DE3028490A1 - Stufenlos einstellbares kegelscheibengetriebe - Google Patents
Stufenlos einstellbares kegelscheibengetriebeInfo
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Description
30284SG
PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. R. LEMCKE
DR.-ING. H. J. BROMMER -5~
AMALIENSTRASSE 28
KARLSRUHE 1
KARLSRUHE 1
P.I.V. Antrieb Werner Reimers Kommanditgesellschaft,
Industriestraße 3, 6380 Bad Homburg 1
Stufenlos einstellbares Kegelsche.ibengetriebe
Die Erfindung betrifft ein stufenlos einstellbares Kegelscheibengetriebe mit je zwei auf der An- und
Abtriebswelle angeordneten Kegelscheiben und zwischen diesen umlaufendem Übertragungsmittel, wobei auf jeder
Welle eine der auf der Welle axial verschiebbaren, jedoch mit der Welle wenigstens mittelbar drehverbundenen
Kegelscheiben als axial verschiebbarer, mit der Welle umlaufender Druckzylinder eines wellenfesten
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Kolbens ausgebildet ist, dem das Druckmittel zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Getriebeübersetzung
von einem Vierkanten-Steuerschieber zugeteilt wird, der\uber einen Stellhebel mit einer der axial
verschiebbaren Kegelscheiben in Verbindung steht, während die beiden anderen Kegelscheiben gegenüber
der Welle axial fest und drehfest abgestützt sind, wobei zur lastabhängigen Erzeugung der Anpreßkräfte
wenigstens auf einer Getriebewelle neben der festen Kegelscheibe ein Fünler für das dort übertragene Drehmoment
angeordnet ist, dem das Druckmittel mit der auf der eigenen oder der gegenüberliegenden Welle im
dortigen Zylinder-Kolben-Aggregat zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Übersetzung herrschenden
Druck zuströmt und der durch eine drehmomentabhängige Relativbewegung wenigstens zv/eier Ventilteile eines
Ventils zueinander einen drehmomentabhängigen, hydraulischen Druck erzeugt und die erforderliche,
lastabhängige, hydraulische Anpreßkraft bestimmt, und wobei der Fühler als drehmomentabhängige,
mit einander gegenüberstehenden Anpreßkurven und dazwischen eingelegten Wälzkörpern arbeitende Anpreßeinrichtung
ausgebildet ist, deren der festen Kegelscheibe abgewandter, die eine Hälfte der Anpreßkurven
aufweisender, erster Ring auf der Welle axial fest abgestützt und mit ihr drehverbunden ist
Derartige KegelScheibengetriebe sind durch die DE-OS
28 46 580 bekannt. Diese Druckschrift zeigt anhand
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-Jf-
von Beispielen auch - und das gilt gleichermaßen für den nachfolgend beschriebenen Erfindungsgegenstand -,
daß der Drehmomentfühler unterschiedlich angeordnet sein kann, je nachdem, welche Anforderungen gerade
an das Getriebe gestellt werden. Der übliche Fall, der im Zusammenhang mit der nachfolgend beschriebenen
Erfindung ausschließlich verwendet wird, ohne daß dadurch die Erfindung beschränkt sein sollte, besteht
darin, daß der Drehmomentfühler auf der Antriebswelle
des Getriebes sitzt und mit dem im abtriebsseitigen Zylinder-Kolben-Aggregat des Getriebes herrschenden
Druckmitteldruck beaufschlagt ist. Andere Bauformen bestehen darin, daß der Fühler auf der Abtriebswelle
sitzt und mit dem abtriebsseitigen hydraulischen Druck belastet ist oder daß der Fühler auf der Antriebswelle
sitzt und mit dem antriebsseitigen hydraulischen Druck belastet ist oder daß auf jeder der Wellen ein Drehmomentfühler
unter der Belastung des an seiner Welle herrschenden hydraulischen Druckes sitzt, wobei darm
jedoch unter den in der DE-OS genannten Bedingungen einer der Drehmomentfühler jeweils unwirksam ist.
