DE4203363C1 - Kegelscheibengetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein stufenlos einstellbares Kegel­ scheibengetriebe mit zwei auf der An- und Abtriebswelle angeordneten Kegelscheibenpaaren und einem zwischen diesen umlaufenden Übertragungsmittel, wobei die Kegel­ scheiben mit der sie tragenden Welle drehfest verbunden sind und auf jeder Welle eine Kegelscheibe auch axial festliegt, während die dazugehörige zweite Kegelscheibe als axial verschiebbarer Teil eines wellenfesten Zylin­ der-Kolben-Aggregates ausgebildet ist, dem Druckmittel zur Anpressung des Übertragungsmittels und zur Einstel­ lung und Aufrechterhaltung der Getriebeübersetzung über einen Zufluß von einem Vierkantensteuerschieber zugeteilt wird, der mittels eines Stellgliedes einstellbar ist und der einen Abfluß für das durchgesetzte Druckmittel auf­ weist, an den eine Abflußleitung angeschlossen ist, in der sich wenigstens ein Drehmomentfühler befindet, der auf der Antriebswelle im dortigen Momentenfluß angeordnet ist und lastabhängig den Druckmitteldruck in den Zylin­ der-Kolben-Aggregaten beeinflußt und dem ein in Abhängig­ keit von der Übersetzung einstellbares Vorspannventil hydraulisch vorgeschaltet ist, mit dem der Druckmittel­ druck zusätzlich beeinflußbar ist.

Ein derartiges Getriebe wird in der Beschreibung der DE-PS 37 43 195 als bekannt vorausgesetzt. Dort ist be­ schrieben, daß einem auf der Antriebsseite angeordneten Drehmomentfühler ein Vorspannventil hydraulisch vorge­ schaltet ist, das den Druckmitteldruck ausschließlich in Abhängigkeit von der Übersetzung des Getriebes zusätzlich beeinflußt, derart, daß er bei steigendem Übersetzungs­ verhältnis von Antriebsdrehzahl zu Abtriebsdrehzahl eben­ falls ansteigt, so daß der Druck einen übersetzungsabhän­ gigen, aber vom Drehmoment unabhängigen Anteil aufweist.

Dieser Druckmitteldruck wird durch eine Pumpe geliefert, wobei die Leistungsaufnahme dieser Pumpe bei konstantem Förderstrom etwa proportional zu dem von ihr zu liefern­ den Druckmitteldruck ist. Da die für den Betrieb der Pum­ pe aufzuwendende Leistung sowie die anpressungsabhängigen Reibungsverluste im Umschlingungstrieb sich negativ auf den Gesamtwirkungsgrad des Getriebes auswirken, ist man bestrebt, das Druckniveau in Abhängigkeit vom Lastzustand so niedrig wie möglich zu halten. Dies ist insbesondere im Teillastbereich relevant, das heißt bei Kraftfahrzeu­ gen insbesondere in Stadtverkehr.

Bei dem in der DE-PS 37 43 195 beschriebenen Getriebe er­ gibt sich hier jedoch, daß der Druckmitteldruck auch bei niedriger an dem Getriebe anliegenden Last aufgrund des rein übersetzungsabhängig arbeitenden Vorspannventiles gegebenenfalls sehr hoch gehalten wird, insbesondere bei niedriger Last, aber gleichzeitig großem Übersetzungsver­ hältnis.

Von daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kegelscheibengetriebe der oben genannten Art anzugeben, bei dem bei niedriger an dem Getriebe an­ liegender Last der Druckmitteldruck durch das Vorspann­ ventil nicht auf unnötig hohem Druckniveau gehalten wird.

Die Aufgabe wird bei einem Getriebe der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Vorspannventil durch einen Steuerdruck betätigbar ist, der, ausgehend vom durch den Drehmomentfühler lastabhän­ gig bestimmten Druck, durch übersetzungsabhängiges Ver­ mindern gebildet ist.

