Stufenlos verstellbares Getriebe mit zwischen Kegelscheibenpaaren laufendem Zugmittelstrang Es sind stufenlos verstellbare Getriebe mit zwi schen zwei Kegelscheibenpaaren laufendem Zugmit telstrang bekannt,
bei denen die für die Reibkraf t übertragung zwischen -den Reibscheiben und dem Zugmittelstrang erforderlichen axialen Aupresskräfte mit Hilfe mechanischer Anpresseinrichtungen erzeugt werden. Unter diesen Anpressei'nricbtungen gibt es b.-vorzugte Konstruktionen, mit denen es möglich ist, axiale Anpresskräfte zu erzeugen, :
die einmal vorn jeweiligen Drehmoment an der betrachteten Weile, zum anderen aber auch von der jeweiligen Getriebe übersetzung abhängig sind. Diese Abhängigkeit so wohl von der Drehmomentbelastung als auch von der Übersetzung ist deshalb 'besonders zweckmässig, weil es dadurch möglich ist, die axialen Anpresskräfte immer so zu bemessen, dass sie einerseits ein Durch rutschen des Zumittelstranges zwischen den Reib scheiben mit Sicherheit verhindern und anderseits niemals grösser sind,
als dies für die Reibkraftüber- tragung unbedingt erforderlich ist. Getriebe dieser Art weisen im allgemeinen sowohl auf der treibenden Welle als auch auf der getriebenen Welle gleichartig ausgebildete Anpresseinrichtungen auf, weil es häufig vorkommt, d!ass bei solchen Getrieben die Dreh momentenrichtung sich ändert, d. h. die bisher trei bende Welle zur getriebenen Welle wird und umge kehrt.
Bei diesen bekannten Getrieben ist auf jeder Getriebewelle drehbar, aber gegen axiale Verschie bung durch einen Anschlag gesichert, eine Kegel scheibe angeordnet. Mit dieser Kegelscheibe arbeitet eine zweite Kegelscheibe zusammen, die mit jener drehfest verbunden, ihr gegenüber aber axial ver schiebbar angeordnet ist.
In der Nabenstimseite der beweglichen Kegelscheibe sind auf dem Umfang gleichmässig verteilt mehrere (meist drei) Kurven- bahnen eingearbeitet, welche die Form zweier an einandergesetzter Schraubenflächen entgegengesetzter Steigung und verschiedener sowie veränderlicher Neigung aufweisen.
Auf der gegenüber dem Kegel scheibenpaar frei drehbarem Getriebewelle ist eine sogenannte Kurvenmuffe drehfest angeordnet, die in ihrer kreisringförmigen Stirnfläche Kurvenbahnen der gleichen Form aufweist. Zwischen den Kurvenbahnen in der Stirnfläche der Kegelscheibennabe und der Kurvenmuffe liegen Rollkörper, z. B. Kugeln.
Wird ein Drehmoment an der getriebenen Welle abgenommen, dann übertragen die zwischen den Kurvenbahnen liegenden Kugeln das Drehmoment von den Reibscheiben auf die Welle. Die Kugeln be finden sich dabei in einer durch die jeweilige über setzung bedingten Stellung auf den Kurvenbahnen. Gleichzeitig mit der L7bertragung des Drehmomentes entstehen aber auch axial wirkende Anpresskräfte, welche die Kegelscheiben gegen den Zugmibtelstrang pressen.
Diese Anpresskräfte sind dem abgenomme nen Drehmoment proportional. ihre äbsolute Höhe hängt ab von der aus dem Drehmoment resultieren den Umfangskraft und der Steigung der Kurvenbah nen in dem Punkt, an dem sich die Kugeln - über setzungsbedingt - gerade befinden. An der treibenden Welle wird in gleicher Weise das eingeleitete Dreh moment auf die Kegelscheiben übertragen und eine, axial wirkende Anpresskraft erzeugt.
Die Einhaltunig einer bestimmten Übersetzung kann bei diesen Getrieben so vorgenommen werden, dass auf jedem Scheibensatz parallel zu der mecha nischen Anpresseimrichtung ein hydraulischer Kraft kolben zwischen Welle und axial beweglicher Kegel scheibe angeordnet ist, dessen Flüssigkeitsdruck von einem mit einer der beweglichen Kegelscheiben ver bundenen Steuerschieber gesteuert wird.
Die ent- gegengesetzt gerichteten Schraubenflächen der Kur venbahnen sind dabei so in ihrer Neigung gewählt, dass jeweils die auf der getriebenen Welle mechanisch erzeugten Anpresskräfte grösser sind als die mecha nischen Gegenkräfte der treibenden Welle. Eine be stimmte Übersetzung kann also nur gehalten werden, wenn die mechanischen Anpresskräfte der treibenden Welle durch hydraulische Kräfte unterstützt werden.
Zur Wahl einer bestimmten Übersetzung, d. h. einer bestimmten Stellung der axial beweglichen Kegelscheiben, ist der den Steuerschieber mit der Kegelscheibe verbindende Hebel als Doppelhebel aus gebildet, dessen freies Ende willkürlich einstellbar isst.
