DE4236301C1 - Stepless, hydraulically adjustable belt drive with sliding cone discs - has pipes from control valve connected together by short-circuiting pipe opened only when pump is stopped - Google Patents
Stepless, hydraulically adjustable belt drive with sliding cone discs - has pipes from control valve connected together by short-circuiting pipe opened only when pump is stoppedInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kegelscheibengetriebe mit
stufenloser Übersetzungseinstellung und Erzeugung axialer
Anpreßkräfte der Kegelscheiben auf ein zwischen diesen
umlaufendes Zugmittel über hydraulische Spannmittel, die
auf den Getriebewellen angeordnet axial auf je eine auf
der jeweiligen Getriebewelle verschiebbare Kegelscheibe
wirken, wozu die Spannmittel über ein Steuerventil sowie
daran anschließende Druckmittelleitungen mit von einer
Pumpe belieferten Druckmittel beaufschlagbar sind, wobei
sich im Rückfluß des Steuerventils ein auf der Antriebs
welle des Getriebes angeordneter Drehmomentfühler befin
det, der durch drehmomentabhängige Relativbewegung zweier
Ventilteile zueinander lastabhängig den Druckmittelrück
fluß drosselt und damit den Basisdruck des Systems be
stimmt, und wobei sich auf der Antriebswelle ein Dreh
zahlfühler befindet, der Druckmittel drehzahlabhängig auf
ein Steuerelement gibt, welches in Verbindung mit einem
Einstellglied für die Antriebsleistung auf die Getriebe
übersetzung über das Steuerventil einwirkt.
Ein derartiges Kegelscheibengetriebe ist durch die DE-PS
40 39 830 bekannt, wobei im dortigen Falle dem Dreh
momentfühler noch ein Vorspannventil vorgeschaltet ist,
das den Druckmittelrückfluß übersetzungsabhängig dros
selt, so daß die insgesamte Drosselung des Druckmittel
rückflusses und damit die entsprechende Steuerung des
Kegelscheibengetriebes sowohl leistungs- als auch über
setzungsabhängig erfolgt. Die Verwendung eines solchen
Vorspannventils kann auch für den Gegenstand der vorlie
genden Erfindung in Frage kommen.
Im bekannten Falle der Verwendung solcher Getriebe bei
Kraftfahrzeugen ist durch die dort besonders vorgesehenen
Mittel die Aufgabe gelöst, unabhängig von den jeweiligen
Fahrbedingungen mit der Beendigung bzw. Unterbrechung der
Fahrt stets eine Überführung der Getriebeübersetzung in
die Anfahrstellung sicherzustellen. Dies insbesondere im
Hinblick auf eine Notbremsung, denn unter normalen Fahr
bedingungen reichen die zur Verfügung stehende Zeit sowie
die durch die Druckmittelpumpe gelieferte Druckmittelmen
ge aus, um das Getriebe in die Anfahrübersetzung zu über
führen. Die Anfahrübersetzung selbst ist dadurch gekenn
zeichnet, daß sich das Zugmittel am Antriebsscheibensatz
auf dem kleinsten und am Abtriebsscheibensatz auf dem
entsprechenden größten Laufradius befindet.
Ein weiteres Problem hat sich nun aber für den Fall erge
ben, daß der Motor infolge einer Störung nicht in Betrieb
gesetzt werden kann und das Fahrzeug abgeschleppt werden
muß. Entsprechend der auf jeden Fall vorhandenen Anfahr
übersetzung ist der Antriebsscheibensatz völlig gespreizt
und muß hochtourig mitgeschleppt werden, ohne daß die hy
draulischen Spannmittel mit Druckmittel versorgt werden,
da bei stillstehendem Antriebsmotor auch die Druckmittel
pumpe nicht arbeitet. So kann es zu einem Dauerrutschen
und einer Beschädigung des Kegelscheibengetriebes kommen,
insbesondere dann, wenn das Schleppmoment am Antrieb
durch zusätzliche Einrichtungen, zum Beispiel einem
Wendegetriebe mit Kupplungen, erhöht ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kegelscheibenge
triebe der eingangs genannten Art derart weiter auszubil
den, daß auch beim Schleppen des Getriebes in Verbindung
mit einer Unterbrechung der pumpenseitigen Druckmittelzu
fuhr ein Durchrutschen des Getriebes vermieden ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die
vom Mehrkanten-Steuerschieber zu den Spannmitteln führenden Druckmit
telleitungen durch eine Kurzschlußleitung miteinander
verbunden sind, und daß die Kurzschlußleitung nur bei
stillstehender Pumpe geöffnet ist.
