EP3194813A1 - Kegelreibringgetriebe und verfahren zum betrieb eines kegelreibringgetriebes - Google Patents

Kegelreibringgetriebe und verfahren zum betrieb eines kegelreibringgetriebes

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EP3194813A1
EP3194813A1 EP15766742.9A EP15766742A EP3194813A1 EP 3194813 A1 EP3194813 A1 EP 3194813A1 EP 15766742 A EP15766742 A EP 15766742A EP 3194813 A1 EP3194813 A1 EP 3194813A1
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EP
European Patent Office
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fluid
friction ring
friction
conical
cone
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Withdrawn
Application number
EP15766742.9A
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Ulrich Rohs
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Individual
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    • F16H57/042—Guidance of lubricant
    • F16H57/0421—Guidance of lubricant on or within the casing, e.g. shields or baffles for collecting lubricant, tubes, pipes, grooves, channels or the like
    • F16H57/0423—Lubricant guiding means mounted or supported on the casing, e.g. shields or baffles for collecting lubricant, tubes or pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H57/0465—Drop-feed lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H57/048—Type of gearings to be lubricated, cooled or heated
    • F16H57/0487—Friction gearings
    • F16H57/0491—Friction gearings of the cone ring type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H15/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members
    • F16H15/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members without members having orbital motion
    • F16H15/04—Gearings providing a continuous range of gear ratios
    • F16H15/42—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which two members co-operate by means of rings or by means of parts of endless flexible members pressed between the first mentioned members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating
    • F16H57/0434—Features relating to lubrication or cooling or heating relating to lubrication supply, e.g. pumps ; Pressure control
    • F16H57/0441—Arrangements of pumps

Definitions

  • the invention relates to a conical friction ring transmission with a housing and arranged in the housing main gear members comprising at least a first friction cone, a second friction cone and a friction ring, wherein the two friction cones frictionally interact with each other by means of the friction ring and a fixed distance from each other are arranged spaced, wherein the friction ring surrounds one of the two friction cone and is arranged displaceably in the distance and in which at least one of the main transmission members is wetted with fluid via a fluid supply.
  • the invention further relates to a method for operating a conical-friction ring transmission with a housing and arranged in the housing main transmission members comprising at least a first friction cone, a second friction cone and a friction ring, wherein the two friction cones frictionally interact with each other by means of the friction ring and are arranged spaced apart by a fixed distance, wherein the friction ring engages around one of the two friction cone and is displaced in the distance for varying a transmission ratio and wherein at least one of the main transmission members is wetted with fluid via a fluid supply.
  • the wetting of at least one of the main transmission members with fluid may in particular serve to cool the main transmission member (s) during operation of the conical friction-ring transmission with a fluid in the form of a cooling fluid.
  • the invention is based on the basic knowledge or the basic idea that fluid in circulation or in the wetting itself as possible without pressure or almost without pressure too promote. Based on this basic knowledge, conical friction ring transmissions and a method for operating a conical friction ring transmission having the features of the independent claims are proposed as concrete solutions. Further advantageous embodiments can be found in the subclaims and the following description.
  • a conical friction ring transmission comprising a housing and main transmission members disposed in the housing, comprising at least a first friction cone, a second friction cone and a friction ring, in which the two friction cones frictionally interact with each other by means of the friction ring and are spaced apart a fixed distance in which the friction ring surrounds one of the two friction cones and is arranged displaceably in the distance and in which at least one of the main transmission members is wetted with fluid or fluid via a fluid supply or fluid supply, it can be characterized in that the fluid supply is a drop dispenser, from the fluid drips onto the main gear member, and / or an overflow and / or spout from which fluid falls on the main gear member having.
  • the fluid can be provided by providing a drop dispenser the respective main gear member can drip or drop a very low-loss wetting with the fluid can be achieved - ie wetting, in which only a very small amount of the total intended for wetting fluid due to the wetting process does not come into contact with the respective main gear member.
  • the very low-loss wetting with the fluid is, among other things, a consequence of the fact that the particular fluid is promoted by the dropwise wetting almost without pressure by gravity - quite unlike the well-known from WO 2007/025522 A2 approach at which the fluid is forced under pressure through a fluid jet nozzle.
  • a dropwise wetting is also operationally safe to carry out.
  • the delivery of the fluid may preferably be carried out with the aid of a fluid circuit which may include a fluid sump for receiving the fluid in which, for example, one or more of the main transmission members may rotate to cumulatively to the wetting by the drop dispenser or to realize the spout a wetting.
  • the fluid can then advantageously be conveyed from the fluid sump to the drop dispenser or the overflow and / or outlet via the fluid sump provided, from where it is at least partially after wetting by the drop dispenser or overflow and / or spout is fed again, as well as a part of the fluid can evaporate, especially if it is used as a coolant or cooling fluid or coolant.
  • the drop dispenser or the overflow and / or outlet can be advantageously realized by providing holes, which are formed, for example, in a metal sheet or in a sheet metal trough or in a sheet metal trough.
  • a drop dispenser or the outlet can be advantageously provided in a low-weight and cost-effective manner on the conical-friction ring transmission.
  • these can be provided either for the formation of the drop dispenser or for the formation of the outlet, so that when a certain hole size is exceeded, which depends in particular on the viscous properties of the respective fluid, an outlet can be provided. Below this hole size, the respective hole could serve as a drop dispenser, but not as an outlet.
  • a gutter can be used as an overflow and then at other, the overflow or the outlet following place still assemblies that promote the formation of droplets, be provided.
  • a conical friction ring transmission comprising a housing and main transmission members disposed in the housing, comprising at least a first friction cone, a second friction cone and a friction ring, in which the two friction cones frictionally interact with each other by means of the friction ring and are spaced apart a fixed distance , in which the friction ring surrounds one of the two friction cones and is arranged displaceably in the distance and in which at least one of the main transmission members is wetted with fluid via a fluid supply, can also be characterized in that the conical friction ring transmission has a circulation in which the fluid to Wetting is performed or is feasible and which is adapted to lead the fluid at a pressure below 100 kPa (1 bar).
  • the drop dispenser may comprise a drip tray.
  • the drip channel can in this case in particular have a plurality of holes dripping through the drip channel, which can in particular be arranged successively so as to advantageously arrange them over the entire length of one of the friction cones or over a partial length of the entire length of the friction cone This way, a uniform wetting of the respective friction cone with the fluid can advantageously be made possible.
  • the gutter can also overflow and thus the overflow can be used for providing the fluid, this possibly being able to take place in the form of drops which drip off the gutter or otherwise can happen due to gravity.
  • the outlet may comprise an outlet channel or the overflow may comprise an overflow channel.
  • a spout of the spout may comprise a plurality of successively arranged holes formed in the spout, along with uniform wetting as already set forth above for the drip tray.
  • the overflow may comprise an overflow channel, so that only when a corresponding fluid level is exceeded, the fluid falls over the outlet to the respective main transmission member. In this way, a very reliable wetting of the respective main gear member can be provided with the fluid, due to the possible by the overflow substantial reduction of fluid movements before leakage.
  • the outlet can be advantageously designed as a drop dispenser.
  • the spout may have at least one or more holes formed in a sheet or pan, or sheet metal gutter, the size of which is sized to drop the fluid downwardly out of the holes.
  • the size of the holes is for this purpose adapted to the respective viscosity of the fluid to realize the dropwise dropping.
  • the spout formed as a drop dispenser may be an overflow, along with the advantageous effects already outlined above for the spillway.
  • the drop dispenser and / or the overflow and / or outlet are arranged on the housing, preferably directly on a housing wall.
  • the fluid supply or the drop dispenser and / or the outlet can be integrated in a structurally simple and compact manner in the conical friction ring gear.
  • the drop dispenser and / or the outlet are arranged on a side of the housing wall facing the respective friction cone, back to the wetting paths - that of the fluid from the drop dispenser or the overflow and / or outlet to the respective friction cone tolerable ways - to keep as small as possible, along with a very low-loss and reliable wetting.
  • the drop dispenser or the outflow and / or overflow can preferably - if they include a groove - be arranged such that the respective groove is parallel to the housing wall and / or covered by the housing wall.
  • the channel By covering the channel by the housing wall, the channel, together with the sides of the housing wall facing the channel, can form a closed fluid channel for supplying the fluid to the openings formed in the respective channel.
  • the formation of this fluid channel can advantageously be realized in a structurally simple manner as a result of the cover provided.
  • the cover does not necessarily have to be tight be. Rather, it is conceivable that fluid can overflow between the cover and the channel when, in certain operating conditions, a large amount of fluid is supplied to the fluid supply.
