DE2200569C2 - Scheibensatz für Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit hydrostatischer Axialabstützung der festen Kegelscheibe - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen oder mehrere Scheibensätze eines stufenlos einstellbaren Kegeltcheibenumschlingungsgetriebes, bei dem die an- und abtriebsseitigen Anpreßkräfte zumindest teilweise mit Druckflüssigkeit erzeugt werden, die von der Druckflüssigkeit beaufschlagten Stirnflächen der axialbeweglichen Kegelscheiben als umlaufende Stellkolben wirken, die axialbeweglichen und die axialfesten Kegelscheiben gegenüber der die Kegelicheiben tragenden Welle unter bestimmten Bedingungen eine begrenzte Relativdrehbewegung ausführen und die axialfeste Reibscheibe eine diese Relativdrehung erlaubende mechanische Abstützung aufweist.

Bei Getrieben dieser Gattung üben die Kegelscheiben gegenüber der Welle funktionsbedingt eine Relativdrehbewegung aus. Dies sind Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, bei denen die Anpreßkraft der Kegelscheiben gegen das Umschlingmittel hauptsächlich^ mechanisch durch schraubenförmige Kurvenbahnen, die die Umfangskraft in Axialkraft umsetzen, bewirkt wird. Die Kegelscheiben drehen sich bei diesen Getrieben auf der Welle in Abhängigkeit von der jeweiligen Getriebeübersetzung, d. h. von der jeweiligen axialen Lage der beweglichen Kegelscheibe. Zu dieser Gattung gehören auch Getriebe, deren Anpreßkraft hauptsächlich hydraulisch bewirkt wird. Ferner solche, deren Drehmomentübertragung von den Kegelscheiben auf die Welle, oder bei Kraftrichtungswechsel von der Welle auf die Kegclscheiben, durch Reibschluß erfolgt.

Bei diesen Getrieben also, bei denen die Kegelscheiben funktionsbedingt relativ zur Welle eine Drehbewegung ausführen müssen, ist die Axialabstützung der axialfesten Kegelscheibe v/egen der bei Reibgetrieben außerordentlich hohen spezifischen Anpreßkräfte schon immer problematisch gewesen. Die Wälzkörper arbeiten sich in ihre Wälzbahnen ein, wenn längere Zeit in derselben Übersetzungsstellung gefahren wird, wobei ja bekanntlich keine Relativdrehung der Kegelscheiben gegenüber der Welle stattfindet. Sind erst kleine Vertiefungen in die Wälzbahnen eingearbeitet, so bleiben die Wälzkörper darin liegen. Funktionsstörungen, Spurversatz des Umschlingungsmittels sind die Folgen. Durch den dann entstehenden Schrägzug kann es alsbald zum Bruch des Umschlingungsmittels kommen.

Besonders Getriebe, bei welchen durch schraubenförmige Kurvenbahnen eine !astproportionale Anpressung erfolgt, sind hierdurch gefährdet. Kürzeste Überlaststöße, die ja bekanntlich selbst von Rutschkupplungen nicht abgebaut werden, gehen voll durch das ganze Getriebe und belasten alle Bauteile um ein Vielfaches der normalen Dauerlastwerte. Dadurch werden die Wälzkörper in ihre Wälzbahnen geradezu eingehämmert.

Werden die Umfangskräfte zwischen den Kegelscheiben und der sie tragenden Welle durch Reibkörper übertragen, so ist die Dimensionierung der Reibkörper schwierig. Die spezifischen Flächenpressungen sind für die in Frage kommenden Reibwerkstoffe wegen der relativ hohen Anpreßkräfte zwischen in öl laufenden Kegelscheiben und Umschlingungsmittel zu hoch.

Ein weiterer, sehr schwerwiegender Nachteil der mechanisch fest abgestützten, also metallisch fest anliegenden Kegelscheibe liegt in ihrem Schwing-, Reib- und Verschleißverhalten gegenüber der axialbeweglichen Kegelscheibe. Die mechanisch fest anliegende Kegelscheibe wird bei Betrieb ständig mit Kettengliederfrequenz erregt und in Schwingungen versetzt. Durch ungenügende Dämpfung senkt die Schwingungsamplitude dieser axialfesten Kegelscheibe den Reibwert und erhöht dabei den Verschleiß gegenüber der axialbeweglichen Kegelscheibe. Die axialbewegliche Kegelscheibe mit dem an sie direkt angrenzenden Stelldruckraum wird hingegen gut gedämpft. Hohe Frequenzen werden allein schon durch die Anwesenheit der Druckflüssigkeit im Stelldruckraum gedämpft. Niedrige Frequenzen dadurch, daß die axialbeweglichen Kegelscheibe auch kleinste Axialwege ausführen kann. Hierdurch ergeben sich also beträchtliche Unterschiede in dem Schwing-, Reib- und Verschleißverhalten zwischen axialfester und axialbeweglicher Kegelscheibe.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, diese beträchtlichen Mangel an Getrieben der eingangs erwähnten Gattung abzustellen oder wenigstens zu mildern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die axialfeste Reibscheibe neben der mechanischen Axialabstützung über Wälz-, Gleit- oder Reibkörper auch