Durch diese Maßnahmen kann für den Fall
der stillstehenden Pumpe und des Geschlepptwerdens des
Getriebes nicht nur Druckmittel aus dem abtriebsseitigen
Spannmittel entweichen, was wegen der vorhandenen Stel
lung des Mehrkanten-Steuerschiebers normalerweise nicht möglich wäre,
sondern es kann auch das entweichende Druckmittel direkt
zum Auffüllen des antriebsseitigen Spannmittels genutzt
werden. Es ist also eine Getriebeverstellung ohne Druck
mittelverlust möglich. Dabei geschieht diese Getriebever
stellung aufgrund der Fliehkräfte der in den Spannmitteln
mitrotierenden Druckmittelmassen und kommt zum Abschluß,
wenn an- und abtriebsseitige Scheibensätze etwa mit glei
cher Drehzahl laufen, das Getriebe sich also in einer
Übersetzungsstellung im Bereich von 1:1 befindet. Da sich
die Fliehkrafteinwirkungen an den Spannmitteln über das
Zugmittel ausgleichen, bleibt für dieses eine gewisse
Notanpressung erhalten.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird also mit
Hilfe besonders einfacher Mittel gelöst, ohne daß es dazu
irgendeiner besonderen Maßnahme bzw. Fremdeinwirkung be
dürfte.
In Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist es beson
ders zweckmäßig, daß in der Kurzschlußleitung ein Schalt
ventil angeordnet ist, das sich bei laufender Pumpe unter
Einwirkung des Pumpendruckes in Schließstellung und bei
stillstehender Pumpe in Offenstellung befindet.
Dabei kann vorgesehen sein, daß das Schaltventil mit
einem vom Pumpendruck beaufschlagten Zylinder-Kolben-
Aggregat in Wirkverbindung steht, durch das es gegen die
Wirkung einer ortsfest abgestützten Feder in Schließstel
lung überführbar ist.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß in der Pumpen
druckleitung ein Druckfühler angeordnet ist, von dem die
Betätigung des Schaltventils ableitbar ist.
In diesem Falle kann die Betätigung des Schaltventils
durch den Druckfühler mechanisch oder auch elektrisch mit
Hilfe der vorhandenen Batterie erfolgen. Der vorstehend
erstgenannten Lösung ist jedoch der Vorzug zu geben, da
die Inbetriebnahme des Antriebsaggregates gerade daran
scheitern kann, daß die Batterie leer ist.
Weitere Merkmale und Einzelheiten ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh
rungsbeispieles, das auf der Zeichnung dargestellt ist.
Die Zeichnung zeigt ein Antriebsaggregat 1 in Form eines
Verbrennungsmotors, von dem eine Antriebswelle 2 ausgeht.
Die Antriebswelle 2 steht in Verbindung mit dem antriebs
seitigen Scheibensatz 3, 4 eines Kegelscheibengetriebes,
das andererseits einen abtriebsseitigen Scheibensatz 5, 6
aufweist, der auf einer Abtriebswelle 7 umläuft, an die
in nicht dargestellter Weise die Antriebsräder eines
Kraftfahrzeuges angeschlossen sind. Die beiden Scheiben
sätze 3, 4 und 5, 6 sind durch ein über sie umlaufendes
Zugmittel 8 miteinander verbunden. Auf jeder Welle 2, 7
ist eine der Kegelscheiben, nämlich die Kegelscheibe 3
bzw. 5 zur Einstellung der Getriebeübersetzung axial ver
schiebbar, wozu sie in an sich bekannter Weise als Zylin
dermantel 9, 10 eines hydraulischen Druckzylinders ausge
bildet ist, dessen Kolben 11 wellenfest angeordnet ist.