  • the drop dispenser and / or the overflow and / or discharge are arranged above the main gear member to be wetted.
  • the fluid may be any fluid intended for the operation of the conical friction ring transmission.
  • the fluid may be a cooling fluid for cooling the respective main transmission member during operation of the conical friction-ring transmission.
  • the conical friction ring transmission has at least a first friction cone, a second friction cone and a friction ring, wherein the two friction cones frictionally interact with each other by means of the friction ring.
  • Torque between the two friction cones can be transmitted via the friction ring arranged between the two friction cones.
  • the fluid may in particular also be a traction fluid, such as e.g. Napthenöl, which is used for torque transmission in conjunction with the friction ring between the two Reibkegeln.
  • the transmission of the torque takes place here by shear stresses of the traction fluid in the respective space or distance, whereby an abrasive wear of the usually metallic contact surfaces can be completely avoided in the ideal case.
  • a method of operating a conical friction-ring transmission comprising a housing and main transmission members disposed in the housing, comprising at least a first friction cone, a second friction cone, and a friction ring, wherein the two friction cones frictionally interacting with each other by means of the friction ring and arranged at a fixed distance from each other, in which the friction ring engages around a in the two friction cone and is displaced in the distance to variation of a transmission ratio and in which at least one of the main transmission members is wetted with fluid via a fluid supply , may be characterized in that the wetting the fluid at a pressure below 100 kPa (one bar) is performed in a single circulation.
  • the circulation or fluid circuit can particularly advantageously comprise a fluid sump, in which one or more of the main transmission members can roll, so that cumulatively, wetting of at least one of the main transmission members is also accompanied by rolling in the fluid sump the fluid can be realized.
  • the fluid supply comprises a heat exchanger and / or a filter.
  • the heat exchanger can be carried out in a simple and practical way - especially in a reliable manner - a temperature of the fluid.
  • the filter may be provided.
  • the fluid supply may comprise an electric pump.
  • the respective fluid can be supplied to the drop dispenser or the outlet in a very reliable manner, since the use of an electric pump has the advantage that it can be operated independently and independently of the main drive motor and thus any failures or fluctuations of the main drive motor is not subject.
  • a method of operating a conical-friction ring transmission comprising a housing and main transmission members disposed in the housing, comprising at least a first friction cone, a second friction cone and a friction ring, in which the two friction cones frictionally interact with each other by the friction ring and at a fixed distance are arranged spaced from each other, wherein the friction ring engages around one of the two friction cone and is displaced in the distance for varying a transmission ratio and in which at least one of the main transmission members is wetted with fluid via a fluid supply, can be characterized in that the fluid for wetting means a drop dispenser of the fluid supply is dropped onto the main gear member and / or that the fluid is dropped from an overflow and / or spout of the fluid supply to the main gear member.
  • Figure 2 is a plan view of Figure 1;
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through a vehicle drive for a front-wheel drive with a
  • FIG. 4 is another illustration of the adjusting device according to a section IV-IV in Figure 3;
  • Figure 5 is a detail of Figure 4 in longitudinal section;
  • Figure 6 is a longitudinal section through a rear wheel drive for a vehicle with a conical friction ring gear to explain the general technological background.
  • Figure 7 is a schematic detail of an embodiment of a conical-friction ring gear
  • Figure 8 is a schematic representation of an outlet channel in plan view
  • Figure 9 is a schematic representation of a drip tray in plan view
  • Figure 10 is a schematic sectional view of the drip tray of Figure 9.
  • Figure 11 is a schematic sectional view of an outlet comprising an overflow channel.
  • Figures 1 and 2 show schematically a conical friction ring gear. It consists essentially of two on parallel axes 1, 2 arranged at a radial distance friction cones 3, 4 which are arranged opposite to each other and have the same cone angle ß. Between the friction cones 3, 4 is a, the gap filling out friction ring 5 is arranged, which surrounds the friction cone 3 and is held in a cage 6.
  • the cage 6 consists of a frame which is formed by two transverse heads 7, 8 and two parallel axes 9, 10 received therein. These axes 9, 10 are arranged parallel to the axes 1, 2 and at the same time to the inclined at the angle ß generatrix of the friction cone 3, 4 and carry a Verstell Georgia 11 with two mutually facing pin 12, on each of which a guide roller 13 is seated. The guide rollers 13 engage on both sides of the friction ring 5 and give this the necessary axial guidance.
  • the center of the crosshead 7 forms a vertical axis of rotation 14 about which the entire cage 6 is pivotable.
  • the lower crosshead 8 is connected to an attacking, not shown transverse drive 15 and an adjusting motor 16.
  • the axis of rotation 14 is in the embodiment in the plane determined by the axes of rotation of the friction cone 3, 4 level. It can also lie in a plane parallel thereto or intersect the first mentioned plane at an acute angle.
  • the friction drive causes an axial adjustment of the adjustment bridge 11 and thus a change in the transmission ratio of the friction cone. For this, a tiny amount of energy is enough.
  • FIG. 3 shows a front-wheel drive for a vehicle with a conical-friction ring transmission. It consists essentially of a hydraulic converter or a fluid coupling 17, a downstream of this switching unit 18, a conical-friction ring gear 19 and an output 20th
  • the output part of the fluid coupling 17 is seated on a shaft 21 on which a brake disc 22 is arranged, which cooperates with the brake shoes 24 held in the housing 23 and is electronically controllable.
  • the conical friction ring gear 19 consists, as already described with reference to the embodiment shown in Figures 1 and 2, of two oppositely and radially spaced Reibkegeln 30, 31 with the same cone angle ß and parallel axes. Furthermore, the upper friction cone 20 is surrounded by a friction ring 32 which is in frictional engagement with its inner surface with the friction cone 30 and with its outer surface with the friction cone 31.
  • the two friction cones 30, 31 can, as shown, have different diameters, as a result of which, if necessary, a gear stage is saved in the subsequent output 20.
  • the friction cone 30, 31 may also be hollow, since it depends only on their lateral surfaces.
  • the friction ring 32 is, as also shown in FIGS. 4 and 5, held in a cage 33, which is pivotally mounted at the location 34 (FIG. 3) in housings about an axis of rotation 40, which is defined by the axes of rotation of the friction cones 30 , 31 certain level lies. In order to avoid large pivoting paths, it lies approximately in the middle of the axial length of the friction cone 30, 31.
  • the axis of rotation 40 may, as mentioned above, also lie in a plane parallel thereto or intersect the first-mentioned plane at an acute angle.
  • the friction ring can be arranged with its axis parallel to the axes of the friction cones 30, 31. But it can also be held in the cage, that its axis is parallel to the generatrix of the mutually changed friction cone 30, 31 and is perpendicular to the lateral surface of the friction cone.
  • adjusting spindle 48 is provided, which is connected to an adjusting motor or magnet, not shown, and acts on the cage 33.
  • the output shaft 43 of the friction cone 31 is received in a pressing direction 44, which in turn is mounted in the housing 23 and carries output pinion 45, 46th
  • the pressing device 44 consists of an output shaft 43 cross-extension shaft with a friction cone 31 facing flange 47 with a radial toothing 64, which cooperates with a corresponding radial toothing on the friction cone 31.
  • the radial toothing 64 causes an axial pressure on the friction cone 31.
  • a cooling fluid without lubricating properties eg. B silicone oil
  • Traction fluids or oils with ceramic powder or other solid particles and in particular naphthenic oil are also suitable as cooling fluid for the conical friction ring transmission.
  • FIG. 6 shows the use of the conical-friction ring transmission in a rear-wheel drive of a vehicle.
  • the output shaft of the fluid coupling 17 also forms the shaft 51 of the upper Reibkegels 30, which drives a lower friction cone 31 on the friction ring 32, on the output shaft 52, a pinion 53 sits that with a freely rotatable, on a Transmission output shaft 53 'seated gear 54 meshes.
  • the transmission output shaft 53 ' is aligned with the shaft 51 and is freely rotatably received in this.
  • a pinion 55 integrally connected to the gear 54 forms the sun gear of the planetary gear 50. This meshes with planet gears 56 which are held in a planetary carrier 57 which is able to run around the transmission output shaft 53 '.
  • the planet carrier 57 has a cylindrical projection 58, which includes a ring gear 59 that meshes with the planet gears 56 and is fixedly connected to the transmission output shaft 53 'via a spline 60.
  • a multi-plate clutch 61 is also provided, which can connect the transmission output shaft 53 'with the ring gear 59.
  • the cylindrical projection 58 of the planet carrier 54 is assigned a brake 62.