Ändert sich bei einem mit der geschilderten mechanischen Anpresseinrichtung ausgestatteten Ge triebe die Drehmomentenrichtung unter Beibehaltung der Drehrichtung, wie dies beispielsweise bei einem Fahrzeuggetriebe vorkommt, wenn das Fahrzeug zu nächst bergauf fährt, wobei der Motor über das Ge triebe die Treibräder des Fahrzeugs antreibt, und dann unter Motorbremsung bergab fährt, wobei die Räder des Fahrzeugs über das Getriebe den Motor antreiben,
dann müssen sich die Kugeln von dem einen Schraubenflächenpaar der Kurvenbahnen im Augenblick des Drehmomentenwechsels abheben und an das andere Schraubenflächenpaar entgegengesetz- ter Steigung anlegen. Dabei führt jede der beiden Wellen gegenüber dem auf ihr angeordneten Kegel scheibenpaar einen Winkelweg aus, dessen Grösse von der jeweiligen übersetzung dies Getriebes ab hängig ist.
Bedingt durch diesen Winkelweg und das Auf treffen der Kugeln auf die Schraubenflächen in ihrem neuen Arbeitspunkt treten dann aber Schlagbean spruchungen auf, die insbesondere beim Vorhanden-. sein beträchtlicher Drehmassen auf die Getriebeteile eine zerstörende Wirkung ausüben können, abgesehen davon, dass Auf- und Rückpralleffekte den Kraft schluss zwischen Kegelscheiben und Zugmittelstrang kurzzeitig aufheben können.
Es ist zwar versucht worden, diese Nachteile dadurch herabzumindern, dass die Kurvenmuffen axial verschiebbar gemacht wurden, so dass sie wäh rend des Umschlagweges mit Hilfe einer Feder den an den Kurvenbahnen abwärts rollenden Kugeln nachgeführt wurden, während sie beim anschliessen den Aufwärtsrollen der Kugeln in die neue Stellung mechanisch oder hydraulisch stark gedämpft in ihre Ausgangslage zurückführbar waren.
Diese Lösung kann aber die Nachteile, wie sie oben im einzelnen erläutert worden sind, nur mindern, aber nicht be seitigen.
Durch die vorliegende Erfindung soll die Auf gabe gelöst werden, diesen Nachteil der beschriebe nen Anpresseinrichtungen zu vermeiden. Es soll ins besondere dafür gesorgt werden, dass - unter Auf rechterhaltung all -der Vorteile, die diese Anpressein- richtungen grundsätzlich haben - während der Dreh momentenumkehr keine Winkelwege zwischen den Kegelscheiben und den Wellen ausgeführt werden müssen,
so dass keine Stossbeanspruchungen auftre ten und das Anpressgesetz zwischen Kegelscheiben und Kette auch beim Drehmomentenwechsel seine volle Gültigkeit behält.
Das wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass zwecks wechselweiser Verwendbarkeit beider Wellen als treibende und getriebene Welle sowohl auf dem getriebenen als auch auf dem treibenden Scheibensatz für eine bestimmte Drehrichtung je eine nur Schraubflächen mit einem Steigungssinn aufweisende mechanische Anpresseinrichtung und je eine durch :
die hydraulische Steu@ereinirichtung betä tigte, entgegengesetzt zum Steigungssinn der mechani schen Anpresseinrichtung wirkende Drehant'riebsein- richtung angeordnet sind,
dass die hydraulische Dreh- antriebseinrichtung und die mechanische Anpressein- richtung bei jedem Scheibensatz einerseits mit der Welle und anderseits mit der drehbaren und axial ver schiebbaren Kegelscheibe jedes Kegelscheibenpaares verbunden sind,
dass das jeweilige Drehmoment beim getriebenen Scheibensatz nur durch die mechanische Anpresseinrichturng von den Kegelscheiben auf die Welle und beim treibenden Scheibensatz ausschliess lich durch die hydraulische Drehantriebseinrichtung von der Welle auf die Kegelscheiben übertragen wird,
und @dass beim treibenden Scheibensatz ein Teil der in der hydraulischen Drehantriebseinrichtung mittels der Steuereinrichtung erzeugten Umfangskraft auf die mechanische Anpresseinrichtung wirkt und mittels dieser eine axial wirkende Stützkraft hervor ruft, die der von der mechanischen Anpresseinrich- tun'g des getriebenen, Scheibensatzes erzeugten Axial kraft über den Zugmittelstrang das Gleichgewicht hält.
Während also beim jeweils getriebenen Scheiben satz Drehmomentübertragung und Anpresskraft Er zeugung vom gleichen Organ - der mechanischen Anpresseinrichtung - vorgenommen werden, können beim jeweils treibenden Scheibensatz hierzu zwei verschiedene Organe dienen:
die hydraulische Dreh- antriebseinrichturng für die Drehmomentübertragung und die mechanische Anpresseinrichtung für die An- press- oder Stützkraft-Erzeugung. Die mechanische Anpresseinrichtung kann auf der treibenden Welle angeordnet sein so, dass die Richtung des Drehmo ments entgegengesetzt der natürlichen Wirkungsrich tung der Kurvenbahnneigung verläuft.
Die in der hydraulischen Drehantriebseinrichtung wirkende Um fangskraft kann aber ein Abheben der Kugeln von den Kurvenbahnen verhindern und mittels der die axiale Relbscheibenbewegung abtastenden Steuer einrichtung so hoch bemessen werden, d'ass die mit Hilfe der Kurvenbahn!neigung erzeugte Axialkraft (Stützkraft) der jeweiligen Getriebebelastung ange passt ist, das heisst, dass eine ungewollte Verschiebung der axial beweglichen Reibscheibe und damit eine un gewollte Übersetzungsänderung verhindert wird.
