DE3817532C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kegelscheibengetriebe mit stufenlos ein- und verstellbarer Übersetzung, das zur Erzeugung der axialen Anpreßkräfte der Kegelscheiben auf das Zugmittel über auf den Getriebewellen angeord­ nete axial auf je eine der dazu auf der jeweiligen Ge­ triebewelle verschiebbaren Kegelscheiben wirkende hy­ draulische Spannmittel verfügt, die über ein Steuerven­ til sowie daran anschließende Druckmittelleitungen mit Druckmittel beaufschlagt werden, wobei sich im Rückfluß des Steuerventils ein Drehmomentfühler befin­ det, der auf der Antriebswelle im Momentenfluß angeord­ net ist und der zum einen durch drehmomentabhängige Relativbewegung zweier Ventilteile zueinander lastab­ hängig den Systemdruck drosselt und zum anderen bei Drehmomentstößen durch die Relativbewegung der Ventil­ teile zusätzlich ein bestimmtes Volumen des Druckmit­ tels in das System und damit in die hydraulischen Spann­ mittel pumpt.

Ein derartiges Getriebe ist unter anderem aus der DE-PS 28 28 347 bekannt. Anhand der Fig. 10 dieser Patentschrift wird ein solches Getriebe ausführlich beschrieben. Dieses Getriebe ist auf beiden Wellen mit pumpfähigen Drehmomentfühlern ausgestattet, um auch un­ ter Berücksichtigung eines Wechsels zwischen An- und Ab­ triebswelle bei schlagartigen Laständerungen ein kurz­ zeitiges Durchrutschen des Spannmittels zu verhindern. Um das zu ermöglichen,reagiert der Drehmomentfühler der jeweiligen Antriebswelle auf einen normalen Drehmoment­ anstieg, indem er seinen Zuflußdruck, den Basisdruck des Anpreßsystems, durch Drosseln des Abflusses soweit er­ höht, bis dieser dem die Kraftübertragung sicherstellen­ den Sollwert entspricht. Bei schlagartigem Lastanstieg dagegen schließt der Drehmomentfühler dazu nicht nur völlig den Abfluß, sondern er pumpt auch noch seiner­ seits ein bestimmtes Druckmittelvolumen in das Druckmit­ telsystem zurück.

Allerdings hat das bisher bekannte Getriebe den Nach­ teil, daß die notwendigerweise im Druckmittelrücklauf sitzenden Drehmomentfühler ihr unter Druck stehendes Druckmittelvolumen auf dem Umweg über das Steuerventil an die hydraulischen Spannmittel abgeben müssen, die üb­ licherweise als axial verschiebbare Druckzylinder aus­ gebildet sind. Dies beeinträchtigt nachteilig die An­ sprechzeit der hydraulischen Spannmittel, da die langen Druckmittelleitungen und die vielen Drosselstellen, be­ sonders die engen Drosselspalten des Vierkantensteuer­ ventils und die aus Dämpfungsgründen in den Druckmittel­ leitungen befindlichen Blenden, den Druckmittelstrom erheblich bremsen. Tritt nun ein Drehmomentenstoß auf, wie er zum Beispiel bei einem Fahrzeuggetriebe bei ei­ ner Geschwindigkeitsänderung entstehen kann, so muß das vom Drehmomentfühler augenblicklich zur Verfügung gestellte Druckmittelvolumen, um zu den hydraulischen Spannmitteln zu gelangen, das Steuerventil und die in den Druckmittelleitungen befindlichen Blenden durchströ­ men. Die Folge davon ist, daß das vom Drehmomentfühler ge­ förderte Druckmittelvolumen nur gegenüber dem Drehmoment­ anstieg verzögert in den hydraulischen Spannmitteln zur Erzeugung der Anpreßkraft zur Verfügung steht.

