DE4234294A1 - Kegelscheibenumschlingungsgetriebe - Google Patents
KegelscheibenumschlingungsgetriebeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein stufenlos einstellbares Kegel
scheibenumschlingungsgetriebe mit zwei zueinander verstellba
ren Kegelscheibenpaaren - einem antriebs- und einem abtriebs
seitigen -, wobei wenigstens eines der Kegelscheibenpaare
mittels eines als Anpreßeinrichtung ausgebildeten Drehmoment
fühlers zur Verspannung des Umschlingungsmittels beaufschlag
bar ist, der Drehmomentfühler über den Umfang verteilte
Wälzkörper, wie z. B. Kugeln, besitzt, die mit Abwälzflächen
bzw. Abstützflächen oder Rampen zusammenarbeiten, welche
drehmoment- und übersetzungsabhängige Verspannkräfte bzw.
Anpreßkräfte erzeugen.
Bei derartigen Einrichtungen, wie sie durch die
DE-OS 28 46 546 bekannt geworden sind, sind die Wälzkörper
des Drehmomentfühlers derart angeordnet, daß eine Abwälzung
dieser Wälzkörper auf den mit ihnen zusammenwirkenden
Abstützflächen nicht stets gewährleistet ist. Dadurch
entsteht eine gewisse Hysterese, die die Funktion des
Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ungünstig beeinflussen
kann.
Der vorliegenden Erfindung lag unter anderem die Aufgabe
zugrunde, den vorerwähnten Nachteil zu beseitigen und
weiterhin die Funktion sowie die Lebensdauer bekannter
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe zu verbessern sowie eine
kostengünstige Herstellung derselben zu gewährleisten.
Dies wird gemäß der Erfindung bei einem Kegelscheibenum
schlingungsgetriebe der eingangs genannten Art dadurch
erzielt, daß die Wälzkörper in Abhängigkeit von einer
Übersetzungsänderung des Kegelscheibenpaares bzw. des
Kegelscheibenumschlingungsgetriebes entlang der Abwälzflächen
verlagerbar sind und dabei zumindest eine radiale Verlagerung
gegenüber der Rotationsachse des mit dem Drehmomentfühler
zusammenwirkenden Kegelscheibenpaares erfahren. Bei der
Erfindung werden also die Wälzkörper auch bei einem konstant
bleibenden Antriebsmoment in Abhängigkeit von einer Über
setzungsänderung radial verlagert.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat gegenüber den Ausfüh
rungsformen gemäß der DE-OS 28 46 546 den Vorteil, daß der
Eingriffsradius zwischen den Wälzkörpern und den Abwälzflä
chen sich übersetzungsabhängig verändert. Dadurch kann von
den Wälzkörpern, wenn sie radial weiter außen liegen, bei
gleicher Steigung der Abwälzflächen in Umfangsrichtung bzw.
der rampenförmigen Abstützflächen ein größeres Moment
übertragen werden als wenn diese Kugeln radial weiter innen
an den Abwälzflächen angreifen. Es kann also die Durchmesser
veränderung des Angriffs der Wälzkörper an den Abwälzflächen
zur Anpassung des erforderlichen bzw. gewünschten Verspann
druckes an das zu Übertragende Moment mitbenutzt werden.
Für manche Einsatzfälle kann es von Vorteil sein, wenn die
Abwälzflächen derart ausgebildet sind, daß die Wälzkörper bei
einer Übersetzungsänderung des Getriebes sowohl in radialer
als auch in axialer Richtung eine Verlagerung erfahren. Das
bedeutet also, daß die Wälzkörper zwei überlagerte Bewegungs-
bzw. Richtungskomponenten aufweisen.
Um eine optimale Anpassung des erforderlichen Verspanndruckes
an das zu übertragende Moment zu erzielen, kann es vorteil
haft sein, wenn die Abwälzflächen für die Wälzkörper Auf
lauframpen bilden, die über die Erstreckung der Abwälz
flächen, entlang der die Abwälzkörper übersetzungsabhängig
verlagert werden, einen sich verändernden Angriffswinkel bzw.
unterschiedliche Steigungen für die Wälzkörper bilden. Da
durch kann über den gesamten Übersetzungsstellweg des ent
sprechenden Kegelscheibenpaares eine drehmoment- und überset
zungsabhängige Verspannung des Umschlingungsmittels bzw. eine
entsprechende axiale Anpressung der axial verlagerbaren Ke
gelscheibe erzielt werden.
Ein besonders vorteilhafter und funktionssicherer Aufbau kann
dadurch gewährleistet werden, daß die Wälzkörper des
Drehmomentfühlers durch Kugeln gebildet sind, die jeweils in
zwei sich axial gegenüberliegenden und in radialer Richtung
betrachtet im wesentlichen V-förmig ausgebildeten Nuten
aufgenommen sind, die derart ausgebildet sind, daß die sich
relativ zu einer Kugel im wesentlichen diametral gegenüber
liegenden Flanken der Nuten, bezogen auf den Radius, auf dem
sich die Kugeln befinden, für diese Kugeln tangentenartige
Angriffslinien bilden, die zumindest im wesentlichen parallel
sind. Durch eine derartige Ausgestaltung können sich die
Kugeln zwischen den Auflauframpen bzw. Abwälzrampen einwand
frei abwälzen. Das bedeutet also, daß die Drehachse, um die
sich eine Kugel bei einem Momentenstoß dreht, praktisch zu
mindest annähernd senkrecht zur Drehachse des entsprechenden
Kegelscheibenpaares ist. Es kann also praktisch keine Gleit
bewegung, die eine möglicherweise störende Reibung hervorru
fen könnte, zwischen den Wälzkörpern und einer der Abstütz
flächen bzw. Abwälzbahnen erfolgen.
Die an den Wälzkörpern für die eine Drehrichtung des ent
sprechenden Kegelscheibenpaares angreifenden Flanken der
Nuten sowie die für die andere Drehrichtung vorgesehenen
Flanken können ähnlich ausgebildet sein, so daß für ein
definiertes Drehmoment und eine bestimmte Übersetzung für
beide Drehrichtungen die Verspannung des Umschlingungsmittels
zwischen dem Kegelscheibenpaar gleich bleibt. Die in die eine
Drehrichtung und in die andere Drehrichtung wirksamen Nuten
flanken können jedoch auch eine unterschiedliche Ausgestal
tung aufweisen und insbesondere verschiedene Angriffswinkel
bzw. Auflaufwinkel für die Wälzkörper bilden, so daß bei
Drehmomentumkehr, also z. B. beim Übergang von Zugbetrieb in
Schubbetrieb eines Kraftfahrzeuges, eine Veränderung der
Verspannung des Umschlingungsmittels stattfinden kann. Die
Flanken der Nuten können dabei z. B. derart ausgebildet sein,
daß bei Zugbetrieb des Kraftfahrzeuges die Verspannung größer
ist als im Schubbetrieb.
Die Abwälzflächen bzw. die Flanken der die Wälzlager aufneh
menden Nuten bzw. Vertiefungen können in vorteilhafter Weise
in radialer Richtung einen derartigen Verlauf haben, daß
durch das zu übertragende Drehmoment eine radiale Kraftkompo
nente auf die Wälzkörper erzeugt wird. Diese radiale Kraft
komponente ist dabei im Verhältnis zu den die axiale Ver
spannung des Kegelscheibenpaares und des Umschlingungsmittels
bewirkenden Kräften, welche durch die Wälzkörper übertragen
werden, äußerst gering. Die auf die einzelnen Wälzkörper, wie
insbesondere Kugeln, einwirkende Kraftkomponente kann
erzeugt werden, indem die an einem Wälzkörper angreifenden
Flanken, in radialer Richtung betrachtet, für den Wälzkörper
einen sich in radialer Richtung verändernden Auflauf- bzw.