  • the forward drive is turned on. If the brake 62 is actuated, the planetary carrier 57 is held and it results in a change in direction of the transmission output shaft 53 'that is, a reverse drive.
  • the conical friction ring transmission according to FIG. 7 has a housing 23 and main transmission elements arranged in the housing 23, which comprise a first friction cone 3, a second friction cone and a friction ring. Of these main gear elements, only the first friction cone 3 is illustrated in the illustration according to FIG. In this respect, the schematic representation of Figure 7 also does not show the further features of the embodiment, according to which the two friction cones frictionally interact with each other by the friction ring and spaced from each other by a fixed distance, and then the friction ring surrounds one of the two friction cone and displaceable in the distance is arranged. It is understood that, for example, the conical friction ring gear described above with reference to FIGS. 1 to 6 can be used as the conical friction ring gear shown in FIG. 7, wherein - possibly - other conical friction ring gears, for example with a different adjustment possibility of the friction ring or with other configuration of the rest constructive details can be used accordingly.
  • the conical-friction ring transmission according to FIG. 7 further has a fluid supply 66 for wetting the main transmission members, in particular the two friction cones, with a fluid.
  • the fluid supply 66 has a drop dispenser 68, from which fluid drips or drips onto the main transmission elements, in particular the friction cones, wherein the Drop dispenser 68 is arranged for this purpose above the main gear member to be wetted or to be moistened main gear members.
  • the fluid supply to a circulation 82 in which the fluid is guided or can be performed.
  • a heat exchanger 84 and a filter 86 are also provided.
  • an electric pump 88 is provided.
  • a fluid sump 92 present or recorded fluid is supplied by means of the electric pump 88 via the circulation 82 to the drop dispenser 68, from where the fluid on at least one of the main transmission members, in particular on the Rubbing cone 3 for the purpose of wetting the same drips.
  • the fluid dropped by the drop dispenser 68 returns to the fluid sump 92.
  • the drip dispenser 68 comprises a drip channel 72 according to FIGS. 9 and 10.
  • the drip channel 72 has a multiplicity of holes 96 arranged consecutively in the longitudinal direction of the drip channel 72, which pass through the drip channel 72 (see also FIG. 7).
  • the intended holes 96 are dimensioned such that they allow a dropwise dropping onto the respective main gear member, wherein in the dimensioning of the hole size, the viscosity of the respective fluid was taken into account.
  • the openings 96 of the drip channel 72 are provided with arcuate regions 100 for providing a flow-optimized dripping-down of the fluid out of the openings 96 (compare enlarged detailed illustration in FIG. 10).
  • the drop dispenser 68 or the drip channel 72 is arranged directly on the housing wall 94 of the housing 23.
  • the drip channel 72 runs parallel to the housing wall 94 and is covered by the housing wall 94, as illustrated in FIG. Due to the cover provided, a fluid channel 98 for the drip channel 72 can advantageously be provided in a structurally simple and reliable manner.
  • the fluid supply 66 may have an outlet 70, which comprises an outlet channel 74 (see FIG. 8).
  • the holes in the outlet channel according to FIG. 8 are in the form of oblong holes configured to realize the spout, so that the fluid can fall over the holes 96 on at least one of the main transmission members.
  • Both the drip gutter 72 and the gutter 74 may alternatively be designed in the form of an overflow gutter 76 according to FIG. 11 in order to realize an overflow 78.
  • the overflow channel 76 according to FIG. 11 can also-as illustrated-be arranged directly on the housing wall 94 to form a fluid channel 98 and be covered by it.
  • excess fluid may also overflow between the housing 23 or the housing wall 94 and the grooves 72, 74, 76, so that the grooves 72, 74, 76 themselves serve as an overflow.
  • the gutters 72, 74, 76 are made in a structurally simple manner from a sheet material in these embodiments, and in other embodiments, they can be made in other ways or from other materials.
  • the fluid which is supplied to the main transmission members by means of the fluid supply 66 it can be, in particular, a cooling fluid for cooling the main transmission elements or a traction fluid for transferring torque from the first friction cone 3 to the second friction cone via the friction ring as non-contact as possible , such as naphthenic oil.
  • Adjustment motor 50 planetary gear
  • Overflow channel 94 Housing wall overflow 10 96 holes

Landscapes

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Abstract

Um eine verlustarme aber betriebssichere Benetzung wenigstens eines der Hauptgetriebeglieder eines Kegelreibringgetriebes mit Fluid zu realisieren, wird ein Kegelreibringgetriebe mit einer Fluidzufuhr zum Benetzen zumindest eines der Hauptgetriebeglieder mit Fluid vorgeschlagen, wobei sich die Fluidzufuhr dadurch auszeichnet, dass diese einen Tropfenspender, von dem Fluid auf das Hauptgetriebeglied tropft, und/oder einen Auslauf, von dem Fluid auf das Hauptgetriebeglied fällt, aufweist. Um die verlustarme aber betriebssichere Benetzung zu realisieren, wird auch ein Verfahren zum Betrieb eines Kegelreibringgetriebes vorgeschlagen, bei welchem der Reibring des Kegelreibringgetriebes in dem Abstand zwischen den beiden Reibringen verlagert wird und bei welchem über eine Fluidzufuhr zumindest eines der Hauptgetriebeglieder mit Fluid benetzt wird, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass zum Benetzen das Fluid mit einem Druck unter 100 kPa (1 bar) in einem Umlauf geführt wird.

Description

Kegelreibringgetriebe und Verfahren zum Betrieb eines Kegelreibringgetriebes
[Ol] Die Erfindung betrifft ein Kegelreibringgetriebe mit einem Gehäuse und mit in dem Gehäuse angeordneten Hauptgetriebegliedern, die zumindest einen ersten Reibkegel, einen zweiten Reibkegel und einen Reibring umfassen, bei welchem die beiden Reibkegel mittels des Reibrings reibend miteinander wechselwirken und um einen fixen Abstand voneinander beabstandet angeordnet sind, bei welchem der Reibring einen der beiden Reibkegel umgreift und in dem Abstand verlagerbar angeordnet ist und bei welchem über eine Fluidzufuhr zumindest eines der Hauptgetriebeglieder mit Fluid benetzt wird.
[02] Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Kegelreibringgetriebes mit einem Gehäuse und mit in dem Gehäuse angeordneten Hauptgetriebegliedern, die zumindest einen ersten Reibkegel, einen zweiten Reibkegel und einen Reibring umfassen, bei welchem die beiden Reibkegel mittels des Reibrings reibend miteinander wechselwirken und um einen fixen Abstand voneinander beabstandet angeordnet sind, bei welchem der Reibring einen der beiden Reibkegel umgreift und in dem Abstand zur Variation eines Übersetzungsverhältnisses verlagert wird und bei welchem über eine Fluidzufuhr zumindest eines der Hauptgetriebeglieder mit Fluid benetzt wird.
[03] Die Benetzung zumindest eines der Hauptgetriebeglieder mit Fluid kann insbesondere dazu dienen, das oder die Hauptgetriebeglieder während des Betriebs des Kegelreibringgetriebes mit einem Fluid in Form einer Kühlflüssigkeit zu kühlen.
[04] Zur technischen Realisierung der Benetzung mit einem Fluid ist es zum Beispiel aus der WO 2007/02552 A2 bekannt, für die Fluidzufuhr Fluidstrahldüsen vorzusehen und/oder Teilbereiche eines oder mehrerer der Hauptgetriebeglieder in einem Fluidsumpf zu wälzen, so dass durch die Wälzbewegung bzw. die Rotationsbewegung wenigstens eines der Hauptgetriebeglieder, insbesondere der Reibring, mit dem Fluid benetzt werden kann.
[05] Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung bei einem Kegelreibringgetriebe eine verlustarme aber betriebssichere Benetzung wenigstens eines der Hauptgetriebeglieder mit Fluid zu ermöglichen.
[06] Hierbei geht die Erfindung von der Grunderkenntnis bzw. der Grundidee aus, dass Fluid im Umlauf oder bei der Benetzung selbst möglichst ohne Druck bzw. nahezu drucklos zu fördern. Von dieser Grunderkenntnis ausgehend werden als konkrete Lösungen ein Kegelreibringgetriebe und ein Verfahren zum Betrieb eines Kegelreibringgetriebes mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
[07] Ein Kegelreibringgetriebe mit einem Gehäuse und mit in dem Gehäuse angeordneten Hauptgetriebegliedern, die zumindest einen ersten Reibkegel, einen zweiten Reibkegel und einen Reibring umfassen, bei welchem die beiden Reibkegel mittels des Reibrings reibend miteinander wechselwirken und um einen fixen Abstand voneinander beabstandet angeordnet sind, bei welchem der Reibring einen der beiden Reibkegel umgreift und in dem Abstand verlagerbar angeordnet ist und bei welchem über eine Fluidzufuhr bzw. Flüssigkeitszufuhr zumindest eines der Hauptgetriebeglieder mit Fluid bzw. Flüssigkeit benetzt wird, kann sich dadurch auszeichnen, dass die Fluidzufuhr einen Tropfenspender, von dem Fluid auf das Hauptgetriebeglied tropft, und/oder einen Überlauf und/oder Auslauf, von dem Fluid auf das Hauptgetriebeglied fällt, aufweist.
