ein
Verdrehspiel der axial verlagerbaren Wegscheibe auf der diese aufnehmenden
Welle hervorgerufen werden können,
zu einem schrägen
Einführen
des Umschlingungsmittels führen,
wodurch ein vorzeitiger Verschleiß des Umschlingungsmittels
auftreten kann.
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Aufgabe der Erfindung ist daher den
auftretenden Körperschall
des Umschlingungsmittels zu verringern beziehungsweise eine Isolation
des Körperschalls
an seinem Entstehungsort gegenüber
weiteren Bauteilen wie Getriebegehäusen und Kraftfahrzeugteilen
zu bewirken. Eine anderer Aspekt der Aufgabe ist die Minimierung
des Verdrehspiels zwischen den beiden Kegelscheiben zur Verbesserung
des Verschleißverhaltens
des Umschlingungsmittels und der Kegelscheibenoberflächen. Weiterhin
soll bei dieser Aufgabenstellung eine kostengünstige und einfache Herstellung
des Getriebe und dessen Montage berücksichtigt werden.
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Die Aufgabe wird gemäß des erfinderischen Gedankens
durch ein Kegelscheibenumschlingungsmittelgetriebe gelöst, das
ein auf einer ersten Welle angeordnetes primäres Kegelscheibenpaar und ein auf
einer zweiten Welle angeordnetes zweites Kegelscheibenpaar aufweist,
wobei beide Kegelscheibenpaare je eine mit der entsprechenden Welle
fest verbundene Festscheibe und je eine drehfest mit der Welle verbundene
und axial verlagerbare Wegscheibe umfassen, zwischen den Kegelscheibenpaaren ein
Umschlingungsmittel kraftschlüssig
auf mittels axial einstellbarer Abstände der Kegelscheiben eines Kegelscheibenpaars
varüerbaren
Laufradien aufgenommen ist, die axial einstellbaren Abstände durch die
axiale Verlagerung der Wegscheiben mittels jeweils zumindest einer
hydraulisch über
eine Druckleitung von einer Druckversorgungseinrichtung mit Druckmedium
versorgten und auf die Wegscheiben axial wirkenden Kolben-/Zylindereinheit
eingestellt ist, zumindest eine Festscheibe zwei voneinander getrennte
Scheibenteile umfasst, das erste Scheibenteil axial fest, das zweite
Scheibenteil zum ersten Scheibenteil axial begrenzt verlagerbar
und beide Scheibenteile drehfest mit der entsprechenden Welle verbunden
sind. Auf diese Weise sind beide Scheibenteile voneinander körperlich
getrennt, wodurch eine Isolation des Körperschalls möglich ist.
Gleichzeitig kann eine Verdrehspiel der Wegscheibe und des zweiten
Scheibenteil durch Abstimmung der Mitnehmerbereiche zur Welle hin
minimiert werden.
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Es versteht sich, dass in einem weiteren
vorteilhaften Ausgestaltungsbeispiel des Kegelscheibenumschlingungsmittelgetriebes
ein mechanischer Drehmomentfühler
und/oder mehrere Kolben-/Zylindereinheiten, insbesondere eine Einheit
zur Anpressung des Umschlingungsmittel und eine zweite Einheit zur
Steuerung der Übersetzung,
vorgesehen sein können.
Das Umschlingungsmittel kann eine Laschenkette oder ein Schubgliederband
oder dergleichen sein.
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In vorteilhafter Weise kann zwischen
den beiden Scheibenteilen eine Dämpfungseinrichtung wirksam
sein, die eine axiale Relativbewegung der beiden Scheibenteile zueinander
dämpft,
wodurch eine noch bessere Geräuschisolation
erzielt werden kann. Als besonders vorteilhaft hat sich eine hydraulische
Dämpfung
erwiesen, wobei zwischen den beiden Scheibenteile eine Kammer ausgebildet
wird, die mit einem hydraulischen Druckmedium beaufschlagbar ist,
sodass eine Geräuschisolation
durch die Bildung von hydraulischen Ölpolstern zwischen den Beiden
Scheibenteilen erreicht wird. Dabei kann der Druck des Druckmediums
so eingestellt werden, dass zwischen der oder den Kolben-/Zylindereinheiten
zur Einstellung des Anpressdrucks beziehungsweise Verstelldrucks
zur Anpassung des Umschlingungsmittels an die Kegelscheibenoberflächen beziehungsweise
der Anpassung des Laufradius des Umschlingungsmittels zur Einstellung
der Getriebeübersetzung
eine Druckwaage ausgebildet wird, sodass in Abhängigkeit des auf die Wegscheibe
wirkenden Drucks auch das zweite Scheibenteil axial so verlagert
wird, dass es nicht am ersten Scheibenteil anliegt. Vorteilhafterweise
wird dabei die Kammer zwischen den beiden Scheibenteilen und die
Kammer der Kolben-/Zylindereinheit über eine Zuführungsleitung
versorgt. Beispielsweise können
beide Kammern über
eine hohlgebohrte Welle versorgt werden.
