DE3325523A1 - Stufenlos einstellbares kegelscheiben-umschlingungsgetriebe - Google Patents
Stufenlos einstellbares kegelscheiben-umschlingungsgetriebeInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
DIPL-ΙΝΘ. R. LEMCKE " * " (12847/48 B/Bz
DR.-ΙΝΘ. H. J. BROMMER
AMALIENSTRASSE28
7500KARLSRUHE1
7500KARLSRUHE1
TEL.: 072! /23778-9
P.I.V. Antrieb Werner Reimers GmbH & Co. KG Industriestraße 5» 6380 Bad Homburg 1
Stufenlos einstellbares Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe
Die Erfindung betrifft ein stufenlos einstellbares Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe
mit zwischen Paaren von Kegelscheiben umlaufendem Zugmittel, wobei jedes Kegelscheibenpaar
eine axial verschiebbare Kegelscheibe aufweist, die durch eine hydraulische Anpreßeinrichtung in
Form einer Zylinder-Kolben-Einheit verstellbar ist, deren Zylinder vorzugsweise mit der Kegelscheibe verbunden ist,
während sich der Druckkolben axial an der Welle des Scheibenpaares abstützt, und wobei die Druckflüssigkeit
über Steuerventile last- und übersetzungsabhängig den Zylindern zugeteilt wird.
Derartige Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe, bei denen die Anpreßkräfte zwischen den Kegelscheiben und dem dazwischen
laufenden Übertragungsmittel durch hydraulischen Druck erzeugt werden, sind durch zahlreiche Patente der
Anmelderin bekannt. Die Anpreßeinrichtungen sind dabei meist in einander diagonal gegenüberliegenden Druckräumen
(12847/48) - 4 -
angeordnet, so daß mit symmetrischem Scheibenkeil gearbeitet werden kann. Stattdessen sind aber auch andere
Anordnungen für die Anpreßeinrichtung bekannt.
Ein gewisser Nachteil dieser vollhydraulisch gesteuerten Getriebe besteht darin, daß bei Ausfall des Hydraulikdruckes,
etwa aufgrund einer Leckage im Druckölkreislauf
oder aufgrund einer Störung der Druckölpumpe, das Getriebe funktionsunfähig wird. Dies wäre vor allem beim Einsatz
solcher Getriebe in Kraftfahrzeugen untragbar.
Hiervon ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, das eingangs beschriebene Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe
mit hydraulischer Anpressung und Steuerung dahingehend zu verbessern, daß bei einem
Ausfall des Öldruckes das Getriebe bei kleiner Übersetzung funktionsfähig bleibt und das Fahrzeug also noch in
Langsamfahrt betrieben werden kann. Der kompakte Aufbau des Getriebes, der für den Einsatz bei Kraftfahrzeugen
wesentlich ist, darf dabei nicht verlorengehen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sich der Druckkolben des abtriebsseitigen Scheibenpaares über
eine mechanische Kurvenanpreßeinrichtung axial an der zugehörigen Welle abstützt. Es wird also im abtriebsseitigen
Scheibensatz eine einfache mechanische Kurvenanpreßeinrichtung vorgesehen, die bei funktionierender Hydraulikanlage
keine Anpreßwirkung erzeugt, sondern nur der Drehmomentübertragung zwischen Kegelscheibe und Welle
dient, die aber bei Hydraulikausfall die abtriebsseitige Wegscheibe nach vorn schiebt, d. h. das Getriebe ins Langsame
verstellt und in dieser Stellung eine ausreichende Anpressung erzeugt. Damit wird auch bei völligem Ausfall
des Hydraulikdruckes ein Notbetrieb für das Fahrzeug ge-
währleistet. Zugleich ergibt sich eine Unterstützung beim Anfahren, wenn der Pumpendruck sich nicht schnell genug
aufbaut.
Zwar ist es beispielsweise durch die DE-OS 27 44 947 bekannt, mit einer kombinierten mechanisch-hydraulischen
Anpressung zu arbeiten. Dabei arbeitet aber die mechanische Anpreßeinrichtung parallel neben der hydraulischen
Anpreßeinrichtung, d. h., daß die Kegelscheiben mit der Summe der mechanisch erzeugten und der hydraulisch erzeugten
Kräfte beaufschlagt werden. Im Gegensatz dazu sitzt die mechanische Kurvenanpreßeinrichtung beim Anmeldungsgegenstand
in der axialen Abstützung des Druckkolbens und tritt daher während des normalen hydraulischen
Betriebes überhaupt nicht in Erscheinung. Erst bei Abfall des Hydraulikdruckes unter ein vorgegebenes Mindestmaß
wird mit Hilfe der Kurvenanpreßeinrichtung der Druckkolben gegen die bewegliche Kegelscheibe verfahren und
das Getriebe in Richtung "langsam" verstellt.