Angriffswinkel bilden. So können beispielsweise wenigstens
zwei, vorzugsweise alle vier der mit einem Wälzkörper zusam
menwirkenden Flanken derart ausgebildet sein, daß diese, in
radialer Richtung betrachtet, in bezug auf eine zur Rota
tionsachse des entsprechenden Kegelscheibenpaares senkrechten
Ebene radial innen einen größeren Aufstellwinkel besitzen als
radial außen, wobei im radialen Zwischenbereich ein kontinu
ierlicher Übergang von dem radial inneren Winkel zum radial
äußeren Winkel vorhanden sein kann. Dies bedeutet also, daß
die V-förmigen Vertiefungen bzw. Nuten radial außen einen
größeren Aufstellwinkel besitzen als radial innen, oder mit
anderen Worten, der zwischen den beiden Flanken einer Nut
eingeschlossene Winkel ist radial außen größer als radial
innen, so daß die Flanken eine räumlich geformte, gewundene
bzw. leicht verdrillte Fläche bilden. Die allmähliche
Winkelzunahme bzw. -abnahme zwischen den Flanken einer Nut
kann je nach Anwendungsfall, in radialer Erstreckungsrichtung
der Nut bzw. Nuten betrachtet, von radial innen nach außen
oder umgekehrt erfolgen. Für die Funktion des Drehmoment
fühlers kann es besonders vorteilhaft sein, wenn der von den
Rampen in bezug auf eine zur Rotationsachse des entsprechen
den Kegelscheibenpaares senkrecht verlaufende Ebene definier
te kleinste Auflauf- bzw. Angriffswinkel in der Größenordnung
von 10° bis 30°, vorzugsweise von 15° bis 20° liegt und der
größte definierte Anlauf- bzw. Angriffswinkel für einen
Wälzkörper in der Größenordnung von 20° bis 50°, vorzugsweise
von 30° bis 40° liegt.
Bei Verwendung eines einzigen Drehmomentfühlers kann es für
die Funktion des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes beson
ders vorteilhaft sein, wenn dieser am antriebsseitigen
Kegelscheibenpaar vorgesehen ist.
Ein besonders vorteilhafter und einfacher Aufbau des Getrie
bes kann dadurch gewährleistet werden, daß der als Anpreßein
richtung ausgebildete Drehmomentfühler ein druckmittelbeauf
schlagtes Stellglied, wie eine Kolben/Zylindereinheit umfaßt,
in der ein drehmoment- und übersetzungsabhängiger Druck
erzeugt wird. Diese Kolben/Zylindereinheit kann dabei derart
angeordnet sein, daß die axial verlagerbare Scheibe unmittel
bar den Kolben oder Zylinder bildet bzw. trägt, also unmit
telbar durch den vom Drehmomentfühler gelieferten Druck be
aufschlagt wird. Der Drehmomentfühler kann jedoch auch derart
aufgebaut und angeordnet sein, daß dieser einen eigenen, von
einer Pumpe gespeisten Druckmittelraum besitzt, der einen als
Drucksteuerventil ausgebildeten Ablaß besitzt, wobei dieser
Druckraum mit einer Kolben/Zylindereinheit, welche die axial
verlagerbare Kegelscheibe verlagert, verbunden ist. Das
Drucksteuerventil des Drehmomentfühlers kann dabei über eine
vom axial verlagerbaren Kolben des Drehmomentfühlers getra
gene Steuerkante eingestellt werden. Auf diesen axial
verlagerbaren Kolben wirken auch die in Abhängigkeit von dem
zu übertragenden Drehmoment von den Wälzkörpern erzeugten
Kräfte ein. Die Wälzkörper stützen sich also über den axial
verlagerbaren Bestandteil der Kolben/Zylindereinheit des
Drehmomentfühlers am Ölpolster bzw. an der Ölfüllung des
Drehmomentfühlers ab.
Ein vorteilhafter Aufbau des Getriebes kann sich ergeben,
wenn die Wälzkörper mittels der axial verlagerbaren Kegel
scheibe des mit dem Drehmomentfühler zusammenwirkenden Kegel
scheibenpaares in radialer Richtung geführt sind. Hierfür
kann die axial verlagerbare Kegelscheibe ein Bauteil tragen,
welches Führungen bzw. Ausnehmungen für die Wälzkörper be
sitzt. Dieses Bauteil kann dabei die Wälzkörper käfigartig
umgreifen, wobei durch in axialer Richtung schräg verlaufende
Führungsflächen oder durch Schrägstellung des die Wälzkörper
umgreifenden Bauteils die Wälzkörper zwangsweise bei einer
Verlagerung der axial bewegbaren Kegelscheibe radial auf
einen anderen Durchmesserbereich bewegt werden können.
Bei Drehmomentfühlern, deren mit den Wälzkörpern zusammenwir
kende Flanken derart ausgebildet sind, daß auf die Wälzkörper
eine radiale Kraftkomponente erzeugt wird, kann in besonders
einfacher Weise die radiale Führung der Wälzkörper über eine
mit der axial verlagerbaren Kegelscheibe verbundene, in
axialer Richtung zur Rotationsachse dieser Scheibe kegel
stumpfartig verlaufende Fläche erfolgen. Eine derartige
Ausgestaltung ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Wälz
körper durch die auf sie einwirkende radiale Kraftkomponente
radial nach außen hin zwangsweise verlagert werden. Die
kegelstumpfartige Fläche kann dabei in vorteilhafter Weise
axial in Richtung der verlagerbaren Kegelscheibe sich im
Durchmesser erweitern. Dadurch kann sichergestellt werden,
daß bei einem Übersetzungsverhältnis des Kegelscheibenum
schlingungsgetriebes, bei dem sich das Umschlingungsmittel
auf einem kleinen Durchmesser des mit dem Drehmomentfühler
zusammenwirkenden Kegelscheibenpaares befindet, die Kugeln
sich im radial äußeren Bereich der mit ihnen zusammenwirken
den Abwälzrampen befinden, so daß aufgrund des dort vorhande
nen geringen Aufstellwinkels der Abwälzbahnen eine erhöhte
Verspannung zwischen dem Kegelscheibenpaar und dem Um
schlingungsmittel erzeugt wird. Bei einer Übersetzungsände
rung können dann die Kugeln über die kegelstumpfartige Fläche
radial nach innen gedrängt werden, wobei mit zunehmendem
Umlaufradius des Umschlingungsmittels die Verspannung zwi
schen dem Kegelscheibenpaar und dem Umschlingungsmittel
verringert werden kann, und zwar aufgrund des sich verändern
den Angriffswinkels der mit den Wälzkörpern zusammenwirkenden
Abwälzbahnen. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere
vorteilhaft bei Kegelscheibenumschlingungsgetrieben, bei
denen der Drehmomentfühler auf der Seite des antreibenden
Kegelscheibenpaares, d. h. auf der Primärseite des Getriebes,
vorgesehen ist. Für manche Anwendungsfälle kann es jedoch
auch von Vorteil sein, wenn die Abwälzrampen der Wälzkörper
sowie die diese in radialer Richtung in Abhängigkeit von der
Verlagerung der axial bewegbaren Kegelscheibe führenden bzw.
abstützenden Mittel derart ausgebildet sind, daß bei solchen
Übersetzungsverhältnissen, bei denen die Kette sich auf
einem kleinen Radius des entsprechenden Kegelscheibenpaares
bewegt, die axiale Verspannung geringer ist als bei Betriebs
zuständen, in denen das Umschlingungsmittel sich auf einem
größeren Durchmesser des Kegelscheibenpaares befindet.