Der Vorteil des Gegenstandes der Erfindung liegt darin, daß keine rein übersetzungsabhängige Komponente den Basisdruck in der Hydraulik beeinflußt, sondern daß hier sichergestellt ist, daß auch bei großer Übersetzung, aber niedriger Last die von der Pumpe aufzubringende Leistung nicht unnötig hoch ist.

Dabei bleiben auch die Anpreßkräfte zwischen den Kegel­ scheibenpaaren und dem Übertragungsmittel, die für eine betriebssichere, rutschfreie Drehmomentübertragung zwi­ schen An- und Abtriebswelle notwendig sind, auf niedrigem Niveau, woraus sich auch geringe Reibverluste ergeben.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Vorspann­ ventil als Druckverhältnisventil ausgebildet, das einen Stufenkolben aufweist, an dessen einer Seite der Druck der Abflußleitung und auf dessen anderer Seite der Steuerdruck anliegt. Über das Größenverhältnis der beiden Seiten des Stufenkolbens kann auf einfache Weise der Ein­ fluß des lastabhängig durch den Drehmomentfühler bestimm­ ten Druckes auf das Steuerverhalten des Vorspannventiles vorgewählt werden.

Dabei kann durch eine Feder, die den Stufenkolben zusätz­ lich auf der mit dem Steuerdruck beaufschlagten Seite mit einer konstanten Kraft belastet, sichergestellt werden, daß in der Abflußleitung ein minimaler Druckwert gehalten wird, unabhängig davon, wie stark die zu übertragende Last absinkt.

Um den Steuerdruck zu erhalten, bietet es sich an, den vom Drehmomentfühler bestimmten Druck mittels eines Drosselschiebers zum Steuerdruck zu drosseln.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dieser Drossel­ schieber mit dem Stufenkolben in dasselbe Gehäuse des Vorspannventils integriert, so daß keine separaten Bau­ elemente mit zusätzlichen Anschlüssen und Druckleitungen notwendig sind.

Dabei kann der Drosselschieber über einen Fühlhebel be­ tätigbar sein, der mit einer der beweglichen Kegelschei­ ben der Kegelscheibenpaare verbunden ist und so die Über­ setzungsstellung des Getriebes abfühlt. Dies ist eine be­ triebssichere mechanische Ausführung.

Es ist natürlich auch denkbar, die Übersetzungsabhängig­ keit über einen elektronisch verstellbaren Mechanismus zu erreichen.

Der Drosselschieber kann auch eine abgeschrägte Steuer­ kante aufweisen, so daß der Übergang zwischen den Extrem­ stellungen weich gestaltet werden kann und eine stetige Veränderung des Verstärkungsfaktors zwischen vom Dreh­ momentfühler bestimmten Druck und Basisdruck in Abhängig­ keit von der Getriebeübersetzung möglich ist.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbei­ spieles. Dabei zeigt

Fig. 1 das Schema eines erfindungsgemäßen Kegelschei­ bengetriebes.

Fig. 1 stellt schematisch ein Getriebe dar mit einer An­ triebswelle 1 und einer Abtriebswelle 2. Auf diesen Wel­ len sitzen Kegelscheibenpaare 3, 4, zwischen denen ein Übertragungsmittel 5 umläuft und die Drehmomentübertra­ gung von der Antriebswelle 1 zur Abtriebswelle 2 bewirkt. Von den Kegelscheiben, die jeweils drehfest mit der sie tragenden Welle verbunden sind, ist in jedem Kegelschei­ benpaar 3, 4 eine Kegelscheibe auch axial festgelegt, während die dazugehörige zweite Kegelscheibe als axial verschiebbarer Teil von nur schematisch dargestellten wellenfesten Zylinder-Kolben-Aggregaten 6, 7 ausgebildet ist, über die die Anpressung des Übertragungsmittels und die Einstellung und Aufrechterhaltung der Getriebeüber­ setzung bewirkt werden.

Das hierzu erforderliche Druckmittel fließt den Zylinder- Kolben-Aggregaten 6, 7 durch Druckmittelleitungen 8, 9 zu. Die Druckmittelmengen und deren Druck werden über einen Vierkantensteuerschieber 10 geregelt, der mittels eines Stellgliedes 11 einstellbar ist.