Der bekannte Drehmomentfühler ist insbesondere derart ausgebildet, daß die ihm zugeordnete Festscheibe den
Getriebes eines der Ventilteile zur lastabhängigen Erzeugung der Anpreßkraft bildet oder betätigt. Dies
hat jedoch zur Folge, daß die Festscheibe quer zur Laufrichtung des Übertragungsmittels (Kette) um den
der Ventilsteuerung dienenden Betrag hin- und herver-
30284S0 Jt- -*- "11
schoben wird, was zu einem entsprechenden Spurversatz des Übertragungsmittels führt, der ^e nach Anwendungsfall und Belastung des Getriebes nachteilig und daher
unerwünscht sein kann. Dabei brauchte dann auch die Lagerbasis für die Festscheibe nicht so breit wie im
bekannten Falle zu sein.
Darüber hinaus baut der bekannte Drehmomentfühler in Axialrichtung des Getriebes verhältnismäßig groß und
hat zahlreiche Einzelteile.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, für ein Getriebe der eingangs beschriebenen Art einen Drehmomentfühler
anzugeben, der aus besonders wenigen Einzelteilen besteht und damit eine vor allem in Axialrichtung platzsparende
Konstruktion ergibt, die sich wegen der dadurch gegebenen Einfachheit und Kleinheit für den
Einbau in Kraftfahrzeugantriebe eignet, und bei dem ein Spurversatz nicht mehr auftritt.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die andere Hälfte der· Anpreßkurven an einem zweiten,
auf der Welle axial verschiebbar und drehbar zwischen ersten Ring und fester Kegelscheibe angeordneten
Ring angeordnet ist , daß dieser Ring zusammen mit der Welle oder der festen Kegelscheibe das Ventil
bildet und daß über diesen Ring das Drehmoment in das Getriebe hinein- bzw. aus ihm herausgeleitet wird.
Dabei ist es zweckmäßig, daß der zweite Ring auf seinem Außenumfang eine Verzahnung zur Kraftübertragung aufweist.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen baut das Getriebe erstaunlich kurz und einfach und es ist die
feste Kegelscheibe nicht mehr als Ventilteil und damit als in Grenzen bewegliches Teil erforderlich.
Darüber hinaus ergibt sich aber eine überraschend günstige Möglichkeit der Krafteinleitung bzw. Kraftausleitung,
indem diese sehr nahe an der festen Kegelscheibe sitzen kann, wobei der Antrieb beispielsweise
über das Außenzahnrad eines Plantengetriebes oder eines Teils einer Kupplung erfolgen kann, es jedoch
auch möglich ist, die Drehübertragung in nicht koaxialer Anordnung über .ein zur An- bzw. Abtriebswelle des Getriebes
parallel drehgelagertes Stirnzahnrad vorzunehmen. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich,
die Drehübertragung über ein auf der zugeordneten Welle gelagertes, glockenförmiges Teil vorzunehmen,
das an seinem Vorderende eine Innenverzahnung aufweist, in der es die Außenverzahnung des zweiten Ringes
verschiebbar aufnimmt.
In den Ansprüchen 3 bis 8 sind zweckmäßige Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Ventils angegeben, wobei in den meisten Fällen nur eine Radialdichtung
für das Druckmittel erforderlich ist, in einzelnen Fällen jedoch sogar überhaupt ohne Radialdichtung
gearbeitet werden kann.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender Darstellung anhand
der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
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Fig. 1 den schematischen Grundaufbau eines hydraulisch verstellbaren Kegelscheibengetriebes,
teilweise geschnitten, mit einer ersten Bauform eines Drehmomentfühlers;
Fig. 2 bis 5 weitere, abgewandelte Bauformen des Drehmomentfühlers und
Fig. 6 eine gegenüber Fig. 1 geänderte Antriebsverbindung für das Getriebe.