Damit ergibt sich insgesamt durch die starke Drosselung ein Druckabfall zwischen dem Drehmomentfühler und den hy­ draulischen Spannmitteln. Die Folge davon ist ein kurz­ zeitiger Anpreßkraftmangel zwischen den Kegelscheiben und dem Zugmittel, der zu einem Durchrutschen des Zug­ mittels gegenüber den Kegelscheiben führen kann. Die daraus resultierende Beschädigungen an den Reibpart­ nern sind irreparabel. Durchrutschen bedeutet im all­ gemeinen ein lokales Verdampfen des Schmiermittels, da­ durch ein lokales Überhitzen in den Kontaktzonen der Reibpartner, wobei durch die damit verbundenen Gefüge­ änderungen der Reibpartner, insbesondere der Kegelschei­ ben, ein beachtlicher Härteverlust eintritt und damit ein Verlust der Verschleißfestigkeit mit der Folge von Rillenbildung.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht da­ her darin, bei ruckartigen Laständerungen die Ansprech­ zeit der hydraulischen Spannmittel, die auf der An- und Abtriebswelle angeordnet sind, erheblich zu verkürzen. Dies soll möglich sein, ohne daß das Pumpvolumen des eingesetzten Drehmomentfühlers oder der hydraulischen Pumpe, die für die Erzeugung des Betriebsdruckes sorgt, erhöht werden muß.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Drehmomentfühler und den zu den hydrauli­ schen Spannmitteln führende Druckmittelleitungen weite­ re Druckmittelleitungen mit in Pumprichtung öffnenden Sperrventilen zur Umgehung des Steuerventils angeordnet sind.

Die Erfindung beruht also auf Bypaßleitungen mit Sperr­ ventilen, die es ermöglichen, daß das Pumpvolumen des Drehmomentfühlers am Steuerventil vorbei auf kürzest möglichem Weg, der zudem weniger Drosselstellen auf­ weist, zu den hydraulischen Spannmitteln gelangen kann. Dadurch entsteht eine erhebliche Verkürzung der Ansprech­ zeiten für die hydraulischen Spannmittel. Folglich ist selbst für plötzliche und/oder ruckartige Beschleuni­ gungsvorgänge die Gefahr eines Durchrutschens des Zug­ mittels beseitigt, da jeder steile Drehmomentanstieg na­ hezu zeitgleich mit seinem Auftreten mit dem Fördern ei­ nes zusätzlichen Pumpvolumens zur Aufrechterhaltung der Anpreßkraft beantwortet wird.

Dies ist konstruktiv dadurch erreicht, daß zwischen der Rücklaufleitung, das ist die Leitung, die zwischen Steu­ erventil und Drehmomentfühler angeordnet ist, und den Versorgungsleitungen der hydraulischen Spannmittel, das sind die Leitungen zwischen dem Steuerventil und den hy­ draulischen Spannmitteln, Verbindungsleitungen mit Rückschlagventilen eingebaut werden. Die zusätzlichen Druckmittelleitungen werden dabei so verlegt, daß sie möglichst kurz ausfallen. Dabei sind auch im Gehäuse oder in den Bauteilen verlaufende Bohrungsleitungen dankbar.

Die in den zusätzlichen Druckmittelleitungen integrier­ ten Rückschlagventile sind derart orientiert, daß sie nur öffnen, wenn der Druck in den Rücklaufleitungen höher ist als in den Versorgungsleitungen.

In Weiterbildung der Erfindung ist jedem hydraulischen Spannmittel je eine zusätzliche Druckmittelleitung mit Sperrventil zugeordnet. Gegebenenfalls kann eine der Druckmittelleitungen in einer der Getriebewellen unter­ gebracht sein. Ist dabei einer der Drehmomentfühler über die Getriebewelle direkt mit dem hydraulischen Spannmit­ tel verbunden, so ist zumindest aber für das andere Spannmittel eine zusätzliche Druckmittelleitung mit Sperrventil notwendig, da auch dieses Spannmittel reaktionsschnell ansprechen muß.