Letzteres kann z. B. der Fall sein, wenn der Drehmomentfühler
am abtriebsseitigen Kegelscheibenpaar vorgesehen ist, wobei
der vom Drehmomentfühler erzeugte Verspanndruck auf eine
Kolben/Zylindereinheit, die die axial bewegbare Kegelscheibe
des antriebsseitigen Kegelscheibenpaares beaufschlagt,
geschaltet werden kann.
Für den Aufbau des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes bzw.
des Drehmomentfühlers kann es besonders vorteilhaft sein,
wenn beide Scheiben des vom Drehmomentfühler verspannten
Kegelscheibenpaares drehfest bzw. drehstarr mit einer Welle
verbunden sind.
Gemäß einem weiteren erfinderischen Merkmal können die mit
den Abwälzkörpern zusammenwirkenden Abwälzflächen bzw.
-rampen über ihre Quererstreckung bzw. ihre Erstreckung in
Umfangsrichtung eine gewölbte bzw. gebogene Form aufweisen,
und zwar derart, daß bei Auftreten von Drehmomentstößen und
Abwälzen der Wälzkörper auf den Auflauframpen der Angriffs
winkel dieser Auflauframpen für die Abwälzkörper sich verän
dert, und zwar vorzugsweise der Auflaufwinkel für die Wälz
körper sich verringert, wodurch eine Erhöhung der Verspannung
des Umschlingungsmittels zwischen dem entsprechenden Kegel
scheibenpaar bewirkt und somit ein Durchrutschen des Um
schlingungsmittels verhindert werden kann.
Ein besonders vorteilhafter Aufbau eines stufenlos einstell
baren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit zwei zueinander
verstellbaren Kegelscheibenpaaren - einem antriebs- und einem
abtriebsseitigen - kann dadurch erzielt werden, daß wenig
stens die axial verlagerbare Scheibe eines der Scheibenpaare
durch eine Kolben/Zylindereinheit beaufschlagbar ist, die mit
einem last- und übersetzungsabhängigen Druck speisbar ist,
der von einem über eine Pumpe mit Druckmedium versorgbaren
Drehmomentfühler geliefert wird, wobei der Drehmomentfühler
wenigstens ein Drucksteuerventil besitzt sowie Wälzkörper,
wie z. B. Kugeln, und mit diesen zusammenarbeitende Abwälzflä
chen, mittels derer das Drucksteuerventil zur Erzeugung eines
last- und übersetzungsabhängigen Druckes eingestellt und
Drehmoment auf das Kegelscheibenpaar übertragen wird, wobei
beide Scheiben des einen Kegelscheibenpaares drehfest bzw.
drehstarr mit einer Welle verbunden sind und über die Wälz
körper das gesamte von dem Kegelscheibenumschlingungsge
triebe zu übertragende Moment in das Kegelscheibenpaar
eingeleitet wird.
Weitere erfinderische Merkmale und Wirkungsweisen werden im
Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 1 bis 6 näher
beschrieben.
Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsvari
ante eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, bei dem der
erfindungsgemäße Drehmomentfühler Verwendung finden kann,
wobei in dieser Figur der Drehmomentfühler lediglich verein
facht dargestellt ist,
Fig. 2 eine konstruktive Ausgestaltungsmöglichkeit eines
Kegelscheibenpaares mit einem erfindungsgemäßen Drehmoment
fühler,
Fig. 3 eine Ausgestaltungsmöglichkeit der Auflauframpen für
die Abwälzkörper des Drehmomentfühlers, wobei diese Rampen in
Richtung des Pfeiles III der Fig. 2 betrachtet sind,
Fig. 4 eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit eines er
findungsgemäßen Drehmomentfühlers,
Fig. 5 eine Ausgestaltungsmöglichkeit der Auflauframpen für
die Abwälzkörper des Drehmomentfühlers, wobei diese Rampen in
Richtung der Pfeile V der Fig. 4 im Schnitt gezeigt sind,
Fig. 6 eine weitere konstruktive Ausgestaltung eines
Drehmomentfühlers gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das in Fig. 1 schematisch gezeigte Kegelscheibenum
schlingungsgetriebe besitzt ein antriebsseitiges, auf der
Antriebswelle I drehfest angeordnetes Scheibenpaar 1 und ein
auf der Abtriebswelle II drehfest angeordnetes Scheibenpaar
2. Jedes Scheibenpaar hat ein axial bewegbares Scheibenteil
1a und 2a und je ein axial festes Scheibenpaar 1b und 2b.
Zwischen den beiden Scheibenpaaren ist zur Momentenübertra
gung ein Umschlingungsmittel in Form einer Kette 3 vorgese
hen.
Auf das axial verlagerbare abtriebsseitige Scheibenteil 2a
wird eine übersetzungsabhängige Kraft durch eine Tellerfeder
4 aufgebracht, die derart eingebaut und ausgebildet ist, daß
auf die Kette 3 eine höhere Kraft ausgeübt wird, wenn diese
sich im radial inneren Bereich des antriebsseitigen Scheiben
paares 1 befindet und eine geringere Kraft, wenn sie sich am
antriebsseitigen Scheibenpaar 1 im größeren Durchmesserbe
reich befindet.
Die Tellerfeder 4 stützt sich mit ihren radial inneren
Bereichen gegen die axial bewegliche Scheibe 2a und radial
außen gegen das axial feste Bauteil - hier als Kolben 5
bezeichnet - einer Kolben/Zylindereinheit 6 ab und ist im
Flüssigkeitsraum 6a dieser Einheit untergebracht. Deren axial
bewegbares und rotierbares Zylinderteil ist mit 7 bezeichnet
und drehfest mit dem axial verlagerbaren Scheibenteil 2a
ausgebildet.
Bei dem antriebsseitigen Scheibenpaar 1 ist ebenfalls die
axial bewegbare Scheibe 1a mit einem umlaufenden und axial
bewegbaren Zylinderteil 8 einer Kolben/Zylindereinheit 9
verbunden, deren mitlaufendes, jedoch axial festes Kolbenteil
hier als Ringkolben 10 ausgebildet ist.
Mechanisch parallel geschaltet zu dieser Kolben/Zylinderein
heit 9 ist eine radial innerhalb derselben liegende Kolben/
Zylindereinheit 11, deren axial festes (das heißt mit der
Welle I drehfestes) Zylinderteil 12 mit dem Kolbenteil 10 der
äußeren Kolben/Zylindereinheit 9 fest ist und dessen axial
verlagerbares, jedoch mit der Welle I drehfestes Kolbenteil
13 fest verbunden ist mit dem Zylinderteil 8 der äußeren
Kolben/Zylindereinheit 9.
