DE2650495A1

DE2650495A1 - Veraenderliche keilriemenuebertragung

Info

Publication number: DE2650495A1
Application number: DE19762650495
Authority: DE
Inventors: P H Van Deursen; H H J Ludoph
Original assignee: Van Doornes Transmissie BV
Current assignee: Bosch Transmission Technology BV
Priority date: 1975-11-06
Filing date: 1976-11-04
Publication date: 1977-05-12
Also published as: NL177770C; BE847957A; IT1071822B; NL7513019A; FR2330920B1; US4143558A; NL177770B; FR2330920A1; GB1517667A

Description

VAIi DOORIiE¹S TRANSMISSIE B. V. ,

Dr. Hub van Doorneweg 120, TiIburg, Niederlande.

"Veränderliche Keilriemenubertragung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine stufenlos veränderliche Uebertraguri£, versehen mit einem endlosen Uebertragungsorgan und mindestens einer V-förraigen Riemenscheibe, bei der mindestens eine Scheibenwange fest mit einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit verbunden ist, durch die diese Scheibenvange in axialer Richtung verschiebbar ist, wobei die Zylinder-Kolben-Einheit mit einer Druckkompensationskammer versehen ist, zum kompensieren von Drueksteicerungen im Zylinderraum infolge von Zentrifugalkräften, welche Druckkonipensationskammer durch eine Einfüllöffnung mit Flüssigkeit aus dem Zylinderrauiri versehen werden kann. Das endlose Uebertragungsorgan kann z.B. ein Keilriemen sein. In der Beschreibung wird immer auf einen Keilriemen Bezug genommen worden.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DT-PS 2.118.083 bekannt. In dieser PS werden einige Ausführungsformen eines mit einer Scheibenwange integral verbundenen Zylinders beschrieben, wobei der Kolben fest mit der Scheibenwelle verbunden ist und eine Einfüllöffnung aufweist, die den Zylinderraum znit dem

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Korapensationsraum verbindet. Der Kolben bildet dabei die Trennwand zwischen dem Zylinderraum und der Kömpensat ionskaramer". Durch eine Aenderung der Queroberfläche der Kompensationskammer kann nach V.⁷ahl eine Unter- oder Ueberkompensation oder aber eine vollständige Kompensation erreicht werden.

Ein Jiachteil einer solchen. Vorrichtung besteht darin, dass Energieverluste auftreten durch die Anwesenheit eines kontinuierlichen Flüssigke its stromes aus dem Zylinderraum durch die Einfüllöffnung zur Kqmpensationskammer und aus dieser nach aussen, um in der Kompensationskammer trotz des wechselnden Inhalts eine vollständige Plüssigkeitsfüllung aufrechtzuerhalten, deren Druck nahe der Rotationsachse gleich dein Umgebungsdruck ist. Die Grosse dieses FlüssigkeitsströHies ist von dem durch die Flüssigkeitszufuhr zum Zylinderraum erzeugten Druck im Zylinderraum (der eine Kneifkraft zwischen den Scheibenwangen zur Folge hat) und der Abmessung der Einfüllöffnung abhängig. Bei raschen Äenderungen des Relativabstandes zwischen den Scheibenwangen muss die Einfüllöffnung gross sein, insbesondere wenn diese mit geringer Kneifkraft zwischen den Scheibenwangen, d.h. mit niedrigem wirksamen Ueberdruck im Zylinderraum, verbunden sein soll. Die Grosse des Flüssigkeitsstromes durch die Kompensationskammer ist maximal, wenn, eine maximale Kneif kraft ausgeübt werden soll, wobei dann auch die Energieverluste pro Menge aus dem Zylinderraum geströmter Flüssigkeit durch den hohen Ueberdruck im Zylinderraum maximal ist. Dies erfordert eine erhebliche zusätzliche Leistung der Flussigkeitszufuhrpumpe, um den Zylinderraum trotz der Ausströmung durch die Einfüllöffnung auf dem richtigen Druck zu halten.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer stufenlos veränderlichen Keilriemenübertragung, wobei die erforderliche Leistung der Flüssigkeitspumpe zur Steuerung und Erregung der veränderlichen Keilriemenübertragung erheblich niedriger sein kann.

Dazu sind erfindungsgemäss Mittel vorgesehen, die Einfullöffnung ganz oder teilweise a"bzuschliessen.

Gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal können die Mittel die Einfüllöffnung abhangig von der Drehzahl der Riemenscheibe absehliessen. Bei niedriger Drehzahl ist die Drucksteigerung infolge von Zentrifugalkräften der Flüssigkeit im Zylinderraum gering (diese Drucksteigerung ist proportional der zweiten

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Potenz der Drehzahl), so dass auf Kompensation derselben ohne grosse Schwierigkeiten verzichtet werden kann. Niedrige Drehzahlen kommen im allgemeinen bei einem grossen Laufdurchmesser des Keilriemens vor. Wenn es sich ausserdem um eine sekundäre Riemenscheibe einer Uebertragung mit im wesentlichen konstantem eingehendem Moment handelt, ist bei grossem Lauf durchmesser des Keilriemens die Umfangskraft zwischen.dem Keilriemen und den Scheibenwangen am grossten, wodurch die Kheifkraft gross sein muss und also Flüssigkeit mit hohem Druck dem Zylinder zugeführt werden muss- Ohne Abschluss der Einfüllöffnung sind die Energieverlusten infolge des Flüssigkeitsstromes durch die Kompensationskammer unter diesen Bedingungen maximal.

Ist aber eine vollständige Kompensation erforderlich, so wird unter diesen Bedingungen Schon eine geringe Durchlass oberfläche der Einfüllöffnung zur wirksamen Kompensation reichen. Der Druck im Zylinderraum ist nämlich gross, um die grosse Kneifkraft erzeugen zu können, so dass trotz des geringen Durchlasses genügend Flüssigkeit durch die Einfüllöffnung strömen wird.

Gemäss einem anderen Erfindungsmerkmal können die Mittel die Einfüllöffnung abhängig von dem Eelativabstand der Seheibenwangen abschliessen. Die niedrigen Drehzahlen werden im allgemeinen bei einem grossen Laufdurchmesser des Keilriemens erzeugt, was einem geringen Abstand zwischen den Scheibenwangen

entspricht. . '

Ein baulich einfacher Abschluss kann erreicht werden, wenn zwischen dem Zylinderraum und der Kompensationskammer eine, axiale Bohrung vorgesehen ist, in der gemäss einem.weiteren Erfindungsmerkmal ein axial verschiebbares Steuerorgan angeordnet ist, das eine Ausnehmung zum Bilden der Einfüllöffnung aufweist. Die Ausbildung kann daljei derart beschaffen sein, dass eine der Scheibenwangen integral mit dem Zylinder der Zylinder-Kolben-Einheit verbunden ist, wobei der Kolben den Zylinderraum von der Druckkompensationskammer trennt und mit einer axialen Bohrung versehen ist und wobei gemäss einem Erfindungsmerkmal das Steuerorgan zum Zylinder fixiert, ist. Wenn der Relativabstand zwischen den Scheibenwangen gross ist, wobei der Kolben sich in axialer Richtung zum Zylinder verschoben:hat, wird.über.die.Ausnehmung im Steuerorgan eine Einfüllöffnung geschaffen sein, wahrend .beim Kleinerwerden des Relativabstandes zwischen den Scheibenwangen der. Zylinder, und also das Steuerorgan, sich axial zum Kolben verschiebt, wodurch die Einfülloffnung entweder allmählich verkleinert oder plötzlich beim Passieren eines gewissen Standes abgeschlossen wird.

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Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, einen Volumenstrom zur Kompensationskammer zu erzeugen, wenn die Kneif kraft unmittelbar vom Laufdurchiiiesser abhängig ist. Eine bestimmte Kneifkraft entspricht dann einem bestimmten wirksamen Druck im Zylinderraum und ebenfalls einem bestimmten Stand des Steuerorgans zum Kolben.

Selbstverständlich ist es möglich, das von der Drehzahl und das vom Relativabstand der Scheibenwangen abhängige Mass des Abschlusses der Einfüllöffnung zu kombinieren, entweder diese oder jede dieser Anordnungen mit einem von der Druckdifferenz zwischen dem Zylinderraum und der Kompensationskammer abhängigen Mass des Abschlusses zu kombinieren, z.B. durch ein federbelastetes Ventil. Diese letzte Steuerung ist, wie klar sein dürfte, vom wirksamen Druck in der Kompensationskammer mit abhängig. Bei höherem Kompensationsdruck wird das federbelastete Ventil sich schliessen und werden die Energieverluste auf ein Mindestmass beschränkt.

Zur Klarstellung der Erfindung werden unter Hinweis auf die Zeichnung einige Ausführungsbeispiele einer Riemenscheibenanordnung beschrieben.