durch Druckflüssigkeit, die die wirksame Stirnfläche der axialfesten Reibscheibe unmittelbar oder mittelbar beaufschlagt, abgestützt ist.

Durch diese Maßnahme werden die oben beschriebenen Mangel beseitigt oder wesentlich gemildert. Da in derartigen Scheibensätzen ohnehin Druckflüssigkeit vorhanden ist, wird mit geringem konstruktivem Aufwand eine wesentliche Verbesserung der Getriebe erzielt und eine größere Lebensdauer erreicht. Bezüglich der Schwing- und Dämpfungseigenschaften besitzt die axialfeste Kegelscheibe, nach den Erfindungsmerkmalen hydrostatisch abgestützt, ähnlich gute Verhältnisse wie die axialbewegliche Kegelscheibe, so daß beide Kegelscheiben gleiche Reibkraftanteile in Umfangsrichtung übertrage^ werden.

Vier Beispiele, bei denen gleiche Funktionsteile dieselbe Bezifferung aufweisen, werden dargestellt. Es zeigt

A b b. I einen Ausschnitt aus einem Scheibensatz, bei dem die Anpreßkraft hauptsächlich machanish durch schraubenförmige Kurvenbahnen erzeugt wird, mit hydrostatischer Entlastung der axialfesten Kegelscheibe,

A b b. 2 eine hydrostatische Entlastung der axialfesten Kegelscheibe mit außenliegender Steuerkante zur Axiallagensicherung,

A b b. 3 eine hydrostatische Entlastung der axialfesten Kegelscheibe mit innenliegender Steuerkante zur Axiallagensicherung,

A b b. 4 einen Ausschnitt aus einem Scheibensatz, bei dem die Anpreßkraft hauptsächlich hydraulisch erzeugt und die Drehmomentverbindung zwischen Kegelscheiben und Welle durch Reibkörper erfolgt, mit hydrostatischer Entlastung der axialfesten Kegelscheibe.

Einfachheitshalber wird in der Beschreibung die axialfeste Kegelscheibe Festscheibe und die axialbewegliche Kegelscheibe Wegscheibe genannt.

Mit der Welle 1 ist die Abstützscheibe 2 fest verbunden. Die Festscheibe 3 ist am" der Welle 1 drehbar und stützt sich axial über Wälz-, Gleit- oder Reibkörper 4 auf der Abstützscheibe 2 ab. Die Wegscbeibe5 ist mit der Fes?scheibe3 drehmomentverbunden, läßt sich jedoch axial auf dieser verschieben. Das Umschlingungsmittel 6 überträgt die Umfangskräfte zwischen den Scheibensätzen. Ebenfalls fest mit der Welle i ist der Dichtungsträger 7 verbunden. Die Wegscheibe 5 und der Dichtungsträger 7 besitzen schraubenförmige Kurvenbahnen oder Nocken 8, die die Umfangskraft in Axialkraft umsetzen und det. so Hauptanteil der Anpreßkraft gegen das Umschlingungsmittel 6 ausmachen. Die Druckflüssigkeit gelangt durch die Bohrung 9 der Welle 1 in den Stelldruckraum 10 und in den Entlastungsdruckraum 11, die von den Dichtungen 12 bzw. 13 abgedichtet werden. Im Betriebszustand eines solchen Scheibensatzes sind Stelldruckraum 10 und Entlastungsdruckraum Il mit Druckflüssigkeit gefüllt und stehen unter einem definierten Druck. Dieser Druck wirkt sowohl auf die dem Stelldruckruum 10 zugewandte Stirnflüche der Wegscheibe 5 wie auch auf die dem Entlastungsdruckraum Il zugewandte Stirnfläche der Festscheibe 3. Je nach der zu übertragenden I sistung erfolgt die abzustützende Axialkraft der Festscheibe 3 mehr oder weniger hydrostatisch. Die Reib-, Gleit- oder Wälzkörper 4 werden also nur durch einen geringen Teil der gesamten Abstützkraft belastet. Durch die Druckflüssigkeil im Enilastungsdruckraum 11 werden die Schwingungsamplituden der Festscheibe 3 wesentlich verringert, und das Reib- und Verschleißverhalten wird dem der Wegscheibe 5 weitestgehend angeglichen.