Im dargestellten Beispiel ist dieses Stellglied 11 ein Linearantrieb, der von einem vorgeschalteten Mikroprozes­ sor 12 angesteuert wird. Die Ansteuerung kann dabei in Abhängigkeit von aktuellen Meßwerten bezüglich Geschwin­ digkeit, Übersetzung, Antriebsdrehzahl etc. erfolgen.

Das von dem Vierkantensteuerschieber 10 den Zylinder-Kol­ ben-Aggregaten 6, 7 zugeteilte Druckmittel wird durch eine Pumpe 13 geliefert, die es aus einem Sumpf 14 för­ dert.

Das für die Einstellung und Aufrechterhaltung der Getrie­ beübersetzung benutzte Druckmittel fließt nach dem Durch­ queren der Steuerspalte des Vierkantensteuerschiebers 10 über Abflüsse 15, 16 in die Abflußleitung 17, durch die es über ein Vorspannventil 18 und einen Drehmomentfühler 19 zurück in den Sumpf 14 geleitet wird. Dabei kann das Druckmittel auch noch zur Schmierung und Kühlung des Übertragungsmittels 5 und der Kegelscheibenpaare 3, 4 verwandt werden.

Über die Drosselwirkung des Vorspannventiles 18 und des Drehmomentfühlers 19 wird der Basisdruck in der Abfluß­ leitung 17 bestimmt, was sich einerseits auf die Anpreß­ kraft der Zylinder-Kolben-Aggregate 6, 7 auswirkt und zum anderen auf den von der Pumpe 13 zu liefernden Druckmit­ teldruck.

Das Vorspannventil 18 enthält einen Stufenkolben 20, der auf seiner kleineren Stirnseite 21 mit dem Druck der Ab­ flußleitung 17 beaufschlagt ist und auf der größeren, gegenüberliegenden Stirnseite 22 mit einem Steuerdruck.

Der Bereich der Stufe des Steuerkolbens ist über eine Leitung 23 druckentlastet.

Mit seiner Steuerkante 24 drosselt der Stufenkolben 20 den Fluß des Druckmittels aus der Ablußleitung 17 in die zum Drehmomentfühler 19 führende Leitung 25.

Von dieser Leitung 25 zweigt eine Leitung 26 ab, die den in der Leitung 25 herrschenden Druck zur größeren Stirn­ seite 22 des Stufenkolbens 20 leitet. Dabei wird dieser Druck jedoch über einen Steuerschieber 27 gedrosselt, der über ein Gestänge 28 übersetzungsabhängig verschoben wird, derart, daß er bei sinkendem Übersetzungsverhältnis stärker drosselt.

Bei geschlossenem Schieber 27 fällt der Druck an der grö­ ßeren Stirnseite 22 des Stufenkolbens 20 über eine zum Sumpf 14 führende und mit einer Drossel 33 versehene Lei­ tung 29 vollständig ab. Der Druck in der Abflußleitung 17 wird dadurch gleich dem Druck in der zum Drehmomentfühler führenden Leitung 25, da in dieser Stellung die Vorspannung einer zusätzlichen Feder 30 kleiner ist als der Druck auf die kleinere Stirnseite 21.

Damit der Druck jedoch bei geringer Last nicht unter einen gewünschten Minimaldruck fällt, ist der Stufenkol­ ben 20 durch die Feder 30 belastet, die diesen Minimaldruck sicherstellt.

Bei geöffnetem Schieber 27 wirkt auf die größere Stirn­ seite 22 der vom Drehmomentfühler 19 gehaltene Druck und der Druck in der Abflußleitung 17 ist im Verhältnis der Stirnseitenflächen gegenüber den Fühlerdruck verstärkt.

Der Übergang zwischen den beiden genannten Stellungen des Schiebers 27 läßt sich durch Abschrägen seiner Steuer­ kante 31 weich gestalten, so daß eine stetige Veränderung des Verstärkungsfaktors zwischen Fühlerdruck (Leitung 25) und Basisdruck (Leitung 17) in Abhängigkeit von der Ge­ triebeübersetzung möglich ist.