[08] Im Unterschied zu dem aus der WO 2007/02552 A2 bekannten Kegelreibringgetriebe, bei dem zum Benetzen der Hauptgetriebeglieder mit einem Fluid Fluidstrahldüsen vorgesehen sind, deren Einsatz infolge der Düsenwirkung mit Fluidverlusten verbunden ist, kann durch Vorsehen eines Tropfenspenders, von dem Fluid auf das jeweilige Hauptgetriebeglied tropfen kann bzw. tropft eine sehr verlustarme Benetzung mit dem Fluid erzielt werden - also eine Benetzung, bei welcher nur eine sehr geringe Menge des gesamten für die Benetzung vorgesehenen Fluids in Folge des Benetzungs Vorgangs nicht mit dem jeweiligen Hauptgetriebeglied in Kontakt kommt.
[09] Die sehr verlustarme Benetzung mit dem Fluid ist unter anderem eine Folge des Umstands, dass durch das tropfenweise Benetzen das jeweilige Fluid nahezu ohne Druck durch Schwerkrafteinwirkung gefördert wird - ganz im Unterschied zu der aus der WO 2007/025522 A2 bekannten Vorgehensweise, bei welcher das Fluid unter Druckeinwirkung durch eine Fluidstrahldüse gepresst wird. Insbesondere ist ein tropfenweises Benetzen auch betriebssicher durchführbar.
[10] Auch durch Vorsehen eines Überlaufs oder Auslaufs, von dem Fluid auf das Hauptgetriebeglied fällt, kann vorteilhaft - analog zu den bereits für den Tropfenspender dargelegten Gründen - eine verlustarme und betriebssichere Benetzung vorgenommen werden, und zwar insbesondere in Folge des Umstands, dass durch das Fallenlassen von Fluid auf das jeweilige Hauptgetriebeglied eine nahezu druckfreie Förderung des Fluids erfolgt.
[11] Da durch Vorsehen des Tropfenspenders bzw. durch Vorsehen des Überlaufs oder Auslaufs ein Benetzen des Hauptgetriebeglieds durch Schwerkrafteinwirkung erfolgt, kann auch der Fluidweg, welcher dem Heruntertropfen bzw. Herunterfallen zeitlich vorgeschaltet ist, vorteilhaft ohne großen Förderungsdruck bereitgestellt werden.
[12] Die Förderung des Fluids kann vorzugsweise unter Einschaltung eines Fluidkreislaufs erfolgen, der einen Fluidsumpf zur Aufnahme des Fluids umfassen kann, in dem zum Beispiel eines oder mehrere der Hauptgetriebeglieder wälzen bzw. rotieren können, um kumulativ zu der Benetzung durch den Tropfenspender bzw. den Auslauf eine Benetzung zu realisieren. Über den vorgesehenen Fluidkreislauf kann das Fluid dann vorteilhaft aus dem Fluidsumpf zu dem Tropfenspender bzw. dem Überlauf und/oder Auslauf gefördert werden, von wo aus es nach der Benetzung durch den Tropfenspender bzw. dem Über- und/oder Auslauf schließlich dem Fluidsumpf wenigstens teilweise wieder zugeführt wird, da ja auch ein Teil des Fluids verdampfen kann, insbesondere wenn es als Kühlmittel bzw. Kühlfluid bzw. Kühlflüssigkeit verwendet wird.
[13] Der Tropfenspender bzw. der Über- und/oder Auslauf kann zum Beispiel vorteilhaft durch Vorsehen von Löchern, die zum Beispiel in einem Blech oder in einer Blechwanne oder in einer Blechrinne ausgebildet sind, realisiert werden. Insbesondere durch Vorsehen eines Blechs bzw. durch Vorsehen eines Blechmaterials zum Ausbilden des Tropfenspenders bzw. Auslaufs kann vorteilhaft auf gewichtsarme und kostengünstige Art und Weise an dem Kegelreibringgetriebe ein Tropfenspender bzw. der Auslauf bereitgestellt werden.
[14] Je nach Größe der Löcher können diese entweder zur Ausbildung des Tropfenspenders oder zur Ausbildung des Auslaufs vorgesehen sein, so dass also bei Überschreitung einer bestimmten Lochgröße, die insbesondere von den viskosen Eigenschaften des jeweiligen Fluids abhängt, ein Auslauf bereitgestellt werden kann. Unterhalb dieser Lochgröße könnte das jeweilige Loch als Tropfenspender, jedoch nicht als Auslauf dienen.
[15] Ebenso können jedoch andere Anordnungen, wie beispielsweise Vorsprünge oder Ähnliches zur Tropfenbildung und mithin als Teil des Tropfenspenders genutzt werden. Auch können beispielsweise eine Rinne als Überlauf genutzt werden und dann an anderer, dem Überlauf oder dem Auslauf folgender Stelle noch Baugruppen, die das Ausbilden von Tropfen fördern, vorgesehen sein. [16] Ein Kegelreibringgetriebe mit einem Gehäuse und mit in dem Gehäuse angeordneten Hauptgetriebegliedern, die zumindest einen ersten Reibkegel, einen zweiten Reibkegel und einen Reibring umfassen, bei welchem die beiden Reibkegel mittels des Reibrings reibend miteinander wechselwirken und um einen fixen Abstand voneinander beabstandet angeordnet sind, bei welchem der Reibring einen der beiden Reibkegel umgreift und in dem Abstand verlagerbar angeordnet ist und bei welchem über eine Fluidzufuhr zumindest eines der Hauptgetriebeglieder mit Fluid benetzt wird, kann sich auch dadurch auszeichnen, dass das Kegelreibringgetriebe einen Umlauf aufweist, in welchem das Fluid zur Benetzung geführt wird bzw. führbar ist und welcher dazu eingerichtet ist, das Fluid mit einem Druck unter 100 kPa (1 bar) zu führen.
[17] Durch Führen des Fluids in einem Umlauf mit einem Druck unter 100 kPa kann vorteilhaft eine verlustarme und betriebssichere Benetzung mindestens eines der Hauptgetriebeglieder mit dem Fluid realisiert werden, und zwar infolge des Umstands, dass durch Drücke bzw. Förderungsdrücke unterhalb von 100 kPa eine verlustreiche Benetzung - wie sie bei der aus der WO 2007/025522 A2 bekannten Lösung in Folge des Vorsehens von Fluidstrahldüsen, welche einen wesentlich höheren Förderdruck erfordern, zu erwarten ist - nicht auftreten kann.
[18] Bei einer praktischen Ausführungsform kann der Tropfenspender eine Tropfrinne umfassen. Zur technischen Realisierung des Tropfenspendens kann hierbei die Tropfrinne insbesondere eine Mehrzahl von die Tropfrinne durchsetzenden Löchern aufweisen, die insbesondere aufeinanderfolgend angeordnet sein können, um sie vorteilhaft über die gesamte Länge eines der Reibkegel oder über eine Teillänge der gesamten Länge des Reibkegels von diesem beabstandet anzuordnen Auf diese Weise kann vorteilhaft eine gleichmäßige Benetzung des jeweiligen Reibkegels mit dem Fluid ermöglicht werden. Ggf. kann die Rinne auch überlaufen und mithin der Überlauf zum Bereitstellen des Fluids genutzt werden, wobei dieses ggf. in Form von Tropfen, die von der Rinne abtropfen oder sonstwie schwerkraftbedingt geschehen kann.
[19] Bei einer weiteren praktischen Ausführungsform kann der Auslauf eine Auslaufrinne bzw. der Überlauf eine Überlaufrinne umfassen. Auch eine Auslaufrinne des Auslaufs kann eine Mehrzahl bzw. Vielzahl aufeinanderfolgend angeordneter Löchern umfassen, welche in der Auslaufrinne ausgebildet sind, einhergehend mit einer gleichmäßigen Benetzung, wie bereits oben für die Tropfrinne dargelegt. [20] Besonders vorteilhaft kann der Überlauf eine Überlaufrinne umfassen, so dass erst bei Überschreitung eines entsprechenden Fluidpegels das Fluid über den Auslauf auf das jeweilige Hauptgetriebeglied fällt. Auf diese Weise kann eine sehr betriebssichere Benetzung des jeweiligen Hauptgetriebeglieds mit dem Fluid bereitgestellt werden, und zwar infolge der durch den Überlauf möglichen wesentlichen Reduktion von Fluidbewegungen vor dem Auslaufen.