In Abb.2 wird der Druckflüssigkeitsdurchfluß durch den Entlastungsdruckraum 11 an Stelle der in A b b. 1 verwendeten Dichtung 13 von einem Steuerspalt 14 gedrosselt. Dar ;i wird die Axiallage der Festscheibe durch sehr kleine, dem Überdeckungsgrad der Steuerkanten entsprechenden Axialwege geregelt. Eine solche Lösung kann erforderlich werden, wenn die dem Stelldruckraum 10 zugewandte Stirnfläche der Wegscheibe 5 kleiner ist als die dem Entlastungsdruckraum 11 zugewandte Stirnfläche der Festscheibe 3. Bei einem bestimmten Flächenverhältnis dieser wirksamen Stirnflächen in Verbindung mit einer bestimmten zu übertragenden Leistung kann es zu einem Abheben der Festscheibe 3 von den Wälzoder Reibkörpern 4 kommen. Die Festscheibe 3 würde sich axial verschieben, wodurch das Umschlingungsmittel 6 einem Spurversatz zwischen den Scheibensätzen ausgesetzt wäre und durch Schrägzug alsbald zu Bruch gehen würde.

A b b. 3 zeigt funktionell keinen Unterschied zu der in Abb.2 dargestellten Lösung. Hier ist die axiallageregelnde Steuerkante 14 lediglich nach innen verlegt.

Unter bestimmten Bedingungen kann auch eine Kombination nach A b b. 2 und A b b. 3 vorteilhaft sein, bei der Zufluß und Abfluß durch Steuerspalte geregelt werden.

Schließlich zeigt A b b. 4 einen Scheibensatz, bei dem sowohl die Verstellkräfte wie auch der größte Teil der Anpreßkraft hydraulisch bewirkt werden. Die Drehmomentübertragung zwischen Welle 1 und den drehmomentverbundenen Kegelscheiben 3 und 5 erfolgt durch Reibschluß zwischen Festscheibe 3 und Abstützscheibe 2 mittels Reibkörper 4. Hierbei kann der Reibkörper 4 aus mehreren nebeneinanderliegenden Reiblamellen, was hkr nicht näher ausgeführt zu werden braucht, bestehen. Bei der Dimensionierung solcher Reibkörper kann durch die hydrostatische Axialkraftabstützung der Festscheibe 3 die spezifische Flächenpressung und der Verschleiß der Reibkörper klein gehalten werden, was als sehr vorteilhaft anzusehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Scheibensatz eines stufenlos einstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, bei dem die an- und abtriebsseitigen Anpreßkräfle zumindest teilweise mit Druckflüssigkeit erzeugt werden, die von der Druckflüssigkeit beaufschlagten Stirnflächen der axialbeweglichen Reibscheiben als umlaufende Stellkolben wirken, die axialbeweglichen und die axialfesten Reibscheiben gegenüber der die Reibscheiben tragenden Welle unter bestimmten Bedingungen eine begrenzte Relativdrehbewegung ausführen und die axialfeste Reibscheibe eine diese Relativdrehung erlaubende mechanische Axialabstützung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die axialfeste Reibscheibe (3) neben der mechanischen Axialabstützung über Wälz-, Gleit- oder Reibkörper (4) auch durch Druckflüssigkeit, die die wirksame Stirnfläche der axialfesten Reibscheibe (3) unmittelbar oder mittelbar beaufschlagt, abgestützt ist.

2. Scheibensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung des Entlastungsdruckraumes (11) durch die Reibkörper (4) selbst erfolgt.

3. Scheu ansatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung des Entlastungsdruckraumes I₁Il) na_h außen durch einen Steuerspalt (14) erfolge.

4. Scheibensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufluß der Druckflüssigkeit in den Entlastungsdruckraum (11) durch einen Steuerspalt (14) geregelt wird.

5. Scheibensatz nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Abdichtung des Entlastungsdruckraumes (11) nach außen wie auch der Zufluß der Druckflüssigkeit durch je einen Steuerspalt innen und außen erfolgt.