Gemäß Fig. 1 weist ein bekanntes Getriebe mit hydraulisch verstellbaren Kegelscheiben eine Antriebswelle 1
und eine Abtriebswelle 2 auf, auf denen zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Getriebeübersetzung
axial verschiebbare Kegelscheiben 3, 4 angeordnet sind, die Zylinder-Kolben-Aggregate mit wellenfesten
Kolben 5, 6 und diese umgreifenden, über Paßfedern 7, 8 mit den zugeordneten Wellen drehverbundenen Zylindern
9, 10 bilden, während ihnen jeweils gegenüber Kegelscheiben 11, 12 angeordnet sind, die mit den
zugeordneten Wellen über Anschläge 13, 14 axial und
über eine Paßfeder bzw. Stifte 16 drehfest verbunden sind. Zwischen den jeweiligen Kegelscheibenpaaren
läuft ein Zugmittel 17 um.
Den Zylinderräumen 18, 19 wird das von einer Druckmittelquelle 20 bezogene Druckmittel über einen Vierkanten-Steuerschieber
21 und jeweilige Leitungen 22 und 23 zugeteilt. Außerdem sitzt auf der Antriebs-
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■welle 1 ein insgesamt mit 24 bezeichneter Drehmomentfühler,
dem über eine Leitung 25 das aus dem Steuerschieber 21 abfließende Druckmittel mit dem auf der
Abtriebsseite des Getriebes herrschenden hydraulischen Druck zugeführt wird, welches er drehmomentabhängig
drosselt und damit den Druck am Abtrieb (Zylinder-Kolben-Aggregat 6, 10, 19) bestimmt. Vom Drehmomentfühler
24 aus fließt in dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel das Druckmittel drucklos in das Getriebegehäuse,
welches nicht dargestellt ist, ab und steht von dort wieder am Druckölvorratsbehälter 26 zur Verfügung.
Die Krafteinleitung in das Getriebe findet an der Welle 1 über den Drehmomentfühler 24 statt. Dazu dient
eine auf der Welle 1 drehbar und axial unverschiebbar gelagerte Glocke 27, die eine endständige Innenverzahnung
28 aufweist. Mit dieser Innenverzahnung kämmt eine Außenverzahnung 29 des Ringes 30 einer
Anpreßeinrichtung, der über die dargestellten V-fürmigen
Einschnitte 31 und Kugeln 32 mit V-förmigen Einschnitten
33 eines Ringes 34 drehverbunden ist, der mit der Welle 1 über eine Paßfeder 35 drehverbunden
ist und in Axialrichtung gegenüber dieser Welle über einen Anschlag 36 festgelegt ist. Der Ring 30 ist
über eine radial innen liegende Dichtung 37 flüssigkeitsdicht auf der Welle 1 verschiebbar und dieser
gegenüber drehbar.
Das Druckmittel mit dem auf der Abtriebsseite des Getriebes herrschenden Druck gelangt über die Leitung
25 und eine Axialbohrung 38 der Welle 1 sowie .eine radiale Bohrung 39 in einen Zylinderraum 40,
der gebildet ist einmal durch einen auf die feste Kegelscheibe 11 zu gerichteten Bund 41 des Ringes
und einen diesen umschließenden Zylindermantel 42 der Kegelscheibe 11. Die Stirnkante des Bundes 4]
bildet zusammen mit einer umlaufenden Ringnut 43 im Zylindermantel 42 die Öffnung des durch den Drehmomentfühler
24 gebildeten Ventils, wobei dann vom Zylinderraum 40 aus über die Ringnut 43 das Druckmittel
über Bohrungen 44 der Kegelscheibe 11 bzw. des Zylindermantels 42 nach außen abströmen kann.
Die Wirkungsweise des soweit anhand der Fig. 1 beschriebenen Getriebes ist wie folgt, wobei im Hin- '
blick darauf, daß diese Wirkungsweise an sich bekannt ist, nur eine kurze Darstellung erfolgt:
Das von der Druckmittelquelle 20 be?;ogene Druckmittel
gelangt auf den Vierkanten-Steuerschieber 21, der es
über die Leitungen 22 und 23 dem Antrieb bzw. dem Abtrieb des Getriebes zuteilt. Der Schieber 45 des ■
Vierkanten-Steuerschiebers 21 steht dazu in mechanischer Verbindung mit einem Stellhebel 46 und einem
Kipphebel 47, der mit seinem freien Ende in eine Umfangsnut 48 der Kegelscheibe 4 eingreift und so unmittelbar
die Übersetzungstellung des Getriebes abfühlt.