Die Antriebswelle I treibt eine Pumpe 14 an, die über einen
in Abhängigkeit von dem gewünschten bzw. benötigten Überset
zungsverhältnis gesteuerten Einkantenschieber bzw. 3/2-Wege
ventil 15 über eine Leitung 16 Druckmittel in den Druckraum
11a der inneren Kolben/Zylindereinheit 11 fördern kann. Je
nach Stellung des Schiebers 15 wird entweder Druckmittel über
die Leitung 16 in den Druckraum 11a gepumpt und damit die
Kette 3 am Scheibenpaar nach außen verlagert - entgegen der
Kraft der Tellerfeder 4 - oder aber es wird durch entspre
chende Stellung des Schiebers 15 Druckmittel durch die
Leitung 17 in den Ölsumpf zurückgeführt. In den Druckmittel
strom ist vor die Pumpe 14 ein Filter 18 gesetzt und zwischen
Pumpe 14 und Schieber 15 ein Vorspannventil bzw. Druckbegren
zungsventil 19.
Zur Erzeugung des momentenabhängigen Druckes ist hinter dem
Filter 18 die Pumpe 20 vorgesehen, die über die Leitung 21
den Druckraum 6a der Kolben/Zylindereinheit 6 des abtriebs
seitigen Kegelscheibenpaares 2 speist und über die Leitung 22
den Druckraum 9a der radial außen vorgesehenen Kolben/Zylin
dereinheit 9 des antriebsseitigen Scheibenpaares 1. Von der
Leitung 22 führt eine weitere Leitung 23 in den Druckraum 24a
des Drehmomentenfühlers 24, der als übersetzungs- und momen
tengesteuertes Ventil ausgebildet ist und direkt das Drehmo
ment vom Antrieb zum antriebsseitigem Scheibenpaar 1 über
trägt. Dieser Momentenfühler 24 besitzt eine axial festste
hende 24b und eine axial verlagerbare Kurvenscheibe 24c mit
jeweils angeformten Auflauframpen, zwischen denen Spreizkör
per in Form von Kugeln 24d vorgesehen sind. An eine Abfluß
öffnung 24e ist eine Leitung 25 angeschlossen, die zur
Schmierung der Kette bzw. Scheiben mit dem durch die Öffnung
24e hindurchströmenden Öl dient. Je nach der eingestellten
Übersetzung und dem anstehenden Drehmoment zwischen den
beiden Scheiben 24b und 24c wird über die als Steuerkolben
wirksame Scheibe 24c die Abflußöffnung 24e entsprechend
verschlossen und somit ein der Übersetzung und dem anstehen
den Moment entsprechender Druck im Druckraum 24a, in den
Leitungen 23, 22 und 21 und somit auch in den Druckräumen 9a
und 6a erzeugt. Dabei wird infolge der Parallelschaltung der
Kolben/Zylindereinheiten 11 und 9 der übersetzungs- und
momentenabhängige Druck hinzuaddiert zu dem Einstelldruck für
die Übersetzung.
Die Pumpe 20 braucht lediglich so viel Volumen zu fördern,
daß auf jeden Fall die Leckverluste in den Leitungen, die
durch die Öffnung 24e hindurchströmenden Mengen und die
durch ein Aufweiten der Leitungen bzw. Stellglieder auf
tretenden Volumensvergrößerungen kompensiert werden. Jedoch
braucht bis auf die Leckage keine hydraulische Energie für
diesen momentenporportionalen Druckanteil erzeugt zu werden,
da zum Kompensieren der mit der Änderung der Übersetzung
gleichzeitig verbundenen Volumensänderungen in den Druck
räumen 9a und 6a lediglich das Druckmittel hin- und herge
pumpt, das heißt ausgetauscht zu werden braucht. Die für
diese Pumpe 20 erforderliche Leistung liegt im Bereich von
einem Sechstel der bei den bisher bekannt gewordenen Einrich
tungen erforderlichen Gesamtleistung. Die Summe der durch die
Pumpen 14 und 20 erforderlichen Leistungen ist daher erheb
lich geringer.
Anstatt der Kolben/Zylindereinheit 6 mit einer Tellerfeder 4
könnten am Kegelscheibenpaar 2 ebenfalls zwei Kolben/Zylin
dereinheiten vorgesehen werden, die ähnlich ausgebildet
angeordnet und wirksam sind, wie die Kolben/Zylindereinheiten
9,11 des antriebsseitigen Scheibenpaars 1, wobei die innere
Kolben/Zylindereinheit dann die Funktion der Tellerfeder 4
übernehmen würde und mittels eines an sich bekannten Vier
kantenschiebers zur Einstellung der Übersetzung mit einem
entsprechenden Druck beaufschlagt würde. Der Vierkantenschie
ber würde anstelle des Einkantenschiebers 15 gemäß Fig. 1
eingesetzt werden.
Die in Fig. 2 teilweise dargestellte Eingangsseite eines
Kegelscheibenumschlingungsgetriebes zeigt eine konstruktive
Ausgestaltungsmöglichkeit eines erfindungsgemäßen Drehmoment
fühlers und dessen möglichen Zusammenbau mit einer der
Kegelscheiben. Diejenigen Teile, die in der Funktion mit
Teilen in Fig. 1 ähnlich sind, sind mit Bezugszeichen
versehen, die um 100 erhöht sind.
Das Antriebszahnrad oder Antriebsritzel 126 stützt sich über
ein Wälzlager 127 an der Antriebswelle I ab und ist über eine
Verzahnung 128 drehfest mit der axial verlagerbaren und in
Umfangsrichtung beweglichen Kurvenscheibe 124c des Drehmo
mentfühlers 124 verbunden. Zwischen den jeweils angeformten
Auflauframpen 135 der verlagerbaren Kurvenscheibe 124c und
der mit der Antriebswelle I fest verbundenen Kurvenscheibe
124b befinden sich Spreizkörper in Form von Kugeln 124d, die
von einem federnden Element 129 nach radial außen gedrückt
werden. Diese Feder 129 hat im wesentlichen die Aufgabe, die
Kugeln 124d bei Stillstand des Getriebes in Kontakt mit den
beiden Kurvenscheiben 124b und 124c bzw. deren Abstützflächen
135 zu halten, damit beim Anlaufen des Getriebes bis zum
Aufbau einer ausreichenden Zentrifugalkraft ein eventuelles
Verkanten zuverlässig vermieden werden kann.
Die Rückseite der festen Kurvenscheibe 124b bildet zugleich
das Zylinderteil 112 der inneren Kolben/Zylindereinheit 111
und ist radial außen fest mit dem Kolbenteil 110 der äußeren
Kolben/Zylindereinheit 109 verbunden. Das Kolbenteil 113 der
innenliegenden Kolben/Zylindereinheit 111 und das Zylinder
teil 108 der radial außen angeordneten Kolben/Zylindereinheit
109 sind fest mit der axial bewegbaren Kegelscheibe 101a
verbunden und mit dieser drehfest, jedoch axial verlagerbar
auf der Antriebswelle I angeordnet.
Axial fest, aber relativ zu diesem verdrehbar, ist am
Zylinderteil 108 ein eine kegelstumpfförmige Abstützfläche
130 tragendes Bauteil angebracht. Diese kegelstumpfförmige
Abstützfläche 130 begrenzt, abhängig von ihrer axialen
Position, d. h. abhängig von der eingestellten Übersetzung,
die radiale Verlagerbarkeit der Kugeln 124d des Drehmoment
fühlers 124 radial nach außen. Die Kugeln 124d werden durch
das Federelement 129 gegen die Fläche 130 gedrängt.
Die zumindest im wesentlichen momentenabhängige Komponente
des Drehmomentfühlers 124 umfaßt einen Druckraum 124a, der
von der Kolben/Zylindereinheit 124c und 124f begrenzt ist. In
diesen Druckraum 124a integriert ist ein Plattenventil mit
einer Ventilplatte 131 und einem Kraftspeicher 132, der hier
aus zwei gegensinnig angeordneten Tellerfedern gebildet ist
und der die Ventilplatte 131 entgegen der Richtung des
Pfeiles A, in Richtung auf die Abflußöffnung 124e beauf
schlagt, die im axial verlagerbaren Bauteil 124c vorgesehen
ist. Das Plattenventil ist vom axial festen Bauteil 124f
getragen.