Bei einem Wechsel der Drehmomenteirnrichtung können die Anpresskugeln in Anlage an den Kurvenbahnen bleiben mit dem einzigen Unterschied, dass die sie zur Anlage zwingende Umfangskraft nicht mehr hydrau lisch erzeugt werden muss, sondern direkt aus dem zu übertragenden Drehmoment herrühren kann.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist damit gelöst. Soll das Getriebe wahlweise in jeder der beiden Dreh= richturigen verwendbar sein, dann können für jede Drehrichtung in der Anpresseinrichtung einsinnig an steigende Kurvenbahnen vorgesehen sein-. Die Dreh antriebseinrichtung soll dann ebenfalls in beiden Drehrichtungen Drehmomente wahlweise übertragen können.
Für die Ausbildung der hydraulischen Drehan- triebseinrichtung haben sich eine Reihe von Ausfüh rungsformen bewährt. So kann sie als Drehkolben ausgebildet sein, der aus einer Anzahl von über den Umfang der jeweiligen Getriebewelle verteilten, ra dial auf der Getriebewelle angeordneten Wänden und einem die Wände umschliessenden Gehäuse be steht, das relativ zur Getriebewelle drehbar, aber axial festgelegt und mit der axial beweglichen Kegel scheibe drehfest,
aber axial verschiebbar verbunden ist und eine der Anzahl der Wände entsprechende Anzahl von radial nach innen gerichteten Trenn wänden aufweist, die mit den Wänden auf der Welle Druckkammern bilden, denen das Druckmittel vom Steuerglied der hydraulischen Steuereinrichtung aus durch Längs- und Radialbohrurngen in der Getriebe welle zugeführt wird.
Der in diesen Druckkammern herrschende Druck des Druckmittels erzeugt somit ein reines Drehmoment, das vom Gehäuse des Dreh kolbens aus unmittelbar auf die axial verschiebbare Kegelscheibe übertragen wird. Deswegen ist auch die Verbindung zwischen dieser Kegelscheibe und dem Gehäuse des Drehkolbens so ausgebildet, dass beide zwar drehfest miteinander verbunden sind, sich aber in axialer Richtung gegenseitig verschieben können. Die axialen Stützkräfte der Antriebsseite werden in diesem Falle - wie beschrieben - ausschliesslich über die mechanischen Anpresseinrichtungen erzeugt.
Zur Entlastung der Anpresseinrichtung auf der jeweils treibenden Wolle von diesen axial wirkenden Stützkräften hat es sich bewährt, das Gehäuse dies Drehkolbens mit einem mit der axial beweglichen Kegelscheibe verbundenen Zylinder zu umgeben, der längsverschiebbar, aber drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei dem so aus Gehäuse und Zy linder gebildeten Druckraum das den Druckkammern des Drehkolbens zugeleitete Druckmittel durch eine Bohrung zugeführt wird, wodurch das.
Druckmittel auch eine Axialkraft auf die bewegliche Kegelscheibe ausübt und damit die Anpresseinrichtung bei der Er zeugungder Stützkräfte unterstützt.
Eine besonders zweckmässige, konstruktive Lö sung für die Ausbildung der Drehantriebseinrichtung ergibt sich dadurch, dass sie aus einem mit der Ge triebeweile verbundenen Steilgewinde und einem mit diesem in Eingriff stehenden, gegenüber der Getriebe welle drehbaren und längsverschiebbaren Gewinde gehäuse besteht, das mit der Getriebewelle einen abgeschlossenen Zylinderraum für die durch Längs- und Querbohrungen der Getriebewelle zugeführte Druckflüssigkeit bildet und' das mit der axial ver schiebbaren Kegelscheibe drehfest,
aber axial ver schiebbar verbunden ist. Auch in diesem Falle kann man die Anordnung so treffen, dass das Gewinde gehäuse von einem mit der axial beweglichen Kegel- scheibe verbundenen Zylinder umgeben ist, der längs verschiebbar, aber drehfest mit dem Gewindegehäuse verbunden ist,
und dass zwischen d'em so durch Zyhn- der und Gewindegehäuse gebildeten Druckraum und dem Zylinderraum eine Verbindung für den Durch- tritt des Druckmittels besteht, wodurch dieses ent sprechend seinem Druck eine mehr oder weniger grosse Axialkraft auf die bewegliche Kegelscheibe ausübt.
Auch hier wird also insbesondere die auf der treibenden Welle angeordnete Anpresseinrichtung teilweise von der Erzeugung der axialen Stützkräfte entlastet.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung als Teillängs- schnitt eine erste Ausführungsform des erfindungsge mässen Getriebes, Fig.2 einen Schnitt nach der Linie 11-I3 der Fig. 1,
Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt eines Schei bensatzes für eine zweite Ausführungsform und Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden teilweisen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform.
Die drei Ausführungsformen. nach den Fig. 1 und 2 sowie 3 und 4 unterscheiden sich lediglich durch die konstruktive Gestaltung des Drehkolbens. Deshalb werden .in allen Figuren für gleiche Teile gleiche Be zugszeichen verwendet. Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 3 und 4 sind im Zusammenhang mit Fig. 1 zu verstehen.
Das in Fig. 1 im schematischen Teillängsschnitt dargestellte stufenlos verstellbare Getriebe besteht aus zwei untereinander gleichen Scheibensätzen, die in einem in der Zeichnung nicht dargestellten Ge triebegehäuse drehbar gelagert sind. Der eine Schei bensatz wird von einer Getriebewelle 1 getragen, der zweite gleichartig ausgebildete von einer Getriebe welle 2.
