Die Erfindung betrifft Getriebe, wie stufenlos einstellbares
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, mit einem ersten Kegelscheibenpaar und
einem zweiten Kegelscheibenpaar mit jeweils einer axial verlagerbaren und einer
axial feststehenden Kegelscheibe und einem zur Drehmomentübertragung
zwischen diesen Kegelscheibenpaaren angeordneten Umschlingungsmittel.
Solche Getriebe sind beispielsweise durch die DE-OS 195 44 644 bekannt
geworden.
Weiterhin ist nach dem Stand der Technik, beispielsweise in der US 5 649 457,
für derartige Getriebe eine Parksperre bekannt, bei der eine manuell betätigte
Klinke auf ein drehfest auf der Achse des abtriebsseitigen Scheibensatzes
befestigtes Zahnrad 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 d er verlagerbaren
Kegelscheiben bilden, derart erreicht, daß zumindest einzelne kreisringförmige
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 Elementes 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.
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung, ein Getriebe der eingangs
beschriebenen Art in der Funktionsweise zu verbessern, dadurch gelöst, 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 mechanische 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 Tellerfedern 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, 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.
Anhand der Fig. 1 bis 7 sei die Erfindung beispielhaft und anhand von
Ausführungsbeispielen ohne Beschränkung der Allgemeinheit näher erläutert.
Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein teilweise dargestelltes Getriebe, wie
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe,
Fig. 2 einen Ausschnitt eines Kegelscheibenpaares im Schnitt,
Fig. 2a einen Ausschnitt der Fig. 2,
Fig. 3 einen Ausschnitt eines Kegelscheibenpaares im Schnitt,
Fig. 4 einen Ausschnitt eines Kegelscheibenpaares im Schnitt,
Fig. 5 einen Ausschnitt eines Kegelscheibenpaares im Schnitt,
Fig. 6 einen Schnitt durch ein teilweise dargestelltes Getriebe mit
einer schematisch dargestellten Feststelleinrichtung
und
Fig. 7 eine schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel einer
Feststelleinrichtung in Ansicht.
Die in der Fig. 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-/Zy
lindereinheit 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-OS 40 36 683 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 Fig. 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-/Zy
lindereinheiten 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.
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 gemein
samen 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 strich
liert 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 Langsa
me. 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. Führungs
bereich 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 Ver
bindung 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 Druck
mittelpolsters 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 übersetzungs
abhängige 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 sicherstellt 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 vor
gesehenen 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 Ge
triebeübersetzung 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 Kegelschei
bengetriebes 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 Über
setzungsverhältnisses 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 Durch
rutschen der Kette zumindest bei bestimmten Betriebszuständen bzw.
Übersetzungsbereichen des Kegelscheibengetriebes vermieden bzw. wenigstens
reduziert werden.
Bei der in Fig. 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-OS 42 34 294 beschrieben ist, in Abhängigkeit einer
Übersetzungsänderung in radialer Richtung entlang der mit diesen
zusammenwirkenden Abwälzrampen bzw. Abwälzbahnen verlagerbar sein.
Bei der beschriebenen Ausführungsform gemäß Fig. 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 Fig. 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 Fig. 2 zeigt in einem Halbschnitt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen
Getriebes 100, wobei das Antriebszahnrad 115 in Anlehnung an die Konstruktion
der Fig. 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 gebildete
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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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-/Zy
lindereinheit 211, wobei der Zylinder durch die Elemente 220, 230 gebildet ist.
Innerhalb des Druckraumes 214 ist ein Kraftspeicher, wie bereits oben zu Fig. 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 Fig. 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, sind. 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 Fig. 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 Fig. 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-/Zy
lindereinheit 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 Fig. 6 zeigt ein Kegelumschlingungsmittelgetriebe 200, das ähnlich mit dem
in Fig. 1 gezeigten Getriebe 10 ist und dort bereits eingehend beschrieben
wurde. Im Unterschied dazu weist unter anderem das Getriebe 200 eine
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 Fig.
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 Fig. 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 210 durch die Schraubenfeder unterstützt oder die
Spiralfeder 226 rückt die Feststelleinrichtung 201 ohne Zutun des Aktors 213 bei
entsprechender Auslegung der Federkonstante aus. 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 Formulierungsvor
schläge 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 rück
bezogenen 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 Kom
binationen 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 Verfahrens
schritten 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.