Somit ist an den axial verschiebbaren Kegelscheiben 3, 5
je ein hydraulisches Spannmittel ausgebildet, dem Druck
mittel über ein Vierwege-Steuerventil 12 zugeteilt wird.
Dazu befindet sich auf der Antriebswelle 2 eine Druckmit
telpumpe 13, die Druckmittel aus einem Vorratsbehälter 14
ansaugt und über eine Leitung 15 auf das Steuerventil 12
gibt, von wo aus es dann entsprechend der Schaltstellung
des Steuerventils über Leitungen 16, 17 den hydraulischen
Spannmitteln auf den beiden Getriebeseiten zugeteilt
wird.
Das aus dem Steuerventil 12 abfließende Druckmittel wird
über eine Leitung 18 auf einen Drehmomentfühler 19 ge
führt, der auf der Antriebswelle 2 dem Kegelscheibenge
triebe vorgeschaltet ist. Hinter dem Drehmomentfühler 19
tritt das Druckmittel drucklos in den Vorratsbehälter 14
aus.
In seinem Zufluß, nämlich der Leitung 18, hält der Dreh
momentfühler 19 einen drehmomentabhängigen Druck aufrecht
und bestimmt den Basisdruck des das Kegelscheibengetriebe
steuernden Hydrauliksystems so, daß eine einwandfreie
Kraftübertragung am Kegelscheibengetriebe sichergestellt
ist, indem der Basisdruck dem Mindestdruck für die Spann
mittel entspricht.
Der Drehmomentfühler 19 kann in an sich bekannter Weise
so ausgebildet sein, daß er beim Auftreten von Dreh
momentstößen eine bestimmte Druckmittelmenge in die
Leitung 18 zurückpumpt, um auf diese Weise dem plötzli
chen Druckmittelbedarf zur Abstützung des Drehmomentsto
ßes an den an- und abtriebsseitig axial verstellbaren
Kegelscheiben des Kegelscheibengetriebes Rechnung zu
tragen.
An die Druckmittelzufuhr über die Leitung 15 angeschlos
sen befindet sich ein Druckbegrenzungsventil 20, das als
Sicherheitsventil dient und normalerweise nicht an
spricht.
Die Einstellung der Übersetzung des Kegelscheibengetrie
bes in Abhängigkeit von der Leistung des Antriebsaggrega
tes 1 und von dem Fahrwiderstand erfolgt mit Hilfe eines
auf der Antriebswelle 2 dem Getriebe vorgeschalteten
Drehzahlfühlers 21, der über eine Abzweigung 22 von der
die Antriebsseite des Getriebes mit Druckmittel beauf
schlagenden Leitung 16 versorgt wird und von dem über
eine Leitung 23 ein drehzahlabhängiger Druck auf ein
federbelastetes Steuerelement 24 in Form eines Zylinder-
Kolben-Aggregates geführt wird, so daß die Axialstellung
des Kolbens 25 die Antriebsdrehzahl widerspiegelt. Der
Kolben 25 ist über seine Kolbenstange 26 gelenkig mit dem
einen Ende eines Hebels 27 verbunden, dessen anderes Ende
gelenkig an einem Winkelhebel 28 angreift, der bei 29 ge
häusefest gelagert ist und mit seinem anderen Ende 30
eine Steuerkurve 31 abtastet, die bei 32 ortsfest gela
gert am Ende eines Gestänges 33, 34 sitzt, das durch
einen bei 35 ortsfest gelagerten Leistungshebel 36, ein
sogenanntes Gaspedal, betätigt wird, wobei über das freie
Ende 37 des Gaspedals und eine Verbindung 38 eine nicht
im einzelnen dargestellte Leistungseinstellung des An
triebsaggregates 1 erfolgt, beispielsweise die Beeinflus
sung der Drosselklappe eines Verbrennungsmotors.