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Zur Vereinfachung des Aufbaus der
Welle mit den beiden Scheibenteilen kann es vorteilhaft sein, anstatt
eines einteiligen, vorzugsweise geschmiedeten Rohlings bestehend
aus erstem Scheibenteil und Welle eine modulare Bauweise vorzusehen,
bei dem das erste Scheibenteil auf der Welle beispielsweise mittels
Schweißen,
Schrumpfen Verstemmen und gegebenenfalls mittels eines Axialanschlags
axial fixiert, drehfest und axial fest aufzubringen. Vorteilhafterweise
kann dabei für
die Herstellung der Welle Stangenmaterial verwendet werden und die
Materialzusammensetzung für
die Materialanforderungen der Teile separat abgestimmt werden.
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Nach dem erfinderischen Gedanken
ist es weiterhin vorteilhaft, wenn das zweite Scheibenteil eine
axiale Wegbegrenzung in Richtung Umschlingungsmittel aufweist. Diese
Wegbegrenzung kann mittels eines auf der Welle vorgesehenen Anschlags wie
beispielsweise mittels eines auf die Welle aufgeschrumpften Ringteils
erfolgen. Zwischen den beiden Scheibenteilen können ebenfalls definierte Axialanschläge vorgesehen
sein, die axial gegenüber
dem Scheibenteil erhaben ringförmig,
ringsegmentförmig oder
als Anschlagpunkte über
den Umfang verteilt auf unterschiedlichen Radien, zumindest aber
auf einem Radius vorgesehen sein können. Die Anschlage können auf
der ersten oder der zweiten oder auf beiden Scheibenteile angeordnet
sein.
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Das zweite Scheibenteil ist axial
verlagerbar und drehfest auf der Welle angeordnet. Hierzu eignen
sich insbesondere radial erhabene Profile im zweiten Scheibenteil,
die einen Formschluss mit komplementären Radialprofilen in der Welle
bilden, sodass ein Drehschluss ohne großes Verdrehspiel entsteht.
Als vorteilhaft haben sich über
den Umfang verteilte Mitnahmeverzahnungen erwiesen. Besonders vorteilhaft
kann es sein, wenn für
das zweite Scheibenteil und für
die Wegscheibe die Mitnahmeverzahnung in ähnlicher oder gleicher Weise
dimensioniert werden, sodass sich für beiden Scheiben dasselbe
Verdrehspiel ergibt.
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Die Erfindung wird anhand der 1 und 2 näher
erläutert.
Hierbei zeigen
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1 einen
Ausschnitt eines Kegelscheibenumschlingungsmittelgetriebes nach
dem Stand der Technik und
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2 einen
Scheibensatz zur Verbesserung des Kegelscheibenumschlingungsmittelgetriebes
der 1 gemäß des erfinderischen
Gedankens.
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Die in 1 teilweise
dargestellte Ausführungsvariante
eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes besitzt ein antriebsseitiges
auf der Antriebswelle A drehfest angeordnetes Kegelscheibenpaar 1 und
ein auf der Abtriebswelle B drehfest angeordnetes Kegelscheibenpaar 2.
Jedes Kegelscheibenpaar hat je eine axial bewegbare Wegscheibe 1a und 2a und
je eine axial feste Festscheibe 1b und 2b. Zwischen
den beiden Kegelscheibenpaaren ist zur Drehmomentübertragung
ein Umschlingungsmittel in Form einer Kette 3 vorgesehen.
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In der oberen Hälfte der jeweiligen Darstellung
des entsprechenden Kegelscheibenpaares 1,2 ist
jeweils die relative axiale Stellung zwischen den entsprechenden
Scheiben 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 Scheiben 1a,1b bzw. 2a, 2b gezeigt
ist, die der größten Übersetzung
ins Schnelle (overdrive) entspricht, dargestellt ist.