Auf den Wellen 1 und 2 sind Kegelscheiben 3, 4 und 5, 6 angeordnet. Die Kegelscheiben 4 und 6 sind auf den Wellen 1 und 2 drehbar und axial ver schiebbar gelagert. Die Kegelscheiben 3 und 5 sind auf den Naben der Kegelscheiben 4 und 6 gelagert und drehfest mit den Kegelscheiben 4 und 6 verbun den. Die Kegelscheiben 3 und. 5 sind über Längs kugellager 7 und 8 gegen je einen Wellenbund 9 und 10 abgestützt, so dass sie :in axialer Richtung nicht ausweichen können.
Zwischen den Kegelscheiben paaren 3, 4 und 5, 6 auf den Wellen 1 und 2 ist als übertragungsorgan ein als Gliederkette 11 ausgebil deterendloser Zugmittelstrang vorgesehen. Man kann in bekannter Weise die Übersetzung eines solchen Getriebes stufenlos ändern, wenn man den axialen Abstand zwischen d en Kegelscheiben 3, 4 verkleinert und gleichzeitig den axialen Abstand zwischen den Kegelscheiben 5, 6 vergrössert, so dass die Kette zwi schen d.:
n Kegelscheiben 3, 4 auf einem grösseren und zwischen den Kegelscheiben 5, 6 auf einem kleineren Radius läuft und umgekehrt.
In den Stirnflächen 12 und 13 der axial beweg lichen Kegelscheiben 4 und 6 sind Kurvenbahnen 14 und 15 angeordnet, deren funktionswichtige Flächen die Form von Schraubenflächen einsinniger, aber veränderlicher Steigung aufweisen. Gleichartig ge staltete Schraubenflächen 16 und<B>17</B> sind in die Stirn flächen von mit den Wellen 1 bzw. 2 fest verbundenen Kurvenmuffen 18 und 19 eingearbeitet. Zwischen den einander gegenüberliegenden Kurvenbahnen 14 und 16 einerseits und 15 und 17 anderseits liegen Kugeln 20 bzw. 21, die von je einem Kugelkäfig 22 bzw. 23 gehalten sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel finden sich auf dem Umfang der Stirnflächen von Kegelscheiben und Kurvenmuffen gleichmässig ver teilt je drei solcher Kurvenbahnen und dementspre chend auch drei Kugeln.
Das dargestellte Getriebe ist nur für eine Drehrichtung vorgesehen, weshalb die Schraubenflächen 1416 und 15/17 nur in der einen Richtung ansteigen.
Auf den Wellen 1 und 2 sind ausserdem je ein Drehkolben 14 und 25 vorgesehen. Diese Drehkolben haben, wie Fig.2 deutlich zeigt, eine Anzahl (hier drei) fest mit der Welle 1 bzw. 2 verbundene ra dial stehende Wände 26 bzw. 27. Sie sind von einem die Getriebewelle und die Wände 26 bzw. 27 um fassenden Gehäuse 28 bzw. 29 umgeben, das diese Wände dicht umschliesst und seinerseits radial nach innen gerichtete Wän'd'e 30 bzw. 31 aufweist, die mit den Wänden 26 bzw. 27 Druckkammern 32 bzw. 33 für die Druckflüssigkeitbilden, die durch Längsboh rungen 34 bzw. 35 und Radialbohrungen 36 bzw. 37 in die Druckkammern eingeleitet wird.
Aus. der Darstellung ist ersichtlich, dass der Druck der Druck flüssigkeit in den Druckkammern 32 ein Drehmo ment im Sinne des eingezeichneten Pfeiles Ml auf das Gehäuse 28 zum Drehkolben 24 auf der Welle 1 ausübt. Die Grösse dieses Drehmomentes hängt; bei gegebenen Abmessungen nur von der Grösse des Flüssigkeitsdruckes ab.
Das Gehäuse 28 zum Drehkolben 24 auf der Welle 1 und ebenso das Gehäuse 29 zum Drehkolben 25 auf der Welle 2 ist drehfest mit der axialbeweg- lichen Scheibe 4 bzw. 6 durch eine Verbindungs muffe 38 bzw. 39 verbunden, die aber gegenüber dem Gehäuse 28 bzw. 29 längsverschiebbar ist, während die Gehäuse zum Drehkolben auf den Wel len 1 bzw. 2 gegen axiale Verschiebung gesichert gelagert sind, was in Fig. 1 nur schematisch darge stellt ist.
Die hydraulische Steuerung dieses Getriebes be steht aus einer Zahnradpumpe 40, welche Druck flüssigkeit, z. B. Öl, aus einem Vorratsbehälter 41, der zugleich der Ölsumpf des stufenlos verstellbaren Getriebes sein kann, ansaugt und einem Steuerschie ber 42 zuleitet. In der Zuleitung ist ein überdruck- ventil eingebaut, um den maximalen Förderdruck der Zahnradpumpe 40 begrenzen zu können. Etwaige Überschussmengen fliessen dann über die Rücklauf leitung 43 in den Ölsumpf zurück.
Der Steuerschie ber 42 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 44, in dem längsverschiebbar eine Kolbenstange 45 mit vier Kolben 46a bis 46d längsverschiebbar gelagert ist. Diese vier Kolben 'bilden drei Zylinderräume. Dem mittleren( Zylinderraum 47 zwischen den Kol ben 46b und 46c wird das von der Pumpe gelieferte Drucköl zugeleitet. In der Mittelstellung der Kolben stange sind: die beiden Kolben 46b und 46c von je einer Ringnut im Steuerzylinder 44 umgeben, die geringfügig breiter ist als die Breite dieser Kolben.