Die Mitte des Hebels 27 wird über einen Stift 39 durch
das Steuerventil 12 gegen die Wirkung einer Feder 40 ab
getastet. Eine Veränderung in der Lage des Gaspedals 36
bewirkt eine Auslenkung des unteren Endes des Hebels 27
und damit des Steuerventils 12. Der hierdurch ausgelöste
Verstellvorgang am Kegelscheibengetriebe findet sein
Ende, wenn sich die Antriebsdrehzahl soweit geändert hat,
daß über den Drehzahlfühler 21 und die dadurch bewirkte
Verstellung des Kolbens 25 am oberen Ende des Hebels 27
die Auslenkung des Steuerventils 12 wieder aufgehoben
ist.
Jeder Einstellung des Gaspedals 36 entspricht also eine
bestimmte Antriebsdrehzahl. Die Zuordnung beider Größen
erfolgt durch die Gestaltung der Steuerkurve 31.
Schließlich sind auf der Antriebswelle 2 noch in üblicher
Weise eine mechanische Kupplung 41 sowie ein Wendegetrie
be 42 angeordnet.
Wird der Leistungshebel 36 bzw. das Gaspedal in die Leer
laufstellung für das Antriebsaggregat 1 überführt, so
wird damit die niedrigste Solldrehzahl vorgegeben, die
deutlich über der Leerlaufdrehzahl des Antriebsaggregates
1 liegt. Sinkt nun die Ist-Drehzahl unter diesen Soll
wert, wie dies bei Beendigung der Fahrt und dem Abschal
ten des Abtriebsaggregates 1 der Fall ist, so bewirkt
dies die Verstellung der Übersetzung des Kegelscheibenge
triebes in die Anfahrstellung, bei der das Zugmittel 8
bei den antriebsseitigen Kegelscheiben 3, 4 den gering
sten Laufradius einnimmt. Hierbei wandert durch die nach
lassende Wirkung des Drehzahlfühlers 21 der Kolben 25 des
Steuerventils 24 nach links, so daß das Steuerventil 12
den über die Leitung 15 kommenden Druckmittelstrom auf
dem Wege über die Leitung 17 zu den Spannmitteln des ab
triebsseitigen Scheibensatzes 5, 6 leiten kann, womit
dort das Zugmittel den größten Laufradius annimmt.
Kann nun für die Wiederaufnahme der Fahrt das Antriebs
aggregat 1 infolge eines Defektes nicht wieder in Gang
gesetzt werden, so daß das Fahrzeug abgeschleppt oder an
geschleppt werden muß, so befindet sich das Kegelschei
bengetriebe in der geschilderten Anfahrstellung. Diese
bedingt, daß beim Schleppen durch den damit verbundenen
abtriebsseitigen Antrieb des Kegelscheibengetriebes
infolge dessen Übersetzungsstellung der antriebsseitige
Scheibensatz 3, 4 mit höchster Drehzahl mitlaufen muß. Da
jedoch dadurch, daß nun auch die Pumpe 13 nicht arbeitet,
an den Spannmitteln 9, 10 kein Druckmitteldruck zur Ver
fügung steht, rutscht das Getriebe mit großer Wahrschein
lichkeit durch, was beim Schleppvorgang zu einem dauern
den Durchrutschen des Getriebes führt, durch das das Ge
triebe stark beschädigt werden kann.
Um dem zu begegnen, ist zwischen den die Spannmittel 9,
10 versorgenden Druckmittelleitungen 16, 17 eine Kurz
schlußleitung 43 vorgesehen, in der ein Schaltventil 44
angeordnet ist. Dieses Schaltventil steht mittels einer
nicht dargestellten hydraulischen Betätigungsvorrichtung
über eine von der Leitung 15 abgezweigte Leitung 45 unter
der Einwirkung des Pumpendruckes und damit gegen die Wir
kung einer gehäusefest abgestützen Rückstellfeder 46 in
Schließstellung bezüglich der Kurzschlußleitung 43, wenn
die Pumpe 13 arbeitet.
Steht jedoch die Pumpe 13 still, so wird das Schaltventil
44 durch Wirkung der Feder 46 in die in der Zeichnung
dargestellte Offenstellung für die Kurzschlußleitung 43
überführt, so daß die Spannmittel 9, 10 hydraulisch mit
einander verbunden sind. Nunmehr kann das im Spannmittel
10 befindliche Druckmittel austreten, was sonst nicht
möglich wäre, da sich bei der vorstehend genannten An
fahrstellung das Steuerventil 12 in seiner nach links
ausgelenkten Lage befindet. Das aus dem Spannmittel 10
austretende Druckmittel kann aber darüber hinaus nunmehr
auch zum Spannmittel 9 gelangen, so daß insgesamt eine
Änderung der Übersetzungsstellung des Kegelscheibenge
triebes möglich ist.
Diese Änderung der Übersetzungsstellung des Kegelschei
bengetriebes geschieht bei geschlepptem Fahrzeug dadurch,
daß bei zwangsweisem Umlauf wenigstens eines Scheibensat
zes, im vorliegenden Falle des Scheibensatzes 5, 6, das
dort vorhandene Druckmittel unter Fliehkrafteinwirkung
gerät und somit zum Spannmittel 9 gedrückt wird, wo es
eine gegenseitige Annäherung der Kegelscheiben 3, 4 be
wirken kann.
Diese beim Schleppen durch Fliehkrafteinwirkung auf das
Druckmittel erzeugte Verstellung der Getriebeübersetzung
findet ihren Gleichgewichtszustand im Bereich der Ge
triebeübersetzung 1:1, bei dem also die Scheibensätze 3,
4 und 5, 6 mit etwa gleicher Geschwindigkeit umlaufen. Da
bei diesem durch das Schleppen des Kraftfahrzeugs erfol
genden Antrieb des Kegelscheibengetriebes im übrigen nun
mehr beide Scheibensätze mitlaufen, befindet sich das
beiderseits befindliche Druckmittel unter Fliehkraftein
wirkung, die eine ausreichende Anpreßkraft auf das Zug
mittel 8 gewährleistet, um ein Durchrutschen des Getrie
bes zu vermeiden auch dann, wenn vom Getriebe über die
Antriebswelle 2 noch zusätzliche Einrichtungen mitge
schleppt werden müssen.
Claims (4)
1. Kegelscheibengetriebe mit stufenloser Übersetzungsein
stellung und Erzeugung axialer Anpreßkräfte der Kegel
scheiben auf ein zwischen diesen umlaufendes Zugmittel
über hydraulische Spannmittel, die auf den Getriebewellen
angeordnet axial auf je eine auf der jeweiligen Getriebe
welle verschiebbare Kegelscheibe wirken, wozu die Spann
mittel über einen Mehrkanten-Steuerschieber sowie daran anschließende
Druckmittelleitungen mit von einer Pumpe geliefertem
Druckmittel beaufschlagbar sind, wobei sich im Rückfluß
des Mehrkanten-Steuerschieber ein auf der Antriebswelle des Getriebes
angeordneter Drehmomentfühler befindet, der durch dreh
momentabhängige Relativbewegung zweier Ventilteile zuein
ander lastabhängig den Druckmittelrückfluß drosselt und
damit den Basisdruck des Systems bestimmt, und wobei sich
auf der Antriebswelle ein Drehzahlfühler befindet, der
Druckmittel drehzahlabhängig auf ein Steuerelement gibt,
welches in Verbindung mit einem Einstellglied für die An
triebsleistung auf die Getriebeübersetzung über das
Steuerventil einwirkt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vom Mehrkanten-Steuerschieber (12) zu den Spannmitteln (9, 10)
führenden Druckmittelleitungen (16, 17) durch eine Kurz
schlußleitung (43) miteinander verbunden sind, und daß
die Kurzschlußleitung nur bei stillstehender Pumpe (13)
geöffnet ist.
2. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Kurzschlußleitung (43) ein Schaltventil (44)
angeordnet ist, das sich bei laufender Pumpe (13) unter
Einwirkung des Pumpendruckes in Schließstellung und bei
stillstehender Pumpe in Offenstellung befindet.
3. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Pumpendruckleitung (15) ein Druckfühler ange
ordnet ist, von dem die Betätigung des Schaltventils (44)
ableitbar ist.
4. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schaltventil (44) mit einem vom Pumpendruck be
aufschlagten Zylinder-Kolben-Aggregat in Wirkverbindung
steht, durch das es gegen die Wirkung einer ortsfest ab
gestützten Feder (46) in Schließstellung überführbar ist.
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