Nach einer bekannten Gesetzmäßigkeit von Kegelscheiben- Umschlingungsgetrieben ist der am Antrieb bei
Gleichgewichtstellung des Getriebes erforderliche Druckmitteldruck höher als der abtriebsseitige, weshalb
auch, wie in Fig. 1 dargestellt, der Schieber eine aus der Mittelstellung etwas nach rechts ausgelenkte
Stellung hat, so daß von der Pumpe 20 mehr Druckmittel bzw. ein höherer Druckmitteldruck auf
der Antriebsseite des Getriebes zur Verfugung steht als auf der Abtriebsseite. Entsprechend hat «uf der
anderen Seite ein vom Steuerschieber 21 ausgehender Druckmittelrückfluß 25 den abtriebsseitlgen hydraulischen
Druck.
Gelangt nun beispielsweise eine erhöhte Drehmomentbelastung auf das Getriebe, so führt dies am Drehmomentfühler
24 dazu, daß sich die Ringe 30 und 34 voneinander
zu entfernen suchen, was dazu führt, daß sich der Ring 30 etwas nach rechts verschiebt. Dadurch
schließt er den Abfluß des Druckmittels mit dem abtriebsseitigen Druck über die Ringnut 43 und die Bohrungen
44 stärker ab, so daß der Druckmittelabfluß erschwert wird und sich infolgedessen der abtriebsseitige
hydraulische Druck erhöht.
Diese abtriebsseitige Druckmitteldruckerhöhung führt zu einer Verstellung der Kegelscheibe 4 nach rechts,
die genau der Verstellung dieser Kegelscheibe nach links unter dem erhöhten Drehmoment entgegenwirkt,
wobei sich letztere Verstellung durch die genannte Gesetzmäßigkeit ergibt, wonach die antriebsseitigen
Anpreßkräfte und entsprechend natürlich auch die antriebsseitig herrschenden, vom Zugmittel 17 ausgeübten
Spreizkräfte höher sind als die abtriebsseitigen und bei Erhöhung des Drehmomentes sich entsprechend vorrangig
auswirken, indem das Zugmittel 17 bei Erhöhung des Drehmomentes auf der Antriebsseite einen größeren
und auf der Abtriebsseite einen kleineren Laufradius anzunehmen sucht.
Die Fig. 2 bis 6 zeigen Varianten der anhand der Fig. 1 ausführlich beschriebenen Ausführungsform des
Drehmomentfühlers 24 und der auf ihn gehenden Krafteinleitung, wobei in der nachfolgenden Beschreibung
im wesentlichen nur noch die Unterschiede gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 1 angesprochen werden.
Gemäß Flg. 2 erfolgt die Drosselung des Druckmittels
mit dem auf der Abtriebsseite herrschenden hydraulischen Druck durch die innere, auf die feste Kegelscheibe
11 zu gerichtete Kante 50 des Ringes 30 in
Zusammenwirken mit der Ringnut 51 der Welle 1, an die
sich Wellenbohrungen 52 anschließen, die in den Spalt zwischen den Ringen 30 und 34 münden und auf diese·
Weise die Beölung der Anpreßeinrichtung sowie der Verzahnung 28/29 ermöglichen.
Gemäß Fig. 3 strömt das Druckmittel ausgehend von der Wellenbohrung 38 über radiale Bohrungen 55, die
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im Inneren des zweiten Ringes 56 münden und von dort über eine Ringnut 57 und Bohrungen 58 des Ringes 56
zum Zylinderraum 59 zwischen Kegelscheibe 11 und Ring 56 gelangen, von wo sie über Wellenbohrungen 60
und 61 in den Bereich zwischen den auf dieser Welle gelagerten Kegelscheiben weiterströmen können. Die
Drosselung geschieht hier an den Bohrungen 60 und der diesen vorgelagerten Ringnut 62 mit Hilfe der inneren
Kante 63 des Ringes 56. Die Bohrungen 38 und 61 sind durch einen Stopfen 64nvoneinander getrennt.