[21] Um auf einfache und praktische Weise den Tropfenspender zu realisieren kann der Auslauf vorteilhaft als Tropfenspender ausgebildet sein. So kann der Auslauf zum Beispiel wenigstens eine oder mehrere in einem Blech oder einer Blechwanne oder einer Blechrinne ausgebildete Löcher aufweisen, deren Größe derart bemessen ist, dass das Fluid tropfenweise aus den Löchern nach unten heraus fällt. Die Größe der Löcher ist hierfür vorteilhaft an die jeweilige Viskosität des Fluids zur Realisierung des tropfenweisen Herunterfallens angepasst.
[22] Insbesondere kann der als Tropfenspender ausgebildete Auslauf ein Überlauf sein, einhergehend mit den bereits oben für die Überlaufrinne dargelegten vorteilhaften Wirkungen.
[23] Bei einer praktischen Ausführungsform sind der Tropfenspender und/oder der Über- und/oder Auslauf an dem Gehäuse, vorzugsweise unmittelbar an einer Gehäusewandung angeordnet. Durch Anordnen des Tropfenspenders und/oder des Auslaufs an dem Gehäuse, vorzugsweise unmittelbar an einer Gehäusewandung des Gehäuses, kann die Fluidzufuhr bzw. der Tropfenspender und/oder der Auslauf auf baulich einfache und kompakte Weise in das Kegelreibringgetriebe integriert werden. Besonders bevorzugt sind der Tropfenspender und/oder der Auslauf an einer dem jeweiligen Reibkegel zugewandten Seite der Gehäusewandung des Gehäuses angeordnet, um die Benetzungswege - also die von dem Fluid von dem Tropfenspender bzw. dem Über- und/oder Auslauf bis zu dem jeweiligen Reibkegel zurück zulegenden Wege - möglichst klein zu halten, einhergehend mit einer sehr verlustarmen und betriebssicheren Benetzung.
[24] Der Tropfenspender bzw. der Aus- und/oder Überlauf können bevorzugt - sofern sie eine Rinne umfassen - derart angeordnet sein, dass die jeweilige Rinne parallel zur Gehäusewandung verläuft und/oder durch die Gehäusewandung abgedeckt wird.
[25] Durch Abdecken der Rinne durch die Gehäusewandung kann die Rinne zusammen mit der der Rinne zugewandten Seiten der Gehäusewandung einen geschlossen Fluidkanal zur Zuführung des Fluids zu den in der jeweiligen Rinne ausgebildeten Öffnungen ausbilden. Die Ausbildung dieses Fluidkanals kann infolge der vorgesehenen Abdeckung vorteilhaft auf baulich einfache Weise realisiert werden. Hierbei muss die Abdeckung nicht zwingend dicht sein. Vielmehr ist es denkbar, dass Fluid zwischen Abdeckung und Rinne hindurch überlaufen kann, wenn in bestimmten Betriebszuständen besonders viel Fluid an der Fluidzufuhr bereitgestellt wird.
[26] Durch die parallele Anordnung der Rinne zu der Gehäusewandung kann eine betriebssichere Befestigung der Rinne baulich einfach realisiert werden.
[27] Zum Realisieren eines schwerkraftgetriebenen Tropfens bzw. Herunterfallen des Fluids auf das Hauptgetriebeglied sind der Tropfenspender und/oder der Über- und/oder Auslauf oberhalb des zu benetzenden Hauptgetriebeglieds angeordnet.
[28] Bei dem Fluid kann es sich um ein beliebiges für den Betrieb des Kegelreibringgetriebes vorgesehenes Fluid handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Fluid um eine Kühlflüssigkeit zum Kühlen des jeweiligen Hauptgetriebeglieds während des Betriebs des Kegelreibringgetriebes handeln.
[29] Das Kegelreibringgetriebe weist zumindest einen ersten Reibkegel, einen zweiten Reibkegel und einen Reibring auf, wobei die beiden Reibkegel mittels des Reibrings reibend miteinander wechselwirken. Über den zwischen den beiden Reibkegeln angeordneten Reibring kann Drehmoment zwischen den beiden Reibkegeln übertragen werden. Insofern kann es sich bei dem Fluid insbesondere auch um ein Traktionsfluid, wie z.B. Napthenöl, handeln, welches für die Drehmomentübertragung in Verbindung mit dem Reibring zwischen den beiden Reibkegeln eingesetzt wird. Die Übertragung des Drehmoments erfolgt hierbei über Scherspannungen des Traktionsfluids in dem jeweiligen Zwischenraum bzw. Abstand, wodurch ein abrasiver Verschleiß der üblicherweise metallischen Kontaktoberflächen im Idealfall vollständig vermieden werden kann.
[30] Durch die druckarme Förderung bzw. das Tropfen bzw. Auslaufen beim Benetzen des jeweiligen Hauptgetriebeglieds mit dem Fluid werden auch Verluste minimiert, die darin bestehen, dass das Fluid beim Fördern bzw. Benetzen weniger belastet wird. Dies ist insbesondere bei einem Fluid in Form eines Traktionsfluids von Vorteil, dessen Drehmomentübertragungs-Eigenschaften sehr sensibel auf übermäßige Druckbeanspruchungen reagieren.
[31] Ein Verfahren zum Betrieb eines Kegelreibringgetriebes mit einem Gehäuse und mit in dem Gehäuse angeordneten Hauptgetriebegliedern, die zumindest einen ersten Reibkegel, einen zweiten Reibkegel und einen Reibring umfassen, bei welchem die beiden Reibkegel mittels des Reibrings reibend miteinander wechselwirken und um einen fixen Abstand voneinander beabstandet angeordnet sind, bei welchem der Reibring einen in der beiden Reibkegel umgreift und in dem Abstand zu Variation eines Übersetzungsverhältnisses verlagert wird und bei welchem über eine Fluidzufuhr zumindest eines der Hauptgetriebeglieder mit Fluid benetzt wird, kann sich dadurch auszeichnen, dass zur Benetzung das Fluid mit einem Druck unter 100 kPa (ein bar) in einem Umlauf geführt wird.
[32] Durch Führen des Fluids in dem Umlauf mit einem Druck unter 100 kPa (1 bar) erfolgt im Vergleich zu der aus der WO 2007/02552 A2 bekannten Fluidzufuhr - welche, wie bereits oben dargelegt, eine Benetzung des Fluids mittels Fluidstrahldüsen vorsieht - eine vergleichsweise druckarme Förderung des Fluids. Auf diese Weise ist mithin eine verlustarme aber auch betriebssichere Benetzung der Hauptgetriebeglieder mit dem Fluid möglich.
[33] Wie bereits oben dargelegt, kann der Umlauf bzw. Fluidkreislauf besonders vorteilhaft einen Fluidsumpf umfassen, in dem eines oder mehrere der Hauptgetriebeglieder wälzen können, so dass kumulativ auch durch das Wälzen bzw. Rotieren in dem Fluidsumpf eine Benetzung wenigstens eines der Hauptgetriebeglieder mit dem Fluid realisiert werden kann.
[34] Bei einer praktischen Ausführungsform des Kegelreibringgetriebes bzw. des Verfahrens zum Betrieb eines Kegelreibringgetriebes umfasst die Fluidzufuhr ein Wärmetauscher und/oder einen Filter. Durch Vorsehen des Wärmetauschers kann auf einfache und praktische Weise - insbesondere auf betriebssichere Weise - eine Temperierung des Fluids erfolgen. Zur vorteilhaften Entfernung bzw. Vermeidung von unerwünschten Partikeln oder anderen Unreinheiten kann der Filter vorgesehen sein.
[35] Bei einer weiteren praktischen Ausführungsform des Kegelreibringgetriebes bzw. des Betriebsverfahrens kann die Fluidzufuhr eine elektrische Pumpe umfassen. Durch Vorsehen einer elektrischen Pumpe kann das jeweilige Fluid dem Tropfenspender bzw. dem Auslauf auf sehr betriebssichere Weise zugeführt werden, da die Verwendung einer elektrischen Pumpe den Vorteil mit sich bringt, dass diese eigenständig und unabhängig vom Hauptantriebsmotor betrieben werden kann und mithin etwaigen Ausfällen oder Schwankungen des Hauptantriebsmotors nicht unterliegt.