Die Figuren 1, 2, 3 und h zeigen schematisch in teilweisem Schnitt eine Riemenscheibe, deren eine Wange integral mit einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit verbunden ist. Entsprechende Teile sind in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen angegeben.

Die Figuren zeigen alle eine Scheibenwange 1, die fest mit einer Welle 2 verbunden ist. Die Scheibenwange 1 zeigt eine konische Innenfläche 3. Eine zweite Scheibenwange U. ist gegen Rotation fixiert und.auf der Welle 2 axial verschiebbar angeordnet. Diese Befestigung kann beispielweise durch eine Keilbahn erfolgen. Die Scheibenwange h zeigt, ebenfalls eine konische Innenfläche 5· Ueber die durch die zwei Scheibenwangen 1 und k gebildete V-förmige Riemenscheibe kann ein Keilriemen 6 laufen.. Der Laufdurchmesser des Riemens.6 ist abhängig vom Relativabstand der Scheibenwangen 3» h. Bei geringerem Relativabstand wird.der Laufdurchmesser grosser (wie in den Figuren mit einer Strichlinie angegeben).

Die Scheibenwange U ist integral mit der Zylinderwand T verbunden, die sich koaxial um die Welle 2 erstreckt und einen Zylinderraum 8 umschiiesst. Der

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ZylinderrauEL 8 ist durch einen Kolben 9 abgeschlossen und ist ringförmig. Der Kolben 9 ist fest auf der Welle 2 befestigt.

Die Welle 2 weist eine koaxiale Bohrung 10 auf, die über eine radiale Bohrung

11 mit dem Zylinderraum 8 in Verbindung steht. Ueber die Bohrung 10, 11 kann Flüssigkeit unter Druck dem Zylinderraum 8 zugeführt -werden, so dass der Zylinderraum 8 unter Druck zu stehen kommt und die Scheibenwange k zur Scheibenwange 1 geschoben wird. Dadurch entsteht eine Kneifkraft auf den Riemen 6, die sowohl den Laufdurchmesser des Keilriemens 6 als auch die Spannkraft im Riemen beeinflusst.

Weil die Zylinder-Kolben-Einheit, wie die Riemenscheibe, einer Rotation unterworfen wird, wird in der Flüssigkeit im Zylinderraum 8 ein zusätzlicher Druck aufgebaut, der proportional dem Quadrat der Drehzahl ist. Dieser zusätzliche Druck hat eine zusätzliche Kneifkraft zur Folge, die sehr ungewünscht sein kann. Die hohen Drehzahlen werden nämlich im allgemeinen bei einem kleineren Laufdurchmesser des Keilriemens auftreten, wobei die Kneifkraft verhältnismässig klein sein kann. . -

Zur Kompensation des zusätzlichen Druckes im Zylinderraum 8 .infolge von Zentrifugal kraft en ist eine ringförmige Kompensationskammer 12 vorgesehen, die durch den Kolben 9» die Zylinderwand T und eine von der Zylinderwand T einwärts gerichtete Abschlussplatte 13, die z.B. mit Bolzen an der Zylinderwand 7 befestigt ist, umschlossen wird. Die Kompensationskammer 12 ist über einen Ringspalt 1^ zwischen dem Innenumfang der Abschlussplatte 13 "und einem axial gerichteten Teil 15 des Kolbens 9 mit der Umgebung verbunden. Die Abmessung des Spaltes lh ist so gross, dass der Druck in der Kompensationskammer

12 nahe dem Spalt lh im wesentlichen gleich dem Umgebungsdruck ist, so dass der Druck in der Kompensationskammer. 12 bei Rotation der Zylinder-Kolben-Einheit iia wesentlichen nur aus den Zentrifugalkräften folgt. Dieser Druck in der Kompensationskammer hat eine Verringerung der Kneifkraft zur Folge und kompensiert daher wenigstens teilweise den zusätzlichen Druck im Zylinderraum.

Die Flüssigkeitszufuhr zur Kompensationskammer 12 erfolgt aus dem Zylinderraum 8. In den in den Figuren wiedergegebenen vier Ausführungsbeispielen werden verschiedene Weisen der Flüssigkeitszufuhr zur Kompensationskammer angewendet .