Bei der Ausfuhrungsform gemäß Fig. 4 istjazwisehen Ring
und Kegelscheibe 66 ein Plattenventil dadurch gebildet, daß der Ring 65 mit der Stirnfläche 67 eines auf die
feste Kegelscheibe 66 zu gerichteten Bundes mit einer dazu passenden, an der festen Kegelscheibe befindlichen
Auflagefläche 68 zusammenwirkt, wobei sich die Spaltgröße zwischen den Flächen 67 und 68 wieder je
nach dem übertragenen Drehmoment einerseits und dem im Zylinderraum 69 herrschenden, abtriebsseitigen
hydraulischen Druck richtet.
Gemäß Fig. 5 ist eine Abwandlung gegenüber Fig. 4 ">ediglich
dadurch vorgenommen, daß das Druckmittel innerhalb der festen Kegelscheibe 70 mündet und diese
über im wesentlichen radiale Bohrungen 71 durchquert, um dann in einem Zylinderraum 72 anzukommen, der nach
innen durch eine an der Kegelscheibe 70 anliegende Stirnfläche 73 und nach außen durch eine an der Ke^eI-
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scheibe 70 anliegende Stirnfläche 74 abgeschlossen
ist, wobei die äußere Stirnfläche 74 wiederum das Drosselventil bildet, von dem aus das Druckmittel in
das Getriebegehäuse abfließen kann.
Insbesondere zu dieser Ausführungsform ist hervorzuheben, daß sie keinerlei Dichtungen in Form von zusätzlichen Teilen aufweist, so daß sie besonders
wirtschaftlich und wartungsfreundlich ist.
Schließlich zeigt Fig. 6 noch ausgehend vom Beispiel gemäß Fig. 2, wie in Abweichung dazu der Antrieb
nicht durch eine Glocke 27, sondern durch ein Stirnzahnrad 75 erfolgen kann, das auf einer zur Welle 1
parallelgelagerten Welle 76 sitzt.
-Al-Leerseite
Claims (8)
- • Ο η»# «· Qe ma «PATENTANWÄLTE ** " "DIPL-ING. R. LEMCKE ~DR.-ING. H. J. BROMMER
AMAL1ENSTRASSE 28
KARLSRUHE 1°028490Patentansprüche(1.J Stufenlos einstellbares Kegelscheibengetriebe mit je zwei auf der An- und Abtriebswelle angeordneten Kegelscheiben und zwischen diesen umlaufendem Übertragungsmittel, wobei auf jeder Welle eine der auf der Welle axial verschiebbaren, jedoch mit der Welle wenigstens mittelbar drehverbundenen Kegelscheiben . als axial verschiebbarer, mit der Welle umlaufender Druckzylinder eines wellenfesten Kolbens ausgebildet ist, dem das Druckmittel zur Einstellung und Aufrechterhai tung der GetriebeUbersetzung.von einem Vierkantensteuerschieber zugeteilt wird, dersüber einen Stellhebel mit einer der axial verschiebbaren Ke^elscbcihon in Verbindung steht, während die beiden anderen Kc^elscheiben gegenüber der Welle axial ffest und drehfest abgestützt sind, wobei zur lastabhängigen Erzeugung der Anpreßkräfte wenigstens auf einer Getriebewelle neben der festen Kegelscheibe ein Fühler für das dort übertragene Drehmoment angeordnet ist, dem das Druckmittel mit der auf der eigenen oder der gegenüberliegenden Welle im dortigen Zylinder-Kolben-Aggregat zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Übersetzung herrschenden Druck zuströmt und der durch eine drehmomentabhängige Relativbewegung wenigstens zweier Ventilteile eines Ventils zueinander einen drehmoment-SAD ORIGINÄÖ-abhängigen, hydraulischen Druck erzeugt und die erforderliche, lastabhängige, hydraulische Anpreßkraftbestimmt, und wobei der Fühler alsdrehmomentabhängige, mit einander gegenüberstehenden Anpreßkurven und dazwischen eingelegten Wälzkörpern arbeitende Anpreßeinrichtung ausgebildet ist, deren der festen Kegelscheibe abgewandter, die eine Hälfte der