Konstruktiv wird die mechanische Kurvenanpressung zweckmäßig
in der Weise erzeugt, daß der Druckkolben an seiner Nabe axial vorstehende Vorsprünge aufweist, die mit stirnseitig
angebrachten Kurven eines sich axial an der Welle abstützenden und mit ihr drehfest verbundenen Kurventrägers
zusammenwirken. Die Kurven bestehen jeweils aus zwei in Umfangsrichtung symmetrischen Kurvenästen, so daß
das Getriebe lastrichtungs- und drehrichtungsunabhängig arbeiten kann. Die einzelnen Kurvenäste weisen zwei unterschiedlich
steile Abschnitte auf. Die in Umfangsrichtung gesehen steileren Abschnitte gehen vom Kurvengrund aus,
die flacheren schließen sich nach außen an.
Bei funktionierender Hydraulik befinden sich die Vorsprünge des Druckkolbens im Kurvengrund spielfrei zwischen
den stellen Abschnitten, und die beim Übertragen des Drehmomentes erzeugten Axialkräfte bilden nur einen
Teil der Abstützkräfte des Druckkolbens und haben keinen Einfluß auf die Höhe der Anpressung des Zugmittels, die
allein vom hydraulischen Druck bestimmt wird.
Nach einem Hydraulikausfall gelangen die VorSprünge des
Druckkolbens auf die flacheren Abschnitte, und die dort beim Übertragen des Drehmomentes erzeugten Axialkräfte
werden direkt vom Druckkolben auf die Kegelscheibe weitergeleitet und sind so groß, daß die erforderliche Zugmittelanpressung
gewährleistet ist.
Zur Ermöglichung dieser beiden Betriebsarten ist der Druckkolben axial verschiebbar, aber undrehbar auf der
Nabe der ihm zugeordneten Kegelscheibe angeordnet.
Schließlich bietet sich noch die Möglichkeit, den Druckkolben durch eine Druckfeder in Richtung auf die verschiebbare
Kegelscheibe zu belasten, damit das Getriebe auch im lastfreien Betrieb bei unzureichender Ölversorgung
in Richtung "langsam" verstellt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile des Anmeldungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung; dabei zeigt:
Fig. 1 ein hydraulisch gesteuertes Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe
mit hydraulischer Abstützung und Notanpressung im Abtriebsscheibensatz;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Notanpreßexnrichtung in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 und
Fig. 3 eine Draufsicht gemäß Fig. 2, wobei der Nocken durch eine Rolle ersetzt ist.
Das in Fig. 1 dargestellte Getriebe weist eine Antriebswelle 1 und eine Abtriebswelle 2 auf. Auf der Antriebswelle
1 ist ein Paar Kegelscheiben 3, 4 und auf der Abtriebswelle 2 ein Paar Kegelscheiben 5, 6 angeordnet,
zwischen denen das Zugmittel 7 umläuft. Die Kegelscheibe 6 ist als axial verschiebbarer Druckzylinder mit
Mantel 8 für den mit der inneren Nabe 9 der Kegelscheibe 6 drehfest verbundenen Druckkolben 10 ausgebildet, so
daß zwischen Kegelscheibe 6 und Druckkolben 10 ein Druckraum 11 gebildet ist. In diesen Druckraum wird über eine
Leitung 12, eine Axialbohrung 13 in der Welle 2 sowie
über Bohrungen 14 und 15 in der Welle bzw. in der Nabe 9
Drucköl eingeleitet, um die erforderliche Anpreßkraft auf den Zugmittelstrang 7 zu erzeugen.
Die Notanpreßeinrichtung wird gebildet durch den axial verschiebbaren und drehfest mit der Kegelscheibe 6 verbundenen
Druckkolben 10, auf dessen Nabe 17 außen Ubertragungsnocken 18 angeordnet sind, und durch den drehfest
mit der Abtriebswelle 2 verbundenen Kurventräger 19. Der Kurventräger 19 stützt sich axial nach außen über einen
Sicherungsring od. dgl. an der Welle 2 ab, während an seinem anderen Ende stirnseitig am Umfang Kurven 20
eingearbeitet sind, die mit den Übertragungsnocken 18 zusammenwirken. Dabei sind jeweils mehrere Ubertragungsnocken
18 und Kurven 20 über den Umfang verteilt angeordnet.
Im Betriebszustand bei Öldruck werden die Nocken 18 in den Kurvengrund der Kurven 20 gedrückt, wie in Fig. 2
in durchgezogenen Linien dargestellt. Sie dienen in dieser Stellung lediglich zur kardanartigen Drehmomentübertragung,
nicht jedoch zur Anpressung des Zugmittels. Beim Ausfall des Öldruckes wird durch die Druckfeder 21 und falls
Drehmoment vorhanden - durch die Notanpressung der Druckkolben 10 gegen die Kegelscheibe 6 verschoben und
diese drückt das Zugmittel 7 so weit nach außen, bis es seinen maximalen Laufkreis eingenommen hat. Entsprechend
nimmt das Zugmittel 7 auf dem Antriebsscheibensatz seinen kleinsten Laufkreis ein, der durch die mechanisch begrenzte
größte Spreizung der Kegelscheiben bestimmt ist. Unter Drehmomenteinfluß erfährt der mit der Kegelscheibe
6 drehfest, aber axial verschiebbare Druckkolben 10 und damit der Übertragungsnocken 18 relativ zu dem Kurventräger
19 zusätzlich eine Verschiebung in Umfangsrichtung, bis er beispielsweise die in Fig. 2 gestrichelt dargestellte
Position einnimmt. Dies führt zu einer mechanischen Anpressung der Kegelscheibe 6 an das Zugmittel 7,
abhängig vom Drehmoment und von dem Kurvenneigungswinkel 22. Die Federanpressung, die nur eine begrenzte
Drehmomentübertragung zulassen würde, wird also ergänzt durch eine wesentlich stärkere und drehmomentabhängige
Anpressung. Beim Wiedereinsetzen der Hydraulik verläuft der Vorgang in umgekehrter Richtung.