Hat nun ein Getriebe aufgrund seines Einsatzzweckes Ge­ triebeaus- und -eingänge, die wechselweise vertauscht wer­ den, wie zum Beispiel bei einem elektrisch getriebenen Fahrzeug, das im Brems- oder Schubbetrieb den Motor als Generator betreibt, muß auf der An- und Abtriebswelle je ein Drehmomentfühler untergebracht sein.

Entsprechend der Kraftflußrichtung ist dann nur der Dreh­ momentfühler auf der momentanen Antriebswelle aktiviert, das heißt hydraulisch mit den Spannmitteln verbunden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zeichnerisch dargestell­ ten Ausführungsformen.

Fig. 1 Skizze eines Zugmittelgetriebes mit hy­ draulischem Übersetzungs- Verstellmecha­ nismus und Drehmomentfühler auf der An­ triebswelle. Einzelne Bauteile sind geschnit­ ten dargestellt.

Fig. 2 Skizze nach Fig. 1 mit einem zweiten Dreh­ momentfühler und dem dazugehörigen Um­ steuerventil.

Gemäß Fig. 1 hat das Zugmittelgetriebe eine Antriebs­ welle 1 und eine Abtriebswelle 2. Mit diesen sind je­ weils die Kegelscheiben 3, 4 starr verbunden. Die die­ sen gegenüberliegenden Kegelscheiben sind auf den Wel­ len axial verschiebbar, aber drehfest angeordnet. Die­ se Kegelscheibengetriebe haben einen zylinderförmigen Anbau 5, 6, in dem sich jeweils ein mit der entspre­ chenden Welle starr verbundener Kolben 7 befindet. Zwi­ schen den Kegelscheibenpaaren läuft ein Zugmittel 25 um.

Zur Anpressung des Zugmittels und zur Aufrechterhaltung bzw. Änderung der Getriebeübersetzung wird den Räumen 8 und 9 der Zylinder von einem Vierkantensteuerventil 10 über Leitungen 11 und 12 Druckmittel zugeteilt, das die­ ses von einer Druckmittelpumpe 13 aus dem Druckmittel­ vorrat 14 bezieht. In den Leitungen 11 und 12 befinden sich Blenden 26 und 27, die der Begrenzung der Verstell­ geschwindigkeit und der Dämpfung der Verstellbewegung dienen.

Ein Steuerhebel 15, der mit dem Schieber 16 des Vier­ kantensteuerventils 10 verbunden ist, greift mit einem freien Ende in eine Nut 17 eines Zylinders 6 ein, wäh­ rend er an seinem anderen freien Ende von Hand betätig­ bar ist. Will das Getriebe aus der von Hand eingestell­ ten Übersetzungstellung ausweichen, so führt dies über den Steuerhebel 15 und dessen Eingriff in die Nut 17 zu einer Verschiebung des Steuerschiebers 16, die in be­ kannter Weise für die Rückstellung bzw. Aufrechterhal­ tung der von Hand eingestellten Getriebeübersetzung sorgt. Entsprechendes geschieht, wenn die Soll-Über­ setzungsstellung von Hand am Steuerhebel 15 geändert wird, bis die eingestellte Getriebeübersetzung erreicht ist und sich dort der neue Gleichgewichtszustand einge­ regelt hat.

In diesem Zustand ist der Steuerschieber 16 ständig wie dargestellt etwas aus der Mittellage ausgelenkt, wo­ durch der Abtrieb mit dem in der Leitung 18 herrschen­ den Druck beaufschlagt wird, während am Antrieb ein aus Gleichgewichtsgründen erforderlicher höherer Druck ge­ halten wird. Der Druck in der Leitung 18, der den Basis­ druck des Anpreßsystems darstellt, wird vom Drehmoment­ fühler 19, dem über die Leitung 18 das aus dem Steuer­ ventil 10 abfließenden Druckmittel zuströmt, in Abhän­ gigkeit vom übertragenen Drehmoment gehalten.