Deshalb kann in der Mittelstellung der Kolbenstange 45 das in den mittleren Zylinderraum eintretende Drucköl durch die beiderseits der Kolben 46b und 46c verbleibende Ringspalte in die Ringnuten 48 und 49 eintreten und von da aus in die beiden seit lichen Zylinderräume 50 und 51 strömen. Von die sen beiden Zylinderräumen kann das Öl in den Öl sumpf 41 über die Leitungen 52 und 53 zurückströ men. In der Rücklaufleitung ist ein einstellbares überdruckventil 54 eingeschaltet, das im allgemeinen auf einen sehr kleinen Öffnungsdruck eingestellt ist.
Von dien beiden Ringnuten 48 und 49 führen je eine Leitung 55 und 56 zu den Wellenbohrungen 3436 bzw. 35/37 und damit in die Druckkammern 32 bzw. 33 der Drehkolben. In der Mittelstellung der Kolbenstange 45 wird der Druck in dien Druck kammern 32 und 33 durch die Einstellung des über druckventils 54 bestimmt.
Die Kolbenstange 45 ist an einem zweiarmigen Hebel 60 angelenkt, dessen eines Ende 61 zur Be tätigung von aussen vorgesehen ist, z. B. durch Hand- oder eine Servo-Steuerung, während das andere Ende 62 in eine Ringnut 63 am Umfang der axial beweg lichen Kegelscheibe 6 eingreift.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Getriebes ist folgende: Es sei angenommen, das Getriebe be finde sich in der in der Zeichnung Fig. 1 dargestell ten Stellung, wobei es etwa in der übersetzungsstel- lung 1 : 1 steht, und die Kolbenstange 45 befinde sich in der Mittellage. Es sei weiterhin angenommen, das Getriebe werde an seiner Welle 1 in Richtung dies Pfeiles n1 angetrieben, z. B. von einem Motor. Dann wirkt an dieser treibenden Welle 1 ein Dreh moment in Richtung dies Pfeiles Ml.
Die getriebene Welle 2 wird in Richtung dies Pfeiles n," gedreht, und es sei angenommen, dass diese getriebene Welle irgendeine Maschine antreibe, die zu ihrem Antrieb ein bestimmtes Drehmoment benötige, das nun auf die Welle 2 im Sinne des Pfeiles M, wirkt.
Beim Übertragen eines Drehmomentes vom Ke- gelscheibenpaar 5, 6 auf die getriebene Welle 2 wird an den Kurvenbahnen 15, 17 eine Umfangskraft wirksam, die eine dem Drehmoment proportionale und der jeweiligen Neigung der Schraubenflächen entsprechende Anpresskraft von den Kegelscheiben auf die Kette 11 ausübt. Dadurch wandert die Kette 11 ein wenig radial nach aussen. Dies hat zur Folge, dass die Kette 11 zwischen die Kegelscheiben 3,4 auf der Welle 1 tiefer eindringt. Die axial bewegliche Kegelscheibe 6 wird in, axialer Richtung auf die fest stehende Kegelscheibe 5 zu bewegt.
Diese axiale Ausweichbewegung der Kegelscheibe 6 auf der Welle 2 erzeugt über dien zweiarmigen Hebel 60, der mit seinem Ende 62 mit ihr verbunden ist, eine Verschie bung der Kolbenstange 45 im Steuerzylinder 44 in der Zeichnung nach links.
Es sei hier angemerkt, dass die beschriebenen Be wegungen der einzelnen Teile gegeneinander nur ausserordentlich geringfügig sind und praktisch keine Übersetzungsänderung des Getriebes herbeiführen. Wird nämlich die Kolbenstange 45 auch nur zum Beispiel 1/1o mm nach links verschoben - wie beschrieben -, dann wind dem in dem mittleren Zylinderraum 47 des Steuerschiebers 42 eintreten den Drucköl der Zutritt zur Ringnut 49 versperrt, während gleichzeitig dem Drucköl der Zutritt zur Ringnut 48 weiter geöffnet,
dafür aber der Übertritt in den Zylinderraum 50 durch Verengung des Durch= trittsringspaltes verwehrt wird. Die Folge davon ist, dass in der von der Ringnut 49 ausgehenden Leitung 56 zum Drehkolben auf der getriebenen Welle 2 nur ein geringer Druck herrscht, der im wesentlichen durch die Einstellung dies Überdruckventils 54 be stimmt ist. In der von der Ringnut 48 ausgehenden Leitung 55 zum Drehkolben 24 auf der Welle 1 aber herrscht ein wesentlich erhöhter Druck.
Dieser Druck, der auch in den Druckkammern 32 des Drehkolbens wirksam wird, erzeugt ein Drehmoment, welches das Gehäuse 28 des Drehkolbens relativ zur Welle 1 im Sinne des in Fig. 1 eingezeichneten Pfeiles M1 zu verdrehen sucht. Dieses vom Drehkolben 24 gelieferte Drehmoment und, die Drehungstendenz ent spricht also der Richtung nach den Pfeilen n1 und M1 an der Welle 1.
Durch die Kupplungsmuffe 38 werden auch die Kegelscheiben 3 und 4 unter der Wirkung dieses vom Drehkolben gelieferten Dreh momentes im Sinne der Pfeile n1 und M1 an, der Welle 1 gedreht. Eine solche Drehung relativ zur Welle kann aber nur vor sich gehen, wenn dabei die Kugeln 20 in der Anpress'einrichtung auf der Welle 1 an den Kurvenbahnen 14 und 16 aufwärts laufen, was eine Verschiebung der axial beweglichen Kegel scheibe in Richtung auf die feststehende Kegelscheibe 3 zu verursacht.