Zur Abdichtung des Druckraumes 11 ist zwischen den Naben der Kegelscheibe 6 und des Druckkolbens 10 eine Dichtung
angeordnet.
Der Antriebsscheibensatz hat den üblichen Aufbau. Die Kegelscheibe 4 bildet mit einem Mantel 24 einen Druckzylinder
für einen wellenfesten Druckkolben 25, von dem
in Fig. 1 nur noch der auf der Welle 1 sitzende Bund zu sehen ist. Auch diesem Druckzylinder geht die Druckflüssigkeit
über eine Leitung 26 und eine nicht dargestellte Wellenbohrung zu.
Die Leitungen 12 und 26 sind an einen Steuerschieber mit einem Vierkanten-Steuerkolben 27 angeschlossen, der das
ihm von einer Pumpe 28 zugeführte Drucköl auf die Leitungen 12 bzw. 26 verteilt. Das überschüssige Druckmittel
fließt über eine Leitung 32 und ein Überdruckventil 33 in den Druckmittelbehälter zurück. Auch das verdrängte
Druckmittel kann aus dem jeweiligen Scheibensatz (Zylinder-Kolben-Aggregat) über den Steuerschieber und eine
Rückflußleitung 34 sowie ein zweckmäßigerweise vorhandenes
Vorspannventil 35 in den Druckmittelbehälter zurückfließen. Die Verstellung des Vierkanten-Steuerkolbens
27 erfolgt über einen an ihm angelenkten Steuerhebel 29, der zur Aufrechterhaltung der Getriebeübersetzung
mit einem Ende in eine Umfangsnut 30 an der axial verschiebbaren Kegelscheibe 4 eingreift. Außerdem ist er zur
willkürlichen Änderung der Getriebeübersetzung über einen Handhebel 31 verstellbar.
Fig. 3 zeigt eine besonders günstige Ausgestaltung für die mechanische Kurvenanpressung. Dabei ist der Endpunkt
des Übertragungsnockens 18 durch eine drehbar gelagerte Rolle 36 ersetzt.
Claims (7)
- PATENTANWÄLTE 13 07DIPL-ΙΝΘ. R. LEMCKE (12847/48) Β/ΒDR.-ΙΝΘ. Η". J. BROMMERAMALl ENSTRASSE 28
7500 KARLSRUHE 1TEL.: 0721 /28778-9P.I.V. Antrieb Werner Reimers GmbH & Co. KG Industriestraße 3, 6380 Bad Homburg 1Patentansprüche\1.1 Stufenlos einstellbares Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe mit zwischen Paaren von Kegelscheiben umlaufendem Zugmittel, wobei jedes Kegelscheibenpaar eine axial verschiebbare Kegelscheibe aufweist, die durch eine hydraulische Anpreßeinrichtung in Form einer Zylinder-Kolben-Einheit verstellbar ist, deren Zylinder vorzugsweise mit der Kegelscheibe verbunden ist, während sich der Druckkolben axial an der Welle des Scheibenpaares abstützt und wobei die Druckflüssigkeit über Steuerventile last- und übersetzungsabhängig den Zylindern zugeteilt wird, dadurch gekennzeichnet,daß sich der Druckkolben (10) über eine mechanische Kurvenanpreßeinrichtung (18, 20) axial an der zugehörigen Welle (2) abstützt. - 2. Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (10) an seiner Nabe (17) axial vorstehende Vorsprünge (18) aufweist, die mit stirnseitig angebrachten Kurven (20) eines sich axial an der Welle (2) abstützenden und mit ihr drehfest verbundenen Kurventrägers (19) zusammenwirken.
- 3. Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (18) an ihrem freien Ende eine drehbar gelagerte Rolle (36) tragen.
- 4. Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurven (20) jeweils aus zwei in Umfangsrichtung etwa symmetrischen Kurvenästen bestehen, die mit zunehmender Steigung in den gemeinsamen Kurvengrund hineinlaufen.
- 5. Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (22) am äußeren Ende der Kurvenäste so flach ist, daß die entstehenden Axialkräfte eine rutschfreie Kraftübertragung am Zugmittel (7) sicherstellen.
- 6. Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (10) axial verschiebbar, aber undrehbar auf der Nabe (9) der ihm zugeordneten verschiebbaren Kegelscheibe (6) gelagert ist.
- 7. Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (10) durch eine Druckfeder (21) in Richtung auf die verschiebbare Kegelscheibe (6) belastet ist.
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