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Das Kegelscheibenpaar 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.
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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-OS 40 36 683 hierfür ein als
Vierkantschieber ausgebildetes Ventil
36 in
2 vorgesehen, das mit einer
als Pumpe ausgebildeten Druckmittelquelle
14 versorgt wird.
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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.
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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.
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 Kur venscheibe 19 fest
verbundene ringförmige
Bauteil 25, das axial verlagerbar ist und kolbenähnlich wirkt.
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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.
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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 Kegelscheibenpaar 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.
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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 starr 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.
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Aufgrund der Parallelschaltung der
Kolben-/Zylindereinheiten 4,5 mit den Kolben-/Zylindereinheiten 10,11 werden
die durch den vom Drehmomentfühler 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.
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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.
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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 ei ner 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, sodass
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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 KanaI 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 über-setzungsabhängige 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 Abstütz fläche 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
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.
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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, sodass 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 sicherstellt sein muss, sind Ausgleichsmittel
vorgesehen, die eine Volumenänderung
des Druckraumes 23 ermöglichen, sodass
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.
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Die 2 zeigt
schematisch die Eingangswelle A1 mit der erfindungsgemäßen zweigeteilten Festscheibe 101b,
bestehend aus den beiden Scheibenteilen 180, 181.
Diese erfindungsgemäße Anordnung
ist prinzipiell für
jedes Kegelscheibenumschlingungsmittelgetriebe mit einer hydraulischen
Betätigung
der Wegscheiben in vorteilhafter Weise anwendbar, wobei die Festscheibe 101b auf
der Eingangsseite des primären
Kegelscheibenpaars und/oder als Festscheibe des sekundären Kegelscheibenpaars
zur Anwendung kommen kann.
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In dem gezeigten Ausschnitt der 2 wird der Aufbau und die
Funktion der geteilten Festscheibe 101b am Beispiel der
eingangsseitigen Welle A1 in Verbindung mit dem primären Kegelscheibenpaar 101 mit
der axial mittels der Kolben-/Zylindereinheit 104 verlagerbaren
Wegscheibe 101a und der besagten Festscheibe 101b.
In 2 sind das Umschlingungsmittel
und die unteres Hälfte
der Wegscheibe samt Kolben-Zylindereinheit nicht dargestellt. Es
wird hierbei auf die Darstellung in 1 verwiesen.
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Das axial fest auf der Welle 1a angeordnete erste
Scheibenteil 180 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als separates
Bauteil ausgebildet und auf einem Bund 182 aufgenommen,
der einen radial erhöhten
Bord 183 aufweist und als Axialanschlag für das erste
Scheibenteil 180 dient. Dieses ist vorteilhafterweise aufgeschrumpft,
kann jedoch zusätzlich oder
alternativ mit der Welle A1 verschweißt, verstemmt, verzahnt, verklebt
oder in ähnlicher
Weise verbunden sein. In vorteilhafter Weise ist das Scheibenteil
gegen eine axiale Verlagerung in Richtung zweites Scheibenteil 181 durch
die Mittel zur Gewährleistung
der Drehfestigkeit gesichert, zusätzliche Mittel können vorgesehen
werden.
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Das zweite Scheibenteil 181 ist
mittels einer Mitnahmeverzahnung 184 drehfest auf und axial
verlagerbar auf der Welle A1 aufgenommen, wobei vorteilhafterweise
die Mitnahmeverzahnung 184 und die Mitnahmeverzahnung 161 bezüglich des
Verdrehspiels aufeinander abgestimmt, sodass insbesondere während auftretender
Lastwechsel beim Wechsel von Zug auf Zug- und Schubbetrieb das Umschlingungsmittel
durch unterschiedliches Verdrehspiel der beiden Teile 161, 184 nicht
schräg,
das heißt
nicht im rechten Winkel zwischen Laufrichtung des Umschlingungsmittel
und Rotationsachse der Welle A1, eingezogen wird, was das Verschleißverhalten
von Umschlingungsmittel und/oder Kontaktflächen der Kegelscheibenpaare 101 negativ
beeinflussen könnte.