Zum Einstellen der erforderlichen oder gewünschten Über
setzung wird über den Kanal bzw. die Zuleitung 116 in der
Antriebswelle I die Kolben/Zylindereinheit 111 bzw. deren
Druckraum 111a mit Druckmedium befüllt. Der Kanal bzw. die
Leitung 122 dient sowohl zur Befüllung des Druckraums 109a
der radial außen liegenden Kolben/Zylindereinheit 109, die
eine übersetzungs- und momentenabhängige Axialkraft auf die
axial bewegliche Kegelscheibe 101a ausüben kann, als auch
zur Befüllung über den Kanal bzw. die Leitung 123 des
Druckraums 124a des Drehmomentfühlers 124. Der Kanal 125
dient als Rücklaufleitung zum Ölsumpf und ist mit der
Abflußöffnung 124e des Drehmomentfühlers 124 verbunden.
Fig. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab schematisch die Auf
lauframpen an den beiden Kurvenscheiben 124b und 124c in der
Draufsicht gemäß Pfeil III in Fig. 2. Hier ist eine Ausfüh
rungsform dargestellt, bei der die radial inneren Bereiche
133 der Auflauframpen 135 einer Kurvenscheibe einen kleineren
Winkel einschließen als die radial äußeren Bereiche 134 der
Auflauframpen 135 derselben Kurvenscheibe. Die Auflauframpen
bilden dabei gewundene oder räumlich geformte Auflauf- bzw.
Abwälzflächen 135, an denen sich die Kugeln 124d unter Bil
dung einer in Umfangsrichtung und einer in Achsrichtung wir
kenden Kraftkomponente abstützen können. Durch die Ausbil
dung der Auflaufflächen 135 ändert sich die Lage der Berüh
rungstangenten und damit auch das Aufteilungsverhältnis von
Axialkraftkomponente und in Umfangsrichtung wirkender
Kraftkomponente.
Weiterhin sind die sich gegenüberliegenden Rampen 135, die an
den Kugeln 124d angreifen, derart ausgestaltet, daß praktisch
diese stets zueinander parallel angeordnet sind bzw. daß die
Angriffstangenten der Flächen 135 an der Kugel 124d, bezogen
auf den Radius, auf dem sich die Kugeln 124d befinden, paar
weise parallel sind. Dadurch können sich die Kugeln 124d
zwischen den Auflauframpen bzw. Abwälzrampen 135 einwandfrei
abwälzen, ohne dabei zu gleiten. Das bedeutet also, daß die
Drehachse der Kugeln 124d praktisch zumindest annähernd
senkrecht zur Drehachse der Kegelscheibe 101a ist.
Fig. 2 zeigt in der oberen Hälfte diejenige Position, die
die Antriebsseite bei Stillstand des Kegelscheibenumschlin
gungsgetriebes einnimmt. Die axial bewegliche Kegelscheibe
101a befindet sich in ihrer linken Extremposition, ist also
bis zu ihrem Anschlag in Richtung des Pfeiles A verschoben
und ist somit von der mit ihr auf der Antriebswelle I ange
ordneten, aber nicht dargestellten festen Kegelscheibe am
weitesten entfernt, so daß die Kette 103 ihre radial am
weitesten innen liegende Position einnehmen kann. Die Ventil
platte 131 wird entgegen der Richtung des Pfeiles A von dem
durch die beiden Tellerfedern gebildeten Kraftspeicher 132
beaufschlagt und liegt mit ihrem radial äußeren Bereich am
Anschlag 136 an, der hier durch einen Sicherungs- oder
Seegerring gebildet ist. Durch die axiale Anlage der Ventil
platte 131 am Anschlag 136 wird sichergestellt, daß zwischen
der der Kegelscheibe zugewandten Fläche der Ventilplatte 131
und der Abflußöffnung 124e ein Spalt verbleibt, der in der
Größenordnung von 0,2 bis 0,8 mm liegen kann. Die Kugeln 124d
werden von dem federnden Element 129 radial nach außen gegen
die kegelstumpfförmige Abstützfläche 130 gedrückt.
Bei Rotation der Primärseite, also bei Antrieb des Getrie
bes, treibt die Antriebswelle I zwei Pumpen an, wie sie in
Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurden. Die erste Pumpe
fördert über ein in Abhängigkeit von dem gewünschten Über
setzungsverhältnis gesteuertes Ventil und über die Leitung
116 Druckmittel in den Druckraum 111a der inneren Kolben/Zy
lindereinheit 111 und baut in dem Druckraum 111a den Druck
auf, der einer Anpreßkraft der Scheibe 101a an die Kette 103
entspricht, die erforderlich ist, um die gewünschte Überset
zung zu halten und einen Teil des eingeleiteten Momentes zu
übertragen. Gleichzeitig fördert die zweite Pumpe Druckmedium
über die Leitung 122 in den Druckraum 109a der radial außen
liegenden Kolben/Zylindereinheit 109 und über die von der
Leitung 122 abzweigenden Leitung 123 in den Druckraum 124a
des Drehmomentfühlers 124. Die Steuerung dieses momentenab
hängigen Druckes, der zusätzlich übersetzungsabhängig
korrigiert wird, erfolgt über die Veränderung des Drossel
spaltes zwischen der Ventilplatte 131 und der Abflußöffnung
124e.
Durch das Antreiben des Antriebszahnrades 126 wird über die
Verzahnung 128 ein Antriebsmoment in den Drehmomentfühler 124
eingebracht, das über die Kugeln 124d, die axial feststehende
Kurvenscheibe 124b und über die Antriebswelle I in das an
triebsseitige Kegelscheibenpaar weitergeleitet wird und von
dort mit Hilfe der Kette 103 auf das abtriebsseitige Kegel
scheibenpaar, das hier nicht dargestellt ist, übertragen
wird.
Durch die Einleitung dieses Momentes stützen bzw. wälzen sich
die Kugeln 124d an den räumlich geformten Auflaufflächen 135
derart ab, daß sie axial gegen die feste Kurvenscheibe 124b
beaufschlagt bzw. gedrückt werden und die gegenüber der Wel
le I in Umfangsrichtung und axial bewegliche Kurvenscheibe
124c in Richtung des Pfeiles A beaufschlagen bzw. bei Moment
änderungen verschieben. Die Ventilplatte 131 liegt dabei noch
immer an ihrem Anschlag 136 axial an, jedoch wird der Dros
selspalt, also der Durchlaßquerschnitt oder Abflußquerschnitt
für das Druckmedium zwischen der Ventilplatte 131 und der
Abflußöffnung 124e verkleinert. Durch diese Abflußquer
schnittsverringerung steigt der Druck im Druckraum 124a, in
den Leitungen 123 und 122 und damit auch im Druckraum 109d
der äußeren Kolben/Zylindereinheit 109 entsprechend dem zu
übertragenden Moment bei der eingestellten Übersetzung in
diesem Anfahrbereich, das heißt in dem hier dargestellten
Bereich der größten Untersetzung, an. In dieser Stellung, die
auch mit "Low-Stellung" bezeichnet wird, läuft also das
Umschlingungsmittel 103 auf dem kleinsten Laufradius der
Eingangsseite bzw. des Primärscheibenpaares und damit auf dem
größten Laufradius des Sekundärscheibenpaares auf der
Abtriebswelle. In dieser dargestellten Position liegt bei
maximalem Motordrehmoment das höchste zu übertragende
Drehmoment an und erfordert damit auch die höchste Anpreß
kraft für das Umschlingungsmittel 103 sowie den höchsten
Druck in der radial innen liegenden Kolben/Zylindereinheit
111. In diesem normalen Betriebsbereich, in dem sich der
Drosselspalt zwar verändert, jedoch immer einen Durchlaß
gewährleistet, stellt sich dadurch, daß sich die bewegliche
Kurvenscheibe 124c am Ölpolster im Druckraum 124a abstützt,
ein Gleichgewichtszustand ein.