Anpreßkurven aufweisenden*, erster Ring auf der Welle axial fest abgestützt und mit ihr drehverbunden ist,dadurch gekennzeichnet,daß die andere Hälfte der Anpreßkurve (31) an einem zweiten, auf der Welle (1) axial verschiebbar und drehbar zwischen erstem Ring (34) und fester Kegelscheibe (11, 66, 70) angeordneten Ring (30, 56, 65) angeordnet ist , daß dieser Ring zusammen mit der Welle (1) oder der festen Kegelscheibe das Ventil bildet und daß über diesen Ring das Drehmoment in das Getriebe hinein- bzw. aus ihm herausgeleitet wird. - 2. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (-30, 56, 65) auf seinem Außenumfang eine Verzahnung (29) zur Kraftübertragung aufweist.
- 3. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (30, 56) mit einem auf die feste Kegelscheibe zu gerichteten Bund (41) in einen Zylindermantel (42) der Kegelscheiben (11) tauchend mit dieser einen Zylinder-raum (40) bildet, dem das Druckmittel über eine axiale (38) und eine sich daran anschließende radiale Wellenbohrung (39) zuströmt und an den sich wenigstens eine Ventilöffnung (43, 44; 51, 52) anschließt.
- 4. KegelScheibengetriebe nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnung eine durch die Vorderkante des Bundes (41) in ihrer Größe beeinflußbare, umlaufende Ringnut (43) im Zylindermantel (42) ist, an die sich nach außen führend Bohrungen (44) des Zylindermantels anschließen.
- 5. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnung eine durch die innere, auf die feste Kegelscheibe (11) zu gerichtete Kante (50) des zweiten Ringes (30) in ihrer Breite beeinflußbare Ringnut (51) der Welle (1) ist, an die sich in den Spalt zwischen erstem (34) und zweitem (30) führende Wellenbohrungen (52) anschließen.
- 6. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die radiale (55), im Inneren des zweiten Ringes (56) mündende Wellenbohrung eine Ringnut (57) des zweiten Ringes (56) anschließt, die über Bohrungen (58) des zweiten Ringes mit dem Zylinderraum (59) verbunden ist, und daß die Ventilöffnung eine durch die innere, auf die Kegelscheibe (11) zu gerichtete Kante (63) des zweiten Ringes in ihrer Breite beeinflußbare Ringnut (62)-A-der Welle ist, von der aus Wellenbohrungen (60) in den Bereich zwischen den auf dieser Welle angeordneten Kegelscheiben gehen.
- 7. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (65) mit der Stirnfläche (67» 7A) eines auf die feste Kegelscheibe (66, 70) zu gerichteten Bundes und einer für diese an der festen Kegelscheibe befindlichen Auflagefläche (68) die Ventilöffnung bildet, wobei innerhalb des Bundes ein Zylinderraum (69, 72) zwischen zweitem Ring und fester Kegelscheibe gebildet ist, dem das Druckmittel über eine axiale und eine sich daran anschließende radiale Wellenbohrung direkt oder indirekt zuströmt.
- 8. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring nahe der Welle eine zweite, mit der ersten (7A) radial fluchtende Stirnfläche (73) eines weiteren Bundes aufweist, für die die feste Kegelscheibe (70) eine mit der ersten radial fluchtende Anlagefläche hat, daß der Zylinderraum (72) zwischen erstem und zweitem Bund gebildet ist und daß sich an die innerhalb der festen Kegelscheibe (70) mündende radiale Wellenbohrung eine im Zylinderraum mündende Bohrung (71) der Kegelscheibe anschließt.
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