[36] Ein Verfahren zum Betrieb eines Kegelreibringgetriebes mit einem Gehäuse und mit in dem Gehäuse angeordneten Hauptgetriebegliedern, die zumindest einen ersten Reibkegel, einen zweiten Reibkegel und einen Reibring umfassen, bei welchem die beiden Reibkegel mittels des Reibrings reibend miteinander wechselwirken und um einen fixen Abstand voneinander beabstandet angeordnet sind, bei welchem der Reibring einen der beiden Reibkegel umgreift und in dem Abstand zur Variation eines Übersetzungsverhältnisses verlagert wird und bei welchem über eine Fluidzufuhr zumindest eines der Hauptgetriebeglieder mit Fluid benetzt wird, kann sich dadurch auszeichnen, dass das Fluid zum Benetzen mittels eines Tropfenspenders der Fluidzufuhr auf das Hauptgetriebeglied getropft wird und/oder dass das Fluid von einem Überlauf und/oder Auslauf der Fluidzufuhr auf das Hauptgetriebeglied fallengelassen wird.
[37] Das Benetzen durch das vorgesehene Tropfen des Fluids auf das Hauptgetriebeglied bzw. durch das vorgesehene Herunterfallen lassen des Fluids auf das Hauptgetriebeglied ist mit dem bereits oben dargelegten vorteilhaften Wirkungen verbunden.
[38] Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.
[39] Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 ein schematischen Querschnitt durch ein Kegelreibringgetriebe gemäß der Linie I-I in
Figur 2 zur Erläuterung des allgemeinen technologischen Hintergrunds;
Figur 2 eine Draufsicht zu Figur 1 ;
Figur 3 einen Längsschnitt durch einen Fahrzeugantrieb für einen Frontantrieb mit einem
Kegelreibringgetriebe zur Erläuterung des allgemein technologischen Hintergrund; Figur 4 eine andere Darstellung der VerStelleinrichtung nach einem Schnitt IV-IV in Figur 3; Figur 5 eine Einzelheit der Figur 4 im Längsschnitt;
Figur 6 einen Längsschnitt durch einen Hinterradantrieb für ein Fahrzeug mit einem Kegelreibringgetriebe zur Erläuterung des allgemein technologischen Hintergrunds;
Figur 7 eine schematische Detaildarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kegelreibringgetriebes;
Figur 8 eine schematische Darstellung einer Auslaufrinne in Draufsicht;
Figur 9 eine schematische Darstellung einer Tropfrinne in Draufsicht;
Figur 10 eine schematische Schnittdarstellung der Tropfrinne nach Figur 9; und
Figur 11 eine schematische Schnittdarstellung eines Auslaufs, der eine Überlaufrinne umfasst.
[40] Die Figuren 1 und 2 zeigen schematisch ein Kegelreibringgetriebe. [41] Es besteht im Wesentlichen aus zwei auf parallelen Achsen 1, 2 mit radialem Abstand angeordneten Reibkegeln 3, 4 die zueinander gegensinnig angeordnet sind und gleiche Kegel winkel ß haben. Zwischen den Reibkegeln 3, 4 ist ein, deren Zwischenraum ausfüllender Reibring 5 angeordnet, der den Reibkegel 3 umgibt und in einem Käfig 6 gehalten ist.
[42] Der Käfig 6 besteht aus einem Rahmen, der von zwei Querhäuptern 7, 8 und zwei darin aufgenommenen, parallelen Achsen 9, 10 gebildet ist. Diese Achsen 9, 10 sind parallel zu den Achsen 1, 2 und zugleich zu dem unter dem Winkel ß geneigten Erzeugenden der Reibkegel 3, 4 angeordnet und tragen eine Verstellbrücke 11 mit zwei aufeinander weisenden Zapfen 12, auf denen jeweils eine Führungsrolle 13 sitzt. Die Führungsrollen 13 greifen beiderseits des Reibringes 5 an und geben diesem die notwendige axiale Führung.
[43] Die Mitte des Querhauptes 7 bildet eine lotrechte Drehachse 14, um die der gesamte Käfig 6 schwenkbar ist. Zu diesem Zweck ist das untere Querhaupt 8 mit einem daran angreifenden, nicht näher dargestellten Querantrieb 15 und einem Verstellmotor 16 verbunden.
[44] Die Drehachse 14 liegt beim Ausführungsbeispiel in der durch die Drehachsen der Reibkegel 3, 4 bestimmten Ebene. Sie kann auch in einer hierzu parallelen Ebene liegen oder die erst genannte Ebene unter einen spitzen Winkel schneiden.
[45] Wird der Käfig 6 um wenige Winkelgrade verschwenkt, so bewirkt der Reibantrieb eine axiale Verstellung der Verstellbrücke 11 und damit eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses der Reibkegel. Hierzu genügt ein winziger Energieaufwand.
[46] Figur 3 zeigt einen Frontantrieb für ein Fahrzeug mit einem Kegelreibringgetriebe. Es besteht im Wesentlichen aus einem hydraulischen Wandler bzw. einer Flüssigkeitskupplung 17, einem dieser nachgeordneten Schalteinheit 18, einem Kegelreibringgetriebe 19 und einem Abtrieb 20.
[47] Der Abtriebsteil der Flüssigkeitskupplung 17 sitzt auf einer Welle 21, auf der auch eine Bremsscheibe 22 angeordnet ist, die mit im Gehäuse 23 gehaltenen Bremsbacken 24 zusammenwirkt und elektronisch ansteuerbar ist.
[48] Unmittelbar hinter der Bremsscheibe 22 sitzt ein freilaufendes Zahnrad 25, dass mit einem nur teilweise dargestellten Vorgelege 26 in Eingriff steht und im Abtrieb 20 den Rückwärtsgang bewirken kann. Das Zahnrad 25 weist auf einer Seite eine Kronenverzahnung auf, mit der es mit einer auf der Welle 21 gehaltenen und axial verschiebbaren, eine innere Axialverzahnung aufweisenden Schaltmuffe 27 in Eingriff gebracht und aktiviert werden kann. [49] Wird eine Drehrichtungsumkehr gewünscht, so wird zunächst die Bremse 22, 24 betätigt, damit das nachfolgende Getriebe nicht von dem Drehmomentenstoß beeinträchtigt wird. Sodann wird die Schaltmuffe 27 in Figur 3 aus ihrer dort gezeigten neutralen Stellung nach rechts bewegt und gelangt mit einem Ritzel 28 in Eingriff, das fest mit der Antriebswelle 29 eines Reibkegels 30 des Kegelreibringgetriebes 19 verbunden ist.
[50] Auch das Kegelreibringgetriebe 19 besteht, wie bereits anhand des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben, aus zwei entgegengesetzt und mit radialem Abstand zueinander angeordneten Reibkegeln 30, 31 mit gleichem Kegelwinkel ß und parallelen Achsen. Ferner ist der obere Reibkegel 20 von einem Reibring 32 umschlossen, der mit seiner inneren Mantelfläche mit dem Reibkegel 30 und mit seiner äußeren Mantelfläche mit dem Reibkegel 31 in Reibeingriff steht.
[51] Die beiden Reibkegel 30, 31 können, wie dargestellt, unterschiedliche Durchmesser haben, wodurch ggf. eine Übersetzungsstufe beim nachfolgenden Abtrieb 20 eingespart wird.
[52] Aus Gewichtsgründen können die Reibkegel 30, 31 auch hohl ausgebildet sein, da es sich lediglich auf ihre Mantelflächen ankommt.
[53] Der Reibring 32 ist, wie auch die Figur 4 und 5 zeigen, in einem Käfig 33 gehalten, die an der Stelle 34 (Figur 3) in Gehäuse um eine Drehachse 40 schwenkbar angeordnet, die in der durch die Drehachsen der Reibkegel 30, 31 bestimmten Ebene liegt. Um große Schwenkwege zu vermeiden, liegt sie etwa in der Mitte der axialen Länge der Reibkegel 30, 31. Die Drehachse 40 kann, wie oben erwähnt, auch in einer hierzu parallelen Ebene liegen oder die erstgenannten Ebene unter einem spitzen Winkel schneiden.
[54] Im Käfig 33 sind zwei parallele Achsen 35, 36 gehalten, deren Steigungswinkel ß zur Waagerechten gleich dem Kegelwinkel ß der Reibkegel 30, 31 ist. Auf diesen Achsen 35, 36 ist eine Verstellbrücke 37 geführt, die Ansätze 38 aufweist, an denen Führungsrollen 39 gelagert sind. Diese haben, wie Figur 5 zeigt, eine Umfangsnut 41 und umgreifen mit ihrem Flanschen 42 den Reibring 32.