Dieser Bewegung bietet aber die zwischen den Kegelscheiben 3 und 4 laufende Kette 11 Einshalt, die ja bereits unter der Wirkung der axialen Anpresskraft an der Welle 2 tiefer zwischen die Kegelscheiben 3 und 4 eindringen will.
Es stellt sich also zwischen der auf die Kegel scheibe 6 wirkenden axialen Anpresskraft, welche von der mechanischen Anpresseinrichtung 19/21/13 auf der Welle 2 erzeugt wird, und der in der Anpress- einrichtung 12/20/18 auf der Welle 1 erzeugten, auf die Kegelscheibe 4 wirkenden axialen Stützkraft über die Kette 11 ein Gleichgewichtszustand ein,
der durch ausserordentlich geringfügige axiale Verschiebungen der beweglichen Kegelscheibe 6 über die hydraulische Steuerung aufrechterhalten wird. Auf der treibenden Seite wird das eingeleitete Drehmoment Ml in vol ler Höhe durch die in den Druckkammern 32 des Drehkolbens wirkende hydraulische Kraft unmittel- bar auf die Kegelscheiben 3, 4 übertragen. Die An presseinrichtung auf der Welle 1 hat lediglich die Aufgabe,
eine axiale Stützkraft zu erzeugen, welche der vorn der Kette 11 auf die Scheibe 4 ausgeübten Spreizkraft das Gleichgewicht und: damit die Scheibe 4 in ihrer für die gewählte Übersetzung erforderlichen axialen Lage hält.
Der Drehkolben auf der Welle 2 ist hydraulisch entlastet, wenn auch in dessen Druckkammern wegen des Überdruckventils 54 ein geringer Restdruck vor handen ist. Das von der angetriebenen Maschine auf die Welle 2 wirkende Drehmoment M2 wird über die Anpresseinrichtung 19/21/13 auf die Kegelschei ben 5, 6 übertragen, wobei gleichzeitig eine axiale Anpresskraft entsteht,
durch die die Kegelscheiben 5 und 6 gegen die Kette 11 gepresst werdem Die Grösse -dieser axialen Anpresskraft wird bestimmt durch das an der Welle 2 wirkende Drehmoment M2 und ausserdem vom örtlichen Neigungswinkel der Kurven bahnen 15 und 17, an denen die Kugeln 21 in diesem Augenblick liegen. Dieser Arbeitspunkt der Kugeln wiederum bestimmt die Lage der Kette 11 zwischen den Scheiben 5, 6 und, 3,
4 und damit das überset- zungsverhältnis. Die Anpresskraft ist also auch von der jeweils eingestellten Übersetzung abhängig.
Es sei nun nur angenommen, das an der ge triebenen Welle 2 wirkende Drehmoment M2 ver grössere sich plötzlich, beispielsweise auf den doppel ten Betrag, dann wird auch die axiale Anpresskraft doppelt so gross, und die Kette 11 versucht unter der Wirkung dieser grösseren axialen Anpreisung zwi schen den Scheiben 5, 6 nach aussen zu wandern.
Die Folge ist eine Verschiebung der axial beweglichen Kegelscheibe 6 nach links, wodurch im Drehkolben 24 sofort ein steiler Druckanstieg entsteht, weil ja auch die Kolbenstange 45 mit nach links bewegt wird.
Es wirkt also auf die Kegelscheibe 4 ein we sentlich höheres Drehmoment, welches dafür sorgt, d'ass die Kegelscheibe 4 der Welle 1 und damit der Kurvenmuffe 18 vorauseilen will. Dies hat zur Folge, dass die Kugeln 20 die Tendenz haben, aufwärts zu laufen, wodurch aber die Kegelscheibe 4 entspre chend der erhöhten Spreizkraft der Kette mit grosser Kraft auf die Scheibe 3 zu angepresst, d. h. abge- stützt wird.
Es genügt hierzu eine ausserordentlich geringe Verschiebung der Kegelscheibe 6 in der Zeichnung nach links, um wieder Gleichgewicht zwi schen der doppelt so hohen Anpressunig an der ge- triebenen Welle 2 und dem erhöhten Drehmoment bedarf an der treibenden Welle 1 herzustellen, wobei sich die Übersetzung. des Getriebes praktisch über haupt nicht ändert. Gleiches gilt natürlich auch bei Verminderung des Drehmomentenbedarfs an - der Welle 2.
Eine willkürliche Übersetzungsänderung lässt sich durch Betätigung des Endes 61 des zweiarmigen He bels 60 herbeiführen. Bewegt man das Ende 61 in der Zeichnung z. B. nach links, dann erzeugt man im Drehkolben 24 auf der Welle 1 einen höheren Druck, was zur Folge hat, dass die axial bewegliche Kegel scheibe 4 mit grösserem Drehmoment angetrieben wird, der Welle vorauseilt und deshalb von der An- presseinrichtung (Hochlaufen der Kugeln 20) mit grösserer Kraft als bisher auf der Zeichnung nach rechts gepresst wird mit der Folge, dass die Kette zwischen den Kegelscheiben 3,
4 auf der treibenden Welle einen grösseren Laufradius einnimmt, während sie zwischen die Kegelscheiben 5, 6 tiefer eindringt. Durch die axiale Bewegung der Kegelscheibe 6 nach rechts wird auch der Steuerschieber wieder in seine Normallage zurückgeführt, so dass sich bei einer neuen Übersetzung ein neuer Gleichgewichtszustand zwischen der Anpresskraft an der Welle 2 und der Stützkraft an der Welle 1 einspielt. Gleiches gilt selbstverständlich für eine willkürliche übersetzungs- änderun@g in der anderen Richtung.