Der hinter dem Vorspannventil 18 in der Leitung 25 herr­ schende Druck wird wie gesagt durch den auf der Antriebs­ welle 1 sitzenden Drehmomentfühler 19 bestimmt. Dieser drosselt den in der Leitung 25 herrschenden Druck in Ab­ hängigkeit von der vom Getriebe aufgenommenen Last.

Im dargestellten Beispiel ist der Drehmomentfühler als sogenannte Drehmomentpumpe ausgebildet, die bei einem plötzlichen Drehmomentstoß ein Abfließen von Druckmittel aus der Leitung 25 verhindert und ein vorgegebenes Druck­ mittelvolumen in diese Leitung zurückschiebt, das über Rückschlagventile 32 in die Druckmittelleitungen 8, 9 gelangt, wo es eine schlagartige Druckerhöhung in den Zylinder-Kolben-Aggregaten 6, 7 bewirkt. Aufgrund des so bewirkten schnellen Druckanstieges wird die Anpreßkraft der Kegelscheibenpaare an das Übertragungsmittel in kürzester Zeit erhöht und verhindert, daß aufgrund des Drehmomentstoßes das Getriebe durchrutscht.

Zusammenfassend stellt die vorliegende Erfindung eine günstige Möglichkeit dar, um bei einem Kegelscheibenge­ triebe der eingangs beschriebenen Art eine bedarfsgerech­ te Druckregelung zu ermöglichen.

Claims (5)

1. Stufenlos einstellbares Kegelscheibengetriebe mit zwei auf der An- und Abtriebswelle angeordneten Kegelscheiben­ paaren und einem zwischen diesen umlaufenden Übertra­ gungsmittel, wobei die Kegelscheiben mit der sie tragen­ den Welle drehfest verbunden sind und auf jeder Welle eine Kegelscheibe auch axial festliegt, während die dazu­ gehörige zweite Kegelscheibe als axial verschiebbarer Teil eines wellenfesten Zylinder-Kolben-Aggregates ausge­ bildet ist, dem Druckmittel zur Anpressung des Übertra­ gungsmittels und zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Getriebeübersetzung über einen Zufluß von einem Vier­ kantensteuerschieber zugeteilt wird, der mittels eines Stellgliedes einstellbar ist und der einen Abfluß für das durchgesetzte Druckmittel aufweist, an den eine Abfluß­ leitung angeschlossen ist, in der sich wenigstens ein Drehmomentfühler befindet, der auf der Antriebswelle im dortigen Momentenfluß angeordnet ist und lastabhängig den Druckmitteldruck in den Zylinder-Kolben-Aggregaten beein­ flußt und dem ein in Abhängigkeit von der Übersetzung einstellbares Vorspannventil hydraulisch vorgeschaltet ist, mit dem der Druckmitteldruck zusätzlich beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannventil (18) durch einen Steuerdruck be­ tätigbar ist, der, ausgehend vom durch den Drehmomentfüh­ ler (19) lastabhängig bestimmten Druck, durch überset­ zungsabhängiges Vermindern gebildet ist, wozu das Vor­ spannventil (18) als Druckverhältnisventil mit einem Stufenkolben (20) ausgebildet ist, an dessen einer Seite (21) der Druck der Abflußleitung (17) des Vierkanten­ steuerschiebers (10) und auf dessen anderer Seite (22) der Steuerdruck anliegen.

2. Getriebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (20) auf der besagten anderen Seite (22) zusätzlich zum Steuerdruck mit der konstanten Kraft einer Feder (30) beaufschlagt ist.

3. Getriebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Drehmomentfühler (19) bestimmte Druck mittels eines Drosselschiebers (27) zum Steuerdruck ge­ drosselt wird.

4. Getriebe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselschieber (27) über einen Fühlhebel (28) betätigbar ist, der mit einer der beweglichen Kegelschei­ ben der Kegelscheibenpaare (3, 4) verbunden ist und die Übersetzungsstellung abfühlt.

5. Getriebe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkante (31) des Drosselschiebers (27) abge­ schrägt ist.