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Gemäss Fig. 1 ist der Kolben 9mit einer axialen Bohrung versehen, in der ein Steuerorgan 16 verschiebbar angeordnet ist. Das Steuerorgan 16 weist einen Kanal 17 auf,der mit dem Zylinderraum 8 in Verbindung steht. In der in Fig. 1 wiedergegebenen Stellung mündet der Kanal 17 in die Kompensationskammer 12, so dass Flüssigkeit aus dem Zylinderraum 8 zur Kompensationskammer strömen kann. Das Steuerorgan 16 ruht sowohl gegen'die Scheihenwange k als auch gegen die Abschlussplatte 13» Beim Verkleinern des Relativabstandes der Scheibenwangen 1, k wird das Steuerorgan durch die Bohrung schieben, wodurch in einem bestimmten Augenblick die Mundung des Kanals 17 in die Kompensationskammer abgeschlossen wird. Wenn dabei der Füllungsgrad der Kompensationskamnier sodann dadurch verringert wird,.dass Flüssigkeit aus dem Spalt I^ wegströmt, wird die Kompensationswirkung geringer werden, aber werden keine Flüssigkeitsverluste aus dem Zylinderraum auftreten.

Das Steuerorgan 16 kann auch mit einer oder mehreren axialen Nuten an der Aussenfläehe versehen werden. Durch Ausbildung dieser Nuten mit veränderlicher Tiefe ist es möglich,- die Durchströmungsoberfläche für die Flüssigkeit _Λ die vom Zylinderraum zur Kompensationskammer strömt, vom Relativabstand der Scheibenwangen 1, k abhängig zu machen. .

Nach Fig. 2 ist eine Ausnehmung 18 in der Zylinderwand 7 vorhanden. Diese Ausnehmung kann aus einer axialen Nut, einer Anzahl, axialer Nuten oder einer ringsum angeordneten Ausnehmung bestehen. Ebensowie beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. T ist beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 die Flüssigkeitszufuhr aus dem Zylinderräum 8 zur Kompensationskammer abhängig vom Relativ— abstand der Scheibenwangen 1, h.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Flüssigkeitszufuhr zur Kompensationskammer im wesentlichen abhängig von der Drehzahl. Im axialen. Teil 15 des Kolbens 9 ist ein federbelastetes Ventil 19 vorgesehen. Bei genügend hoher Drehzahl wird das Ventil durch die Zentrifugalkraft geöffnet, so dass die Flüssigkeit zugeführt werden kann. Dadurch, dass das Ventil .verhältnismässig schwer und die Feder verhältnismässig starr ausgebildet wird, kann der Einfluss der Druckdifferenz zwischen dem Zylinderraum und der Kompensationskam-Bier verringert werden. ..

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. k ist die Flüssigkeitszufuhr sowohl vom Relativabstand der Scheibenwangen (vgl. Fig.,1) als auch von der Druckdiffe-

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renz zwischen dem. Zylinderraiim 8 und der Kompensationskammer 12 abhängig. Dadurch werden keine Energieverluste auftreten, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Zylindex-raum und der Kompensationskammer unter einen "bestimmten Wert gesunken ist. Das Steuerorgan 16 in Fig. k ist fest in der Abschlussplatte 13 angeordnet, z.B. in diese geschraubt.

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Claims

AKSPRUECHE

( 1. ^Stufenlos veränderliche Uebertragung, versehen mit einem endlos Uebertragungsorgan und mindestens einer V-förmigen Riemenscheibe, "bei der mindestens eine Scheibenwange fest mit einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit verbunden ist, durch die diese Scheibenwange in axialer Richtung verschiebbar ist, wobei die Zylinder-Kolben-Einheit mit einer Druckkompensationskammer versehen ist, zum Kompensieren von Drucksteigerungen im Zylinderraum infolge von Zentrifugalkräften, welche Druckkompensationskammer durch eine Einfüllöffnung mit Flüssigkeit aus dem Zylinderraum versehen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die Einfüllöffnung ganz oder teilweise abzuschliessen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die Einfüllöffnung abhängig von der Drehzahl der Riemenscheibe abzuschliessen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die Einfüllöffnung abhängig vom Abstand zwischen den Scheibenwangen abzuschliessen.
h. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der zwischen dem Zylinderraum und der Kompensationskammer eine axiale Bohrung angeordnet ist, gekennzeichnet durch ein axial durch die Bohrung verschiebbares Steuerorgan, das mit einer Ausnehmung zum Bilden der Einfüllöffnung versehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch k_y bei der eine der Scheibenwangen integral mit dem Zylinder der Zylinder-Kolben-Einheit verbunden .ist, wobei der Kolben den Zylinderraum von der Druckkompensationskammer trennt und wobei der Kolben eine axiale Bohrung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerorgan zum Zylinder fixiert ist.

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