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Die
Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes;
mit einem Sensor zur Ermittlung der Umlaufgeschwindigkeit eines
zwischen einem antriebsseitigen und einem abtriebsseitigen Kegelscheibenpaar
umlaufenden Übertragungsmittels.
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In
dem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe wird das als Keilriemen,
Kette oder Schubgliederband ausgebildete Übertragungsmittel jeweils zwischen
dem antriebsseitigen und dem abtriebsseitigen Kegelscheibenpaar
geführt.
Eine Verstellung des Übersetzungsverhältnisses
wird durch eine gegensinnige Veränderung
des axialen Abstandes der Kegelscheibenpaare bewirkt, wodurch sich
an dem antriebsseitigen und dem abtriebsseitigen Kegelscheibenpaar
entgegengesetzt veränderte
wirksame Wälzkreisdurchmesser
ergeben. Zur reibschlüssigen Übertragung
eines Drehmomentes wird das Übertragungsmittel
zwischen den Scheiben eingeklemmt, wozu die Scheiben jeweils mit
einer Anpresskraft axial gegeneinander gedrückt werden. Die Anpresskraft soll
dabei derart bemessen sein, daß Reibschlupf zwischen
den Scheiben und dem Übertragungsmittel zuverlässig vermieden
wird, da die beteiligten Bauteile bei auftretendem Reibschlupf durch
die damit verbundene Reibungswärme
kurzfristig zerstört
würden. Andererseits
soll die Anpresskraft nicht zu groß sein, um eine den Getriebewirkungsgrad
verschlechternde Überanpressung
zu vermeiden.
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Zur
Erreichung dieser Ziele ist es bekannt, die Anpresskräfte des
Kegelscheibenumschlingungsgetriebes in Abhängigkeit des momentan übertragenen
Drehmomentes und des aktuell eingestellten Übersetzungsverhältnisses
veränderbar
zu steuern. Außerdem
ist es möglich,
das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit geringer Überanpressung
nahe an der Schlupfgrenze zu steuern, wenn eine schnelle Erkennung
von auftretendem Schlupf und eine entsprechende Reaktion durch eine
Erhöhung
der Anpresskräfte
vorgesehen ist.
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Eine
entsprechende Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Steuerung
eines stufenlos verstellbaren Getriebes mit reibschlüssiger Kraftübertragung,
das als Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ausgebildet sein kann,
ist in der
DE 44 11 628
A1 angegeben. In dem Verfahren ist vorgesehen, die wirksamen
Durchmesser und die Drehzahlen der Kegelscheibenpaare sowie die
Umlaufgeschwindigkeit des Übertragungsmittels
zu erfassen, durch eine Auswertung dieser Daten jeweils einen aktuellen Schlupfwert
für das
antriebsseitige und das abtriebsseitige Kegelscheibenpaar zu ermitteln,
und diese Schlupfwerte bei einer Abweichung von vorgegebenen Sollwerten
durch eine Beeinflussung der jeweiligen Anpresskräfte auf
diese Sollwerte einzuregeln.
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Aus
der
DE 43 12 745 C2 ist
eine elektronische Anpresskraftsteuerung für Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
bekannt, bei der die Anpresskraftsteuerung über den Schlupf am Variator
erfolgt. Dabei wird das wahre Wirk-Übersetzungsverhältnis des
Variators bei definierten vorbestimmten Betriebsbedingungen erfasst,
und mittels einer Speichereinrichtung erfolgt ein Vergleich zwischen
einer zulässig vorbestimmten,
relativen Abweichung zu einem erfassten momentanen Übersetzungszustand.
Durch eine zusätzliche
nachgeschaltete Elektronikeinrichtung werden verschiedene Einfluss-
und Störgrößen bereinigt,
und danach erfolgt mittels Druckänderung am
Hydraulikzylinder eine Einstellung der Idealanpressung.
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Aus
der
DE 43 05 691 C1 ist
ein Umschlingungsgetriebe bekannt, bei dem eine Reibscheibe eines
Reibscheibenpaares verschieblich und verschwenkbar ausgeführt ist.
Dadurch besteht die Möglichkeit,
den Spalt für
das Übertragungsmittel
bereichsweise in Umfangsrichtung zu verengen oder zu verbreitern.
Durch dieses gesteuerte Verschwenken der Reibscheibe wird eine Verringerung
des Laufradius bzw. ein Hineinrutschen des Übertragungsmittels zwischen
die Reibscheiben und damit eine übergroßer Schlupf
vermieden. Somit wird das Übertragungsmittel
bei jeder Drehzahl auf einem optimalen Durchmesser unter Vermeidung
einer Verringerung des Laufdurchmessers im Spalt zwischen den Reibscheiben
gehalten, so dass verlustreicher Schlupf nicht entstehen kann.
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Eine
Vorrichtung zur Bestimmung der Umlaufgeschwindigkeit des Übertragungsmittels
eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ist in der
DE 44 40 278 C1 näher beschrieben.
Ein Sensor zur Ermittlung der Umlaufgeschwindigkeit ist in einem Gleitschuh
integriert, der über
eine federbelastete Schwinge in einem Drehgelenk gelagert ist. Der Gleitschuh
ist derart ausgebildet, daß er
sich gleitend entweder auf Bauteilen des Übertragungsmittels oder alternativ
an den Innenseiten eines Kegelscheibenpaares abstützt. Der
Abstand des Sensors von dem Übertragungsmittel
ist somit weitgehend konstant, kann jedoch u. U. infolge von Schwingungen der
Schwinge variieren. Nachteilig ist auch der beträchtliche Aufwand für die Schwinge
mit dem Gleitschuh sowie die reibungsbehaftete Beeinflussung des Übertragungsmittels.
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Es
ergibt sich somit das Problem, die gattungsgemäße Steuerungsvorrichtung derart
weiterzubilden, daß unter
Vermeidung der genannten Nachteile eine möglichst einfache und kostengünstige Anordnung
des Sensors gegeben ist, wobei der Abstand des Sensors von dem Übertragungsmittel zur
Vermeidung von Fehlsignalen weitgehend konstant sein sollte.
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Das
Problem wird erfindungsgemäß in Verbindung
mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß in einem freilaufenden Bereich
des Übertragungsmittels
ein als Schwingungsdämpfer wirksames
Führungsbauteil
angeordnet ist, und daß der
Sensor in einem Kontaktbereich des Führungsbauteiles mit dem Übertragungsmittel
befestigt ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung sind
in den Ansprüchen
2 bis 7 angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung
eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes weist einen Sensor zur
Ermittlung der Umlaufgeschwindigkeit eines zwischen einem antriebsseitigen und
einem abtriebsseitigen Kegelscheibenpaar umlaufenden Übertragungsmittels
auf. Durch die Anordnung des Führungsbauteiles
in einem freilaufenden Bereich des Übertragungsmittels werden die
dort auftretenden lateralen und radialen Schwingungen des Übertragungsmittels
gedämpft,
was zu einem besseren Gleichlauf des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes
und somit auch zu geringeren Signalschwankungen des Sensors führt. Im
Kontaktbereich mit dem Führungsbauteil
gleitet das Übertragungsmittel
in relativ konstantem Abstand an diesem vorbei, so daß dieser
Bereich besonders für
die Anordnung des Sensors geeignet ist. Es ist somit möglich, einen
induktiv oder optisch wirksamen Sensor zu verwenden, der relativ
unempfindlich und daher preiswert ist. Dennoch sind Fehlsignale
aufgrund der günstigen
Anordnung des Sensors und der reduzierten Schwingungen des Übertragungsmittels
weitgehend ausgeschlossen.
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Das
Führungsbauteil
ist vorteilhaft auf der Schubseite und mittig zwischen den Kegelscheibenpaaren
angeordnet, da ohne die Verwendung eines Schwingungsdämpfers dort
die stärksten
Schwingungen auftreten würden,
d. h. Schwingungen dort am wirkungsvollsten unterdrückt bzw.
gedämpft
werden können,
um einen guten Gleichlauf des Übertragungsmittels
und damit des gesamten Kegelscheibenumschlingungsgetriebes zu erreichen.
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Dabei
kann das Führungsbauteil
besonders einfach und preisgünstig
radial fixiert gelagert werden, wenn es an einem Ort konstanten
radialen Abstandes des Übertragungsmittels
von einer Axialebene, d. h. der Verbindungsebene der Drehachsen
der Kegelscheibenpaare, angeordnet wird. Bei gleich großen antriebsseitigen
und abtriebsseitigen Kegelscheibenpaaren liegt dieser Ort mittig
zwischen den Kegelscheibenpaaren in einem seitlichen Abstand von
der Axialebene, der von der Länge
des endlosen Übertragungsmittels
abhängt.
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Da
sich aber auch an diesem Ort die Neigung der Laufbahn des Übertragungsmittels
in Bezug auf die Axialebene übersetzungsabhängig verändert, ist
das Führungsbauteil
vorteilhaft zur Anpassung an die variable Neigung der Laufbahn des Übertragungsmittels
um eine parallel zu den Drehachsen der Kegelscheibenpaare angeordnete
Drehachse schwenkbