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

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.