In der unteren Hälfte der Fig. 2 ist die andere Extremposi
tion des Umschlingungsmittels 103 dargestellt. Hierbei ist
die axial bewegliche Kegelscheibe 101a durch Befüllen des
Druckraums 111a der inneren Kolben/Zylindereinheit 111 axial
entgegen der Richtung des Pfeiles A nach rechts in Richtung
auf die zusammen mit ihr auf der Primärwelle I angeordnete
feststehende Kegelscheibe zu gedrückt, wodurch die Kette 103
nach radial außen gedrängt wird. Diese Lage des Umschlin
gungsmittels 103 stellt die größtmögliche Übersetzung dar,
wie sie zum Beispiel zur Erzielung der Endgeschwindigkeit des
Fahrzeugs oder auch im Teillastbereich, das heißt, wenn kein
hohes Abtriebsmoment erforderlich ist, eingestellt werden
kann. Die Kugeln 124d sind bei dieser eingestellten Über
setzung durch das die kegelstumpfförmige Fläche 130 tragende
Bauteil in ihrer radial innersten Position gehalten. Diese
kegelstumpfförmige Fläche 130 bewirkt die übersetzungsab
hängige Korrektur des momentenabhängigen Aufschaltdruckes.
Die Bauteile des Momentenfühlers 124 sind hier in der Lage
zueinander dargestellt, die sie bei Auftreten eines extremen
Drehmomentenstoßes zueinander einnehmen. Durch einen solchen
Drehmomentstoß verdrehen sich die bewegliche Kurvenscheibe
124c und die feste Kurvenscheibe 124b relativ zueinander,
wodurch sich die Spreizkörper in Form von Kugeln 124d an den
ihnen zugeordneten Abwälzflächen 135 abstützen. Durch die
Ausgestaltung dieser Abstützflächen 135 resultiert aus der
durch den Momentenstoß eingebrachten Abstützkraft eine
Axialkraftkomponente, die die axial verschiebliche Kurven
scheibe 124c des Momentenfühlers in Richtung des Pfeiles A
nach links - im hier gezeigten Extremfall bis zum Anschlag am
Teil 124f des Drehmomentfühlers 124 - axial verlagert. Durch
diese axiale Verlagerung der Kurvenscheibe 124c kommt die
Steuerkante der Abflußöffnung 124e an der Ventilplatte 131
zur Anlage. Durch eine weitere axiale Verschiebung der
Kurvenscheibe 124c wird die Ventilplatte 131 entgegen der
Wirkung des Kraftspeichers 132 von ihrem durch den
Sicherungsring 136 gebildeten Anschlag abgehoben und ver
schließt damit die Abflußöffnung 124e. Da die entsprechende
Pumpe über die Zuleitungen 122 und 123 einen konstanten
Volumenstrom weiterfördert, die Abflußöffnung 124e jedoch
verschlossen ist, steigt der Druck in dem System, das aus der
Druckkammer 124a des Drehmomentfühlers, den Zuleitungen 123
und 122 und der Druckkammer 109a der radial außen angebrach
ten Kolben/Zylindereinheit 109 gebildet ist, sehr schnell
stark an (theoretisch bis unendlich). Durch diesen schnellen
Druckanstieg bzw. diesen Druckstoß weiten sich die Zylinder
der radial außen liegenden primär- und sekundärseitigen
Kolben/Zylindereinheiten auf. Wie aus Fig. 2 ersichtlich
ist, vergrößert sich durch das Aufweiten des Zylinderteils
108 der radial außen liegenden, primärseitigen Kolben/Zylin
dereinheit 109 das Volumen des Druckraums 109a. Die Pumpe
kann dieses kurzzeitig erforderliche Volumen an Druckmedium
über die Leitung 122 nicht in der erforderlichen Zeit lie
fern, woraus eine nicht ausreichende Anpreßkraft der axial
verlagerbaren Kegelscheibe 101a auf das Umschlingungsmittel
103 resultieren würde. Zur Kompensierung dieses Druckabfalls
durch die Aufweitung der Zylinder wirkt der Drehmomentfühler
als zusätzliche Pumpe, da die bewegliche Kurvenscheibe 124c
des Drehmomentfühlers 124 nach dem Verschließen der Abfluß
öffnung 124e durch die Ventilplatte 131 weiter nach links in
Richtung des Pfeiles A verschoben wird und sich so das
Volumen des Druckraums 124a des Drehmomentfühlers 124 ver
kleinert. Dadurch fördert der Drehmomentfühler 124 Druckmedi
um aus dem Druckraum 124a über die Leitung 123 entgegen der
Pumpenrichtung und liefert so das Volumen an Druckmedium, das
erforderlich ist, um die Aufweitung der radial außen liegen
den Kolben/Zylindereinheiten zu kompensieren. Durch die
Druckerhöhung in der Kolben/Zylindereinheit 109a wird über
die axial bewegliche Kegelscheibe 101a eine Axialkraft auf
das Umschlingungsmittel 103 aufgebracht, die ausreichend ist,
um ein Durchrutschen der Kette 103 bei einem solch extremen
Drehmomentstoß zuverlässig zu vermeiden.
Die beiden in der Fig. 2 gezeigten Positionen der Bauteile
des Fühlers 124 zueinander stellen extreme Betriebspunkte
dar. Es kann gleichermaßen bei größter Untersetzung, also bei
primärseitig radial innerster Position der Kette 103, was
gleichbedeutend ist mit radial äußerster Position der
Spreizkörper 124d, die axial verlagerbare Kurvenscheibe 124c
zur Kompensation eines Momentenstoßes sich in ihrer äußerst
linken Position befinden, das heißt bis zum Anschlag an das
Teil 124f des Momentenfühlers 124 in Richtung des Pfeiles A
verschoben sein. Weiterhin kann bei einer stoßfreien Momen
tenübertragung auch bei größter Übersetzung, also in der -
eingangsseitig gesehen - Kettenposition radial außen bzw. in
der Lage der Kugeln 124d radial innen, die Ventilplatte 131
an ihrem Anschlag 136 anliegen und axial von der nach rechts
entgegen der Richtung des Pfeiles A verschobenen Kurvenschei
be 124c beabstandet sein, so daß ein Durchflußquerschnitt zur
Abflußöffnung 124e geöffnet ist. Im normalen Betrieb werden
die Teile des Momentenfühlers 124 zueinander Positionen
einnehmen, die sich innerhalb des aus diesen Extrempositionen
gebildeten Bereiches befinden und somit einen Überlagerungs-
oder Aufschaltdruck bestimmen, der im Regelfall unterhalb des
erreichbaren Maximaldrucks liegt.