Es kommt beim, praktischen Einsatz solcher Ge triebe nicht selten vor, diass die über die Welle 2 an zutreibende, das Getriebe an dieser Welle also mit einem Drehmoment M2 abbremsende Maschine plötzlich selbst anfängt, das Getriebe an der Welle 2 anzutreiben. Beispiel: Kraftfahrzeug. Bei Bergauf- fahrt treibt der Motor die Welle 1 an, und über die Welle 2 werden die Treibräder des Fahrzeugs ange trieben..
Wird aus der Bergauffahrt nach überwin- dung der Steigung eine Bergabfahrt, dann treibt nun das Fahrzeug das Getriebe an der Welle 2 und über die Welle 1 auch den Motor an. Die Drehmoment einrichtung hat also gewechselt.
Es ist jetzt also die Welle 2 zur Antriebswelle geworden, und es wirkt dort ein Drehmoment in Richtung dies gestrichelt eingezeichneten Pfeiles M2. In gleicher Weise isst die Welle 1 zur getriebenen Welle geworden, und dort wirkt dementsprechend ein Drehmoment in Rich tung des gestrichelt eingezeichneten Pfeiles Ml .
In einem solchen Falle verhält sich das erfindungs- gemässe Getriebe durch die beschriebene Anordnung und Kombination der Kurvenmuffen, der Drehkol bei und der hydraulischen Steuerung wie folgt:
Die Welle 2 und damit die fest mit ihr verbun dene Kurvenmuffe 19 versucht gegenüber dem Ke- gelscheibenpaar 5, 6 vorzueilen mit der Folge, d@ass nun die Kugeln 21 geringfügig an den Kurvedbah- nen 15 und 17 abwärts laufen.
Die axial bewegliche Kegelscheibe 6 kann sich dadurch in der Zeichnung nach rechts verschieben und die Kette 11 ein: wenig tiefer zwischen die Kegelscheiben 5, 6 eindringen und dementsprechend zwischen den Kegelscheiben 3, 4 einen grösseren Laufradius einnehmen.
Die axial bewegliche Kegelscheibe 6 auf der Welle 2 nimmt bei ihrer Ausweichbewegung nach rechts den zweiarmigen Hebel 60 der hydraulischen Steuerung mit, wodurch dem Drucköl aus: dem Zylinderraum 47 der Zutritt zur Leitung 55 und damit zum Drehkolben 24 auf der Welle 1 abgesperrt wird, während gleichzeitig für das, Drucköl der Zutritt zur Ringnut 49 und damit zur Leitung 56 und dem Drehkolben 25 auf der Welle 2 geöffnet wird.
Der Druck in den Druckkammern 32 des Drehkolbens 24 auf der Welle 1 geht also nahezu auf Null zurück, so dass kein Drehmoment mehr vom Drehkolben auf die Scheibe 4 ausgeübt werden kann. Das Drehmoment M; wird vielmehr jetzt von der Welle 1 über :die Kurvenmuffe 18 und die Kugeln 20 auf die Scheibe 4 übertragen.
Die Anpress- einrichtung übernimmt also in der Stellung, in der sie bisher stand, die übartragung des (abtriebsseitigen) Drehmomentes Ml', während der bisher druckent lastete Drehkolben 25 auf der Welle 2, die jetzt An triebswelle ist, die Übertragung des Drehmomentes auf die axial bewegliche Kegelscheibe 6 übernimmt.
Die auf diese Weise vom Drehkolben angetriebene Kogelscheibe 6 versucht der Welle vorzueilen, so dass die Kugeln 21 der auf der Welle 2 angeordneten An- presseinrichtung an dien Kurvenbahnen 15 und 17 wieder emporlaufen wollen, wodurch die Kegel scheibe 6, in der Zeichnung axial nach links ver schoben wird und die tiefer eingedrungene Kette 11 wieder nach aussen zu drücken versucht,
bis sich wieder Gleichgewicht zwischen der nunmehr von der Anpresseinrichtung 18/20/12 auf der Welle 1 mechanisch erzeugten Anpresskraft und der auf der Welle 2 über den Drehkolben 25 und die Anpress- einrichtung 19/21/13 erzeugten Stützkraft eingestellt hat. Dabei sind nur ganz geringfügige Relativbewe gungen zwischen den Kurvenmuffen 18 bzw. 19 auf den Wellen 1 und' 2 und -den zugehörigen axial ver- schiebibaren Kegelscheiben 4 und 5 erforderlich gewesen.
Die Anpresseinrichtungen brauchen also bei einer Drehmomentenumkehr nicht wie bei dien bisher bekanntgewordenen Getrieben einen Umschlagweg zurückzulegen, der bis zu 100 betragen konnte, um ihre neuen Positionen auf gegensinnig ansteigenden Kurvenbahnen zu erreichen. Es fallen also auch die schlagartigen Bean:spruch:ungen weg.
Ausserdem steht bei dem Getriebe gemäss,der vorliegenden Erfindung die Kette auch beim Wechsel der Drehmomentein- richtung dauernd unter einer Anpressung, die der Grösse des Drehmoments und der gewählten Über setzung entspricht.