[55] Der Reibring kann, wie dargestellt, mit seiner Achse parallel zu den Achsen der Reibkegel 30, 31 angeordnet sein. Er kann aber auch so im Käfig gehalten sein, dass seine Achse parallel zur Erzeugenden der einander zugewandelten Reibkegel 30, 31 liegt und senkrecht auf der Mantelfläche der Reibkegel steht. [56] Für die Verstellung des Käfigs 33 ist eine im Gehäuse 23 gelagerte Verstellspindel 48 vorgesehen, die mit einem nicht dargestellten Verstellmotor oder Magnet verbunden ist und am Käfig 33 angreift.
[57] Bei leichter Drehung des Käfigs 33 wird der Reibring 32 um die Achse 40 gedreht, wodurch sich die relative Lage zu den Reibkegeln verändert, so dass der Reibring 32 selbsttätig seine Position verfährt und das Übersetzungsverhältnis des Kegelreibringgetriebes 19 verändert.
[58] Die Abtriebswelle 43 des Reibkegels 31 ist in einer Anpressrichtung 44 aufgenommen, die ihrerseits im Gehäuse 23 gelagert ist und trägt Abtriebsritzel 45, 46.
[59] Die Anpresseinrichtung 44 besteht aus einer die Abtriebswelle 43 übergreifenden Verlängerungswelle mit einem dem Reibkegel 31 zugewandten Flansch 47 mit einer Radialverzahnung 64, die mit einer entsprechenden Radialverzahnung am Reibkegel 31 zusammenwirkt. Die Radialverzahnung 64 bewirkt einen axialen Druck auf den Reibkegel 31.
[60] Vorteilhaft ist das Gehäuse 23 zwischen dem An- und Abtrieb 17, 18, 20 einerseits und dem Kegelreibringgetriebe 19 andererseits durch eine Trennwand 49 abgeteilt. Damit ist es möglich, im Gehäuseteil für das Kegelreibringgetriebe 19 eine Kühlflüssigkeit ohne Schmiereigenschaften, z. B Silikonöl, einlaufen zu lassen, so dass der Reibwert nicht beeinflusst wird. Als Kühlflüssigkeit für das Kegelreibringgetriebe eignen sich auch Traktionsfluide oder Öle mit Keramikpulver oder anderen Feststoffpartikeln und insbesondere Naphtenöl.
[61] Vorteilhaft bestehen die Reibflächen mindestens eines Getriebeteils des Kegelreibringgetriebes, z. B. die Reibkegel 30, 31 oder der Reibring 32 aus einer Beschichtung aus Hartmetall oder Keramik, z. B Titannitrid, Titancarbonnitrid, Titan-Aluminiumnitrid oder dergleichen.
[62] Die Figur 6 zeigt die Anwendung des Kegelreibringgetriebes bei einem Hinterradantrieb eines Fahrzeuges.
[63] Vor einem Kegelreibringgetriebe 19 befindet sich eine Flüssigkeitskupplung bzw. ein hydraulischer Wandler 17 und hinter dem Kegelreibringgetriebe 19 ein Planetengetriebe 50.
[64] Die Abtriebswelle der Flüssigkeitskupplung 17 bildet zugleich die Welle 51 des oberen Reibkegels 30, der über den Reibring 32 einen unteren Reibkegel 31 antreibt, auf dessen Abtriebswelle 52 ein Ritzel 53 sitzt, dass mit einem frei drehbaren, auf einer Getriebeabtriebswelle 53' sitzenden Zahnrad 54 kämmt. Die Getriebeabtriebswelle 53' fluchtet mit der Welle 51 und ist in dieser frei drehbar aufgenommen.
[65] Ein mit dem Zahnrad 54 einstückig verbundenes Ritzel 55 bildet das Sonnenrad des Planetengetriebes 50. Dieses kämmt mit Planetenzahnrädern 56, die in einem Planetenträger 57 gehalten sind, der um die Getriebeabtriebswelle 53 'zu laufen vermag. Der Planetenträger 57 weist einen zylindrischen Ansatz 58 auf, der ein Hohlrad 59 einschließt, dass mit den Planetenzahnrädern 56 kämmt und mit der Getriebeabtriebswelle 53' über eine Längsverzahnung 60 fest verbunden ist.
[66] Im Planetengetriebe 50 ist ferner eine Lamellenkupplung 61 vorgesehen, die die Getriebeabtriebswelle 53' mit dem Hohlrad 59 verbinden kann. Schließlich ist dem zylindrischen Ansatz 58 des Planetenträgers 54 eine Bremse 62 zugeordnet.
[67] Durch Betätigung der Lamellenkupplung 61 wird der Vorwärtsantrieb eingeschaltet. Wird die Bremse 62 betätigt, wird der Planetenträger 57 festgehalten und es ergibt sich eine Drehrichtungsänderung der Getriebeabtriebswelle 53 'das heißt ein Rückwärtsantrieb.
[68] Das Kegelreibringgetriebe nach Figur 7 weist ein Gehäuse 23 und in dem Gehäuse 23 angeordnete Hauptgetriebeglieder auf, die einen ersten Reibkegel 3, einen zweiten Reibkegel und einen Reibring umfassen. Von diesen Hauptgetriebegliedern ist in der Darstellung nach Figur 7 nur der erste Reibkegel 3 veranschaulicht. Insofern zeigt die schematische Darstellung nach Figur 7 auch nicht die weiteren Merkmale des Ausführungsbeispiels, wonach die beiden Reibkegel mittels des Reibrings reibend miteinander wechselwirken und um einen fixen Abstand voneinander beabstandet angeordnet sind, und wonach der Reibring einen der beiden Reibkegel umgreift und in dem Abstand verlagerbar angeordnet ist. Es versteht sich, dass beispielsweise die vorstehend anhand der Figuren 1 bis 6 erläuterten Kegelreibringgetriebe als das in Figur 7 dargestellte Kegelreibringgetriebe zur Anwendung kommen können, wobei - ggf. - auch andere Kegelreibringgetriebe, beispielsweise mit einer anderen Anstellungsmöglichkeit des Reibrings oder mit anderer Ausgestaltung der übrigen konstruktiven Details dementsprechend zur Anwendung kommen können.
[69] Das Kegelreibringgetriebe nach Figur 7 weist ferner eine Fluidzufuhr 66 zum Benetzen der Hauptgetriebeglieder, insbesondere der beiden Reibkegel, mit einem Fluid auf.
[70] Die Fluidzufuhr 66 weist einen Tropfenspender 68 auf, von dem Fluid auf die Hauptgetriebeglieder, insbesondere die Reibkegel tropft bzw. tropfbar ist, wobei der Tropfenspender 68 hierfür oberhalb des zu benetzenden Hauptgetriebeglieds bzw. der zu benetzenden Hauptgetriebeglieder angeordnet ist.
[71] Ferner weist die Fluidzufuhr einen Umlauf 82 auf, in welchen das Fluid geführt ist bzw. geführt werden kann. Zur Temperierung des Fluids und zur Entfernung eventuell vorliegender störender Partikel sind ferner ein Wärmetauscher 84 und ein Filter 86 vorgesehen. Zur Realisierung der umlaufenden Strömung ist auch eine elektrische Pumpe 88 vorgesehen.
[72] Um die Benetzung technisch zu realisieren, wird in einem Fluidsumpf 92 vorliegendes bzw. aufgenommenes Fluid mittels der elektrischen Pumpe 88 über den Umlauf 82 dem Tropfenspender 68 zugeführt wird, von wo aus das Fluid auf wenigstens eines der Hauptgetriebeglieder, insbesondere auch auf den Reibkegel 3 zwecks Benetzung desselben tropft. Abgesehen von eventuell vorliegenden Fluidanteilen, die beim Betrieb des Kegelreibringgetriebes durch Hitze bzw. Wärmeentwicklung, L und die damit einhergehende Verdampfung bzw. Leckagen entweichen, gelangt das von dem Tropfenspender 68 aufgetropfte Fluid wieder zurück in den Fluidsumpf 92.
[73] Der Tropfenspender 68 umfasst eine Tropfrinne 72 gemäß den Figuren 9 und 10. Die Tropfrinne 72 weist eine Mehrzahl von in Längsrichtung der Tropfrinne 72 aufeinander folgend angeordneten Löchern 96 auf, welche die Tropfrinne 72 durchsetzen (vergleiche auch Figur 7). Die vorgesehenen Löcher 96 sind derart dimensioniert, dass sie ein tropfenweises Herunterfallen auf das jeweilige Hauptgetriebeglied ermöglichen, wobei bei der Dimensionierung der Lochgröße die Viskosität des jeweiligen Fluids berücksichtigt wurde.