Fig. 4 zeigt eine weitere konstruktive Ausgestaltungsmög
lichkeit eines erfindungsgemäßen Momentenfühlers, wobei für
die Teile, die in der Funktion Teilen gleichen oder ähneln,
die in den bisherigen Figuren beschrieben wurden, ähnliche
Bezugszeichen verwendet werden, denen jedoch eine 2 als erste
Ziffer vorangestellt ist.
Das Antriebsritzel 226 ist über Verbindungsbolzen oder Niete
238 axial beabstandet fest mit der beweglichen Kurvenscheibe
224c des Drehmomentfühlers 224 verbunden und mit dieser in
Axial- und in Umfangsrichtung gegenüber der Welle I bzw. der
zweiten Kurvenscheibe 224b begrenzt verlagerbar. Die Niete
238 durchdringen mit ihren Distanzbereichen mit entsprechen
dem Spiel die auf der Welle I feste Kurvenscheibe 224b, so
daß diese, in Axialrichtung gesehen, zwischen dem Antriebs
zahnrad 226 und der beweglichen Kurvenscheibe 224c angeordnet
ist. Zwischen den beiden Kurvenscheiben 224b und 224c sind
Kugeln bzw. Spreizkörper 224d angeordnet, die von einem
ringförmig axial federnden Element oder Kugelkäfig 237 in
ihrer Position zu den an den beiden Kurvenscheiben 224 b und
224c vorgesehenen Auflauframpen 235 gehalten werden. An der
fest mit der Antriebswelle I verbundenen Kurvenscheibe 224b
ist weiterhin die Steuerkurve 230 vorgesehen, die den
entsprechenden Anpreßdruck in Abhängigkeit von der einge
stellten Übersetzung, d. h. abhängig von der axialen Position
der axial beweglichen Kegelscheibe 201a einstellt.
Das durch das Antreiben des Antriebsritzels 226 über die
Verbindungsbolzen 238 und die bewegliche Kurvenscheibe 224c
in den Drehmomentfühler 224 eingebrachte Antriebsmoment wird
über die Kugeln 224d, die feststehende Kurvenscheibe 224b und
über die Antriebswelle I in das antriebsseitige Kegelschei
benpaar weitergeleitet und von dort mit Hilfe des Umschlin
gungsmittels 203 auf das hier nicht dargestellte abtriebs
seitige Kegelscheibenpaar übertragen.
Durch die dadurch hervorgerufene Relativverdrehung der
Kurvenscheiben 224b und 224c zueinander, wälzen sich die
Kugeln 224d so an den Auflaufflächen 235 ab, daß sie sich an
der festen Kurvenscheibe 224b abstützen und dadurch die
bewegliche Kurvenscheibe 224c in Richtung des Pfeiles A nach
links gedrängt wird. Die bewegliche Kurvenscheibe 224c ist
gleichzeitig als Steuerkolben ausgebildet und verändert,
abhängig von ihrer axialen Position, den Querschnitt der
Abflußöffnung 224e, die in Verbindung mit dem Druckraum 209a
der radial außen liegenden Kolben/Zylindereinheit 209 steht.
Je größer das zu übertragende Drehmoment bzw. der zu kompen
sierende Drehmomentstoß ist, desto weiter wird die bewegliche
Kurvenscheibe 224c nach links in Richtung des Pfeiles A
verschoben. Dadurch wird der freie Querschnitt der Abfluß
öffnung 224e kontinuierlich verkleinert, wodurch der Druck im
Druckraum 209a der äußeren Kolben/Zylindereinheit 209 schnell
stark ansteigt, da die diesen speisende Pumpe über die
Leitung 222 einen konstanten Volumenstrom fördert.
Der Ausgleichs- oder Rückstelldruckraum 240, der über die
Überströmöffnung 239 mit dem Druckraum 209a der äußeren
Kolben/Zylindereinheit 209 verbunden ist, dient dazu, die
bewegliche Kurvenscheibe 224c bei niedrigerer Drehmomentein
wirkung bzw. nach einem Drehmomentstoß in die Position zu
bringen, die dieser Drehmomenteinwirkung entspricht, d. h. die
Scheibe 224c wird durch den Druck im Druckraum 240, der dem
Druck im Druckraum 209a entspricht, wieder entgegen der
Richtung des Pfeiles A nach rechts verlagert. Dadurch wird
die Abflußöffnung 224e wieder zumindest teilweise freigegeben
und so der überschüssige Druckanteil in den Druckräumen 209a,
240 wieder abgebaut.
Fig. 5 zeigt in Richtung des Pfeiles V der Fig. 4 be
trachtet im Schnitt die Ausbildung der Abwälzflächen 235 an
den beiden Steuerscheiben 224c und 224b. In dem hier gezeig
ten Beispiel sind die jeweiligen Abwälzflächen 235 in
Umfangsrichtung nicht symmetrisch ausgebildet, d. h. die
Steuerungscharakteristik, also der Verlauf des Druckan
stieges, ist in diesem Fall für die Schub- und die Zugrich
tung des Getriebes unterschiedlich ausgelegt.
Die in Fig. 6 dargestellte Variante des Erfindungsgegenstan
des ist in ähnlicher Weise wie bisher mit Bezugszeichen
versehen, jedoch ist dem Bezugszeichen zur Unterscheidung von
den bisherigen Figuren eine 3 vorangestellt.
Bei dieser Ausführungsform stützt sich das Antriebsritzel
326, das radial innen von einem Nadellager 327 getragen ist,
axial in der der beweglichen Kegelscheibe 301a abgewandten
Richtung über einen Zwischenring 344 mittels eines axialen
Nadellagers 342 an dem Fixierring 345 ab. Die axiale Abstüt
zung des Ritzels bzw. Zahnrades 326 in Richtung der verstell
baren Kegelscheibe 301a ist mittels eines Axialnadellagers
343 sichergestellt, das an der ihm zugewandten Rückseite des
Zylinders 312 der radial inneren Kolben/Zylindereinheit 311
vorgesehen ist. Einstückig mit dem Antriebszahnrad 326
verbunden und mit diesem in Umfangsrichtung bezüglich der
Antriebswelle I verdrehbar, ist die in Umfangsrichtung
verlagerbare Kurvenscheibe 324g des Momentenfühlers 324.
An dem Kolbenteil 310 der radial äußeren Kolben/Zylinderein
heit 309 ist über die Verzähnung 341 die Kurvenscheibe 324h
drehfest, jedoch axial verlagerbar, angebracht. Diese axial
verlagerbare Kurvenscheibe 324h dient gleichzeitig als
Ventilkolben oder Steuerorgan zum Verschließen bzw. zur
Verengung der Abflußöffnung 324a, die den Druckraum 324e des
Drehmomentfühlers mit dem Ölsumpf verbindet.
Hier ist also im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsfor
men keine der Kurvenscheiben in allen Bewegungsrichtungen
bezüglich der Antriebswelle I festgelegt, sondern die
Kurvenscheibe 324g ist in Axialrichtung fixiert und in
Umfangsrichtung beweglich, wogegen die Kurvenscheibe 324h in
Umfangsrichtung festgelegt, jedoch in Axialrichtung verlager
bar ist. Zwischen den beiden Kurvenscheiben 324g und 324h
sind, wie auch in den bisherigen Ausführungen, die Spreizkör
per 324d in Form von Kugeln angeordnet, die hier von einzel
nen Kugelhaltern oder einem Kugelkäfig 337, die oder der an
der axial beweglichen Kegelscheibe 301a befestigt sind bzw.
ist, gehalten werden.