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Das zweite Scheibenteil 181 ist
axial begrenzt verlagerbar, indem es in Richtung erstes Scheibenteil 181 auf
dieses aufläuft
und in entgegengesetzte Richtung von einem auf die Welle A1 mittels Schrumpfsitz 185a aufgebrachten
Anschlag 185 begrenzt wird. Als Anlageflächen des
zweiten Scheibenteils 2 gegenüber dem ersten Scheibenteil 180 dienen
axial erweiterte Ansätze 186a, 186b, 186c, die
jeweils im Bereich des radial äußeren, radial
inneren und einem mittleren Umfang des ersten Scheibenteils 180 am
zweiten Scheibenteil 181 angebracht sind. Die Ansätze 186a, 186b, 186c sind
vorzugsweise ringförmig,
da sie so in einfacher Weise spanabhebend gefertigt sein können. Für spezielle Ausführungsformen
können
auch ringsegmentförmige
oder über
den Umfang verteilte punkförmige
Ansätze
vorgesehen werden. Die beiden Scheibenteile 180, 181 sowie
die Welle A1 können
gegenüber
einer einteiligen Ausführung
jeweils bezüglich
der Materialwahl und Materialbehandlung entsprechend ihrer Verwendung
ausgewählt
werden, beispielsweise kann die Welle aus Stangenmaterial gefertigt
und gehärtet
sein, das Scheibenteil 181 kann zur Optimierung der Laufflächen 181a carbonitriert
und/oder auf andere Weise oberflächenvergütet sein,
beide Scheibenteile können
Schmiedeteile sein und/oder spanabhebend bearbeitet und/oder mittels
Schleifverfahren endbearbeitet sein.
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Die beiden Scheibenteile 180, 181 sind
radial außen
gegeneinander abgedichtet und schließen in sich eine Kammer 187 ein,
die bei ringförmiger
Ausbilder des Anschlags 186b in zwei Ölpolster 187a, 187b geteilt
ist, die durch einen schmalen Spalt 187c voneinander getrennt
sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
weist das Scheibenteil 181 am Außenumfang einen axial in Rich tung
Scheibenteil 180 gerichteten Ansatz 181b auf,
der den axialen Umfang des Scheibenteils 180 radial überdeckt
und einen Dichtring 188 enthält, der auf dem Außenumfang
des Scheibenteils 180 abdichtet.
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Die Kammer 187 wird über die
in der Welle A1 vorgesehene Hohlbohrung 158 und über eine
mit dieser verbundene radiale Bohrung 157 mit Druckmedium
einer nicht gezeigten Druckregelanlage mit einer Druckversorgungseinrichtung
wie Pumpe zur Beaufschlagung der Kolben-Zylindereinheit 104 versorgt,
die aus der gleichen Hohlbohrung 158 über die mit dieser in Verbindung
stehenden radialen Bohrung 136 mit Druckmedium versorgt
wird. Eine weitere radiale Bohrung 141 dient zur Schmierung
der Mitnahmeverzahnung 184.
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Der sich in der Kammer 187 einstellende Druck
ist vorteilhafterweise derselbe, wobei die für den hydraulischen Druck wirksamen
Flächenverhältnisse
der Wegscheibe 101a und des Scheibenteils 181 so
abgestimmt sein können,
dass in beiden Kammern eine Druckwaage entsteht, die dafür sorgt,
dass während
des Betriebs des Getriebes das Scheibenteil 181 weder auf
den Anschlagring 185 noch auf das Scheibenteil 180 aufläuft und
dadurch eine Schwingungs- beziehungsweise Körperschallisolierung durch
das Druckmedium auftritt und über
das Scheibenteil 180 praktisch kein Körperschall auf die Welle A1 übertragen
wird. Es versteht sich, dass bei der Wahl anderer Flächenverhältnisse
oder zwischengeschalteten Drosseln oder Druckregeleinrichtungen vorteilhafte
Abstimmungen erzielt werden, bei denen das Scheibenteil 181 in
Abhängigkeit
vom von der Druckregelanlage bereitgestellten Druck die Axialverlagerung
von Scheibenteil 181 und Wegscheibe 101a relativiert
werden kann. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Scheibenteil
erst bei höherem
Druck, der mit der Drehzahl der Eingangswelle A1 korreliert sein
kann, von dem Scheibenteil 180 abhebt oder vor Erreichen
des Maximaldrucks bereits am Anschlagring 185 anliegt.
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Es versteht sich weiterhin, dass
eine zweigeteilte Festscheibe im Sinn der vorliegenden Erfindung
auch für
Doppelkolbensystemen entsprechend der 1 und
bei leistungsverzweigten Getrieben in vorteilhafter Weise angewandt
werden kann.