Fig. 3 zeigt eine nur unwesentlich geänderte Aus führungsform, die anhand eines Teilschnittes des Scheibensatzes auf der Welle 1 in der Darstellungs weise der Fig. 1 nachstehend erläutert wird. An die Stelle der in Fig. 1 dargestellten Verbindungsmuffe 38 zwischen Drehkolbengehäuse 28 und Kegel scheibe 4 ist hier ein mit der Kegelscheibe 4 ver bundener Zylinder 70 getreten, der ebenfalls wieder mit dem Drehkolbengehäuse 28 drehfest, aber axial zu diesem verschiebbar angeordnet ist.
Mit Hilfe einer Dichtung 71 wird ein Druckraum 72 im Zylin der 70 gebildet, der einerseits durch die Kegelscheibe 4 und anderseits durch das Drehkolbengehäuse abge schlossen ist. über die Längsbohrung 34 in der Welle 1 wird das Drucköl über die Radialbohrungen 36 nicht nur den Druckkammern 32 des Drehkolbens 24, sondern über eine weitere Radialbohrung 73 auch dem Druckraum 72 zugeleitet.
In diesem Falle erzeugt also der Öldruck in den Druckkammern des Drehkolbens 24 ein Drehmoment, das wie bisher auf die axial bewegliche Kegelscheibe 4 übertragen wird, gleichzeitig aber erzeugt der Öldruck in der Druck kammer 72 eine Axialkraft auf die bewegliche Ke gelscheibe 4 in Richtung auf die axial festgelegte Kegelscheibe 3 zu. Die Folge davon ist, dass die An presseinrichtung <B>18/20/12</B> bei der Erzeugung der auf die Kegelscheibe 4 wirkenden Stützkraft teilweise ent lastet wird. Dieselbe Anordnung, wie soeben 'be schrieben, findet sich bei dieser Ausführungsform selbstverständlich auch auf der Welle 2.
Im übrigen ist die Wirkungsweise in allen Teilen die gleiche, wie sie anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist, lediglich mit dem Unterschied, dass nunmehr die Druckflüssigkeit auf der jeweils trei'bend'en Seite auch noch eine axiale Stützkraft auf die bewegliche Kegel scheibe ausübt, um die zugehörige Anpresseinrichtung bei :der Erzeugung dieser Stützkraft teilweise zu ent lasten.
Eine weitere Ausführungsform für die Ausbildung des Drehkolbens ist in Fig. 4 dargestellt, die ebenfalls einen Teillängsschnitt gemäss Fig. 3 durch den Schei bensatz auf Welle 1 zeigt.
Hier besteht der Dreh kolben 80 nicht wie bei :den ersten beiden Ausfüh rungsbeispielen aus radial stehenden, mit der Welle verbundenen Wänden und einem Drehkolbengehäuse mit radial nach innen gerichteten Wänden, die mit den erstgenannten Wänden Druckkammern bilden, sondern vielmehr aus einem mit der Welle fest ver bundenen Steilgewinde 81 und einem Gewindege häuse 82, das mit, dem Steilgewinde 81 auf der Welle in Eingriff steht und im übrigen auf der Welle dreh bar und axial verschiebbar gelagert und mit einer Dichtung 83 der Welle gegenüber abgedichtet ist, so dass ein Druckraum 84 entsteht.
Das Gewindegehäuse 82 ist wiederum wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 mit Hilfe eines mit der axial beweglichen Kegelscheibe 4 verbundenen Zylinders 85 drehfest, aber axial verschiebbar verbunden und ebenfalls nach aussen durch eine Dichtung 86 abgedichtet,
wodurch ein weiterer Druckraum 87 entsteht. Über eine Längsbohrung 88 und eine Radialbohrung 89 kann das von der hydraulischen Steuereinrichtung gelieferte Drucköl in den Druckraum 84 eintreten. Eine oder mehrere Bohrungen 90 verbinden den Druckraum 87 des Zylinders 85 mit dem Druckraum 84 des Gewindegehäuses.
Erhöht sich beispielsweise durch eine Änderung der Stellung des Steuerschiebers 45 (siehe Fig. 1) der Druck in den Druckräumen 84 und 87, dann wird das Gewindegehäuse 82 in der Zeich nung nach links verschoben und muss sich dabei auf dem Steilgewinde im Uhrzeigersinn drehen.
Diese Drehung wird über den Zylinder 85 auf die axial bewegliche Kegelscheibe 4 übertragen, so dass hier ebenfalls ein Drehmoment vom Drehkolben 80 auf die axial bewegliche Kegelscheibe auf der jeweils treibenden Welle ummittelbar übertragen wird, wie dies bei den vorher beschriebenen Ausführungsbei spielen ebenfalls der Fall war.
Gleichzeitig erzeugt der Druck im Druckraum 87 in ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 eine Axial kraft, welche die Anpresseinrichtung auf der jeweils treibenden Wolle von .der Erzeugung der Stützkräfte teilweise entlastet.
Auch hier ist der Scheibensatz auf Welle 2 in, der gleichen Weise ausgebildet, und, die Wirkungsweise des Getriebes ist - abgesehen von den oben geschilderten Unterschieden in der Funktion des Drehkolbens -die gleiche, wie sie anhand der Fig. 1 in aller Ausführlichkeit beschrieben worden ist.
Die Ausführungsform nach Fig. 4 ist insbesondere wegen rein konstruktiver Vorteile bei der Fertigung besonders zweckmässig.