Der übersetzungsabhängige Druck wird, wie bereits beschrie
ben, von einer ersten Pumpe erzeugt, die über den Kanal 316
in der Antriebswelle I mit konstantem Volumenstrom den
Druckraum 311a der radial inneren Kolben/Zylindereinheit 311
befüllt.
Der vom Momentenfühler 324 gesteuerte Überlagerungs- oder
Aufschaltdruck wird diesem Druck hinzuaddiert. Hierzu fördert
eine zweite Pumpe mit konstantem Volumenstrom über den Kanal
322 Druckmedium, wie z. B. Öl in den Druckraum 309a der
äußeren Kolben/Zylindereinheit 309 und befüllt gleichzeitig
über die Durchflußöffnung 323 den Druckraum 324a des Drehmo
mentfühlers 324. bei hohem Drehmoment bzw. bei einem starken
Drehmomentstoß wälzen sich die Kugeln 324d an ihren an den
beiden Kurvenscheiben 324g und 324h vorgesehenen Abwälz
flächen 335 ab und verschieben so durch die Ausbildung der
Abstützflächen 335 die axial verlagerbare Steuerscheibe 324h
in Richtung des Pfeiles A nach links. Durch die Steuerkante
der als Steuerkolben ausgebildeten Kurvenscheibe 324h wird so
die Abflußöffnung 324e des Druckraumes 324a zunehmend
verschlossen, wodurch wiederum, wie bereits in Verbindung mit
den anderen Figuren beschrieben, der Druck in dem System,
bestehend aus dem Druckraum 324a des Drehmomentfühlers 324,
dem Druckraum 309a der äußeren Kolben/Zylindereinheit 309 und
den Leitungen 323 und 322 schnell stark ansteigt und eine
Axialkrafterhöhung auf die axial bewegliche Kegelscheibe 301
bewirkt, so daß diese in Richtung des Pfeiles A nach links
gegen das Umschlingungsmittel 303 gepreßt wird.
Der erfindungsgemäße Drehmomentfühler kann in besonders vor
teilhafter Weise bei Kegelscheibenumschlingungsgetrieben,
wie sie beispielsweise durch die DE-OS 41 03 214.4 angeregt
wurden, eingesetzt werden, wobei der erfindungsgemäße Drehmo
mentfühler dann die von der in dieser Anmeldung beschriebenen
Vorrichtung 25 erbrachte Funktion übernimmt, so daß diese
Vorrichtung 25 entfallen kann.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebe
nen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch
Varianten, die insbesondere durch Kombination von einzelnen
in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen be
schriebenen Merkmalen bzw. Elementen gebildet werden können.
Weiterhin können einzelne Merkmale bzw. Funktionsweisen, in
Verbindung mit den in den Figuren beschriebenen, für sich
alleine genommen eine selbständige Erfindung darstellen.
Claims (14)
1. Stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetrie
be mit zwei zueinander verstellbaren Kegelscheibenpaaren
- einem antriebs- und einem abtriebsseitigen - wobei
wenigstens eines der Kegelscheibenpaare mittels eines
Drehmomentfühlers zur Verspannung des Umschlingungsmit
tels beaufschlagbar ist, der Drehmomentfühler Wälzkörper,
wie z. B. Kugeln, besitzt, die mit Abwälzflächen zusammen
arbeiten, welche drehmoment- und übersetzungsabhängige
Verspannkräfte erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wälzkörper in Abhängigkeit von einer Übersetzungsänderung
entlang der Abwälzflächen verlagerbar sind und dabei
zumindest eine radiale Verlagerung gegenüber der Rota
tionsachse des Kegelscheibenpaares erfahren.
2. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzflächen derart
ausgebildet sind, daß die Wälzkörper bei einer Überset
zungsänderung sowohl in radialer als auch in axialer
Richtung eine Verlagerung erfahren.
3. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach Anspruch 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzflächen Auflauf
rampen für die Wälzkörper bilden, die über die Erstrec
kung der Abwälzflächen, entlang der die Abwälzkörper
übersetzungabhängig verlagert werden, einen sich ver
ändernden Angriffswinkel für die Wälzkörper bilden.
4. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der Ansprü
che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper
des Drehmomentfühlers durch Kugeln gebildet sind, die
jeweils in zwei sich axial gegenüberliegenden und in
radialer Richtung im wesentlichen V-förmig ausgebildeten
Nuten aufgenommen sind, die derart ausgebildet sind, daß
die sich im wesentlichen diametral gegenüberliegenden
Flanken der Nuten, bezogen auf den Radius, auf dem sich
die Kugeln befinden, für diese Kugeln tangentenartige
Angriffslinien bilden, die zumindest im wesentlichen
parallel sind.
5. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der Ansprü
che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzflä
chen in radialer Richtung einen derartigen Verlauf haben,
daß durch das zu übertragende Drehmoment eine radiale
Kraftkomponente auf die Wälzkörper erzeugt wird.
6. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Abwälzflächen
auf die Abwälzkörper erzeugte radiale Kraftkomponente im
Verhältnis zu der durch diese Abwälzflächen auf die
Wälzkörper erzeugten axialen Kraftkompomente sehr gering
ist.
7. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der Ansprü
che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmoment
fühler am antriebsseitigen Kegelscheibenpaar vorgesehen
ist.
8. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der Ansprü
che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der als Anpreß
einrichtung ausgebildete Drehmomentfühler ein druckmit
telbeaufschlagtes Stellglied, wie eine Kolben/Zylinder
einheit umfaßt, in der ein drehmoment- und übersetzungs
abhängiger Druck erzeugt wird.
9. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der Ansprü
che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper
mittels der axial verlagerbaren Kegelscheibe des mit dem
Drehmomentfühler zusammenwirkenden Kegelscheibenpaares in
radialer Richtung geführt sind.
10. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führung der Wälzkörper
mittels eines die einzelnen Wälzkörper umgreifenden
Käfigs erfolgt.
11. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Führung der
Wälzkörper über eine mit der axial verlagerbaren Kegel
scheibe verbundene, in axialer Richtung zur Rotationsach
se dieser Scheibe kegelstumpfartige Fläche erfolgt.
12. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfartige Fläche
axial in Richtung der verlagerbaren Kegelscheibe sich im
Durchmesser erweitert.
13. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der Ansprü
che 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß beide Scheiben
des einen Kegelscheibenpaares drehfest mit einer Welle
verbunden sind.
14. Stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetrie
be mit zwei zueinander verstellbaren Kegelscheibenpaaren
- einem antriebs- und einem abtriebsseitigen - wobei
wenigstens die axial verlagerbare Scheibe eines der
Scheibenpaare durch eine Kolben/Zylindereinheit be
aufschlagbar ist, die mit einem last- und übersetzungab
hängigen Druck speisbar ist, der von einem über eine
Pumpe mit Druckmedium versorgbaren Drehmomentfühler
geliefert wird, wobei der Drehmomentfühler wenigstens ein
Drucksteuerventil besitzt sowie Wälzkörper, wie z. B.
Kugeln, und mit diesen zusammenarbeitende Abwälzflächen,
mittels derer das Drucksteuerventil zur Erzeugung eines
last- und übersetzungsabhängigen Druckes eingestellt wird
und Drehmoment auf das Kegelscheibenpaar übertragen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß beide Scheiben des einen
Kegelscheibenpaares drehfest mit einer Welle verbunden
sind und über die Wälzkörper das gesamte von dem Kegel
scheibenumschlingungsgetriebe zu übertragene Moment in
das Kegelscheibenpaar eingeleitet wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEP4134641.6 | 1991-10-19 | ||
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