[74] Die Öffnungen 96 der Tropfrinne 72 sind zum Bereitstellen eines möglichst strömungsoptimierten Heraustropfens des Fluid aus den Öffnungen 96 mit bogenförmigen Bereichen 100 versehen (vergleiche vergrößerte Detaildarstellung in Figur 10).
[75] Der Tropfenspender 68 bzw. die Tropfrinne 72 ist unmittelbar an der Gehäusewandung 94 des Gehäuses 23 angeordnet. Die Tropfrinne 72 verläuft parallel zu der Gehäusewandung 94 und wird - wie in Figur 10 veranschaulicht - durch die Gehäusewandung 94 abgedeckt. Durch die vorgesehene Abdeckung kann vorteilhaft auf baulich einfache und betriebssichere Art und Weise ein Fluidkanal 98 für die Tropfrinne 72 geschaffen werden.
[76] Alternativ bzw. kumulativ kann die Fluidzufuhr 66 einen Auslauf 70 aufweisen, der eine Auslaufrinne 74 umfasst (vergleiche Figur 8). Im Unterschied zu der Tropfrinne 72 nach Figur 9 sind bei der Auslaufrinne nach Figur 8 die Löcher in Form von Langlöchern ausgebildet, um den Auslauf zu realisieren, so dass das Fluid über die Löcher 96 auf wenigstens eines der Hauptgetriebeglieder fallen kann.
[77] Sowohl die Tropfrinne 72 als auch die Auslaufrinne 74 können alternativ zur Realisierung eines Überlaufs 78 auch in Form einer Überlaufrinne 76 nach Figur 11 ausgebildet sein. Auch die Überlaufrinne 76 nach Figur 11 kann - wie veranschaulicht - zum Ausbilden eines Fluidkanals 98 unmittelbar an der Gehäusewandung 94 angeordnet und von dieser abgedeckt sein.
[78] Je nach konkreter Umsetzung kann ggf. auch überschüssiges Fluid zwischen Gehäuse 23 bzw. Gehäusewandung 94 und den Rinnen 72, 74, 76 überlaufen, so dass die Rinnen 72, 74, 76 selbst als Überlauf dienen.
[79] Die Rinnen 72, 74, 76 sind bei diesen Ausführungsbeispielen auf baulich einfache Weise aus einem Blechmaterial gefertigt, wobei sie in anderen Ausführungsformen auch auf andere Weise bzw. aus anderen Materialien gefertigt sein können.
[80] Bei dem Fluid, welches mittels der Fluidzufuhr 66 den Hauptgetriebegliedern zugeführt wird, kann es sich insbesondere um ein Kühlfluid zur Kühlung der Hauptgetriebeglieder oder um ein Traktionsfluid zum möglichst kontaktfreien Übertragen von Drehmoment von dem ersten Reibkegel 3 zu dem zweiten Reibkegel über den Reibring, wie beispielsweise Naphtenöl, handeln.
[81] Beim Verfahren zum Betrieb eines Kegelreibringgetriebes nach Figur 7 bis 11, bei welchem über die Fluidzufuhr 66 zumindest eines der Hauptgetriebeglieder - also z.B. der Reibkegel 3 - mit Fluid benetzt wird, wird das Fluid zur Benetzung mit einem Druck unter 100 kPa (ein bar) in dem Umlauf 82 geführt. Durch diesen geringen Druck und das Tropfen werden hierbei Verluste wesentlich minimiert, und zwar insbesondere deshalb, weil das Fluid dann beim Umlauf bzw. Benetzen weniger belastet wird. Dies ist insbesondere bei einem Fluid in Form eines Traktionsfluids von Vorteil, weil die Drehmomentübertragungs-Wirkung dieses Fluids sehr sensibel auf zu hohe Druckbeanspruchungen reagiert. Bezugszeichenliste:
Achse 35 Achse
Achse 36 Achse
Reibkegel 37 Verstellbrücke
Reibkegel 38 Ansatz
Reibring 40 39 Führungsrolle
Käfig 40 Drehachse
Querhaupt 41 Umfangsnut
Querhaupt 42 Flansch
Achse 43 Abtriebswelle
Achse 45 44 Anpresseinrichtung
Verstellbrücke 45 Abtriebsritzel
Zapfen 46 Abtriebsritzel
Führungsrolle 47 Flansch
Drehachse 48 Verstellspindel
Querantrieb 50 49 Trennwand
Verstellmotor 50 Planetengetriebe
Flüssigkeitskupplung 51 Welle
Schalteinheit 52 Abtriebswelle
Kegelreibringgetriebe 53 Ritzel
Abtrieb 55 53' Getriebeabtriebswelle
Welle 54 Zahnrad
Bremsscheibe 55 Ritzel
Gehäuse 56 Planetenzahnrad
Bremsbacke 57 Planetenträger
Zahnrad 60 58 zylindrischer Ansatz
Vorgelege 59 Hohlrad
Schaltmuffe 60 Längsverzahnung
Ritzel 61 Lamellenkupplung
Antriebswelle 62 Bremse
Reibkegel 65 64 Radialverzahnung
Reibkegel 66 Fluidzufuhr
Reibring 68 Tropfenspender
Käfig 70 Auslauf
Stelle 72 Tropfrinne Auslaufrinne 92 Fluidsumpf
Überlaufrinne 94 Gehäusewandung Überlauf 10 96 Loch
Umlauf 98 Fluidkanal
Wärmetauscher 100 bogenförmiger Bereich Filter
elektrische Pumpe

Claims

Patentansprüche :
1. Kegelreibringgetriebe mit einem Gehäuse (23) und mit in dem Gehäuse (23) angeordneten Hauptgetriebegliedern, die zumindest einen ersten Reibkegel (3, 30), einen zweiten Reibkegel (4, 31) und einen Reibring (5, 32) umfassen, bei welchem die beiden Reibkegel mittels des Reibrings (5, 32) reibend miteinander wechselwirken und um einen fixen Abstand voneinander beabstandet angeordnet sind, bei welchem der Reibring (5, 32) einen der beiden Reibkegel umgreift und in dem Abstand verlagerbar angeordnet ist und bei welchem über eine Fluidzufuhr (66) zumindest eines der Hauptgetriebeglieder mit Fluid benetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidzufuhr (66) einen Tropfenspender (68), von dem Fluid auf das Hauptgetriebeglied tropft, und/oder einen Überlauf und/oder Auslauf (70), von dem Fluid auf das Hauptgetriebeglied fällt, aufweist.
2. Kegelreibringgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tropfenspender (68) eine Tropfrinne (72) umfasst.
3. Kegelreibringgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslauf (70) eine Auslaufrinne (74), insbesondere eine Überlaufrinne (76) umfasst.
4. Kegelreibringgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslauf (70) als Tropfenspender (68) ausgebildet ist.
5. Kegelreibringgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslauf (70) einen Überlauf (78) umfasst.
6. Kegelreibringgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tropfenspender (68) und/oder der Überlauf und/oder Auslauf (70) an dem Gehäuse (23), vorzugsweise unmittelbar an einer Gehäusewandung (94), angeordnet sind.
7. Kegelreibringgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tropfenspender (68) und/oder der Auslauf (70) oberhalb des zu benetzenden Hauptgetriebeglieds angeordnet sind.
8. Verfahren zum Betrieb eines Kegelreibringgetriebes mit einem Gehäuse (23) und mit in dem Gehäuse (23) angeordneten Hauptgetriebegliedern, die zumindest einen ersten Reibkegel (3, 30,), einen zweiten Reibkegel (4, 31) und einen Reibring (5, 32) umfassen, bei welchem die beiden Reibkegel mittels des Reibrings (5, 32) reibend miteinander wechselwirken und um einen fixen Abstand voneinander beabstandet angeordnet sind, bei welchem der Reibring (5, 32) einen der beiden Reibkegel umgreift und in dem Abstand zur Variation eines Übersetzungsverhältnisses verlagert wird und bei welchem über eine Fluidzufuhr (66) zumindest eines der Hauptgetriebeglieder mit Fluid benetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Benetzung das Fluid mit einem Druck unter 100 kPa (1 bar) in einem Umlauf (82) geführt wird.
9. Kegelreibringgetriebe bzw. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidzufuhr (66) einen Wärmetauscher (84) und/oder einen Filter (86) umfasst.
10. Kegelreibringgetriebe bzw. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidzufuhr eine elektrische Pumpe (88) umfasst.
11. Kegelreibringgetriebe bzw. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Traktionsfluid ist.
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