Hinter dem Drehmomentfühler 19 fließt das Druckmittel über die Leitung 20 frei ab und kann beispielsweise noch zur Zugmittelschmierung dienen.

Der Drehmomentfühler 19 und Varianten davon sind in der DE-PS 28 28 347 ausführlich beschrieben und dort in den Fig. 2 bis 5 dargestellt.

Der Drehmomentfühler ist dabei so ausgebildet, daß er bei einem kurzzeitigen extremen Druckmittelbedarf nach dem Absperren der Druckmittelleitung 20 ein zusätzliches Pumpvolumen in die Druckmittelleitung 18 zurückfördert.

Dabei strömt dann das Druckmittel über die Rückschlag­ ventile 21 und 22 sowie die Bypaßleitungen 23 und 24 direkt zu den hydraulischen Spannmitteln. Die Rückschlag­ ventile und Bypaßleitungen sind zwischen den Leitungen 18 und 11 bzw. 18 und 12 eingebaut und jeweils mit ei­ ner schwachen Gegendruckfeder ausgerüstet. Sie sind da­ bei so angeordnet, daß sie nur öffnen, wenn das Druck­ niveau in der Leitung 18 höher ist, als in der Leitung 11 bzw. 12.

Der Getriebe- und Schaltungsaufbau der Fig. 1 ist aus­ reichend, wenn bei einem Getriebe ein betriebsbedingter Antriebswechsel zwischen Antriebs- und Abtriebswelle nicht zu erwarten ist. Ist dies jedoch der Fall, dann ist, wie die Fig. 2 zeigt, auch auf der Welle 52 ein Drehmomentfühler 70 vorzusehen. Die Welle 52 ist im dar­ gestellten Fall die Antriebswelle. Der Drehmomentfüh­ ler 70 wird über die Rückflußleitung 68 und 75, die über den Umschalter 65 miteinander verbunden sind, mit Druckmittel versorgt. Da immer nur ein Drehmomentfühler zugeschaltet ist, kommt man mit zwei Rückschlagventilen 71 und 72 sowie ihrer Bypaßleitungen 73 und 74 aus. über sie kann bei Drehmomentstößen eine zusätzliche Druckmittelmenge am Steuerventil 50 vorbei in die axi­ alen hydraulischen Spannmittel gefördert werden.

Claims (2)

1. Kegelscheibengetriebe mit stufenlos ein- und ver­ stellbarer Übersetzung, das zur Erzeugung der axialen Anpreßkräfte der Kegelscheiben auf das Zugmittel über auf den Getriebewellen angeordnete, axial auf je eine der dazu auf der jeweiligen Getriebewelle verschiebba­ ren Kegelscheiben wirkende hydraulische Spannmittel ver­ fügt, die über ein Steuerventil sowie daran anschließen­ de Druckmittelleitungen mit Druckmittel beaufschlagt werden, wobei sich im Rückfluß des Steuerventils ein Drehmomentfühler befindet, der auf der Antriebswelle im Momentenfluß angeordnet ist und der zum einen durch drehmomentabhängige Relativbewegung zweier Ventilteile zueinander lastabhängig den Systemdruck drosselt und zum anderen bei Drehmomentstößen durch die Relativbewe­ gung der Ventilteile zusätzlich ein bestimmtes Volumen des Druckmittels in das System und damit in die hy­ draulischen Spannmittel pumpt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Drehmomentfühler (19; 69, 70) und den zu den hydraulischen Spannmitteln (5, 6, 7) führenden Druckmittelleitungen (11, 12; 61, 62) weitere Druck­ mittelleitungen (23, 24, 73, 74) mit in Pumprichtung öffnenden Sperrventilen (21, 22; 71, 72) zur Umgehung des Steuerventils (10; 50) angeordnet sind.

2. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für jedes hydraulische Spannmittel (5, 6, 7) je eine zusätzliche Druckmittelleitung (11, 12; 61, 62) mit Sperrventil (21, 22; 71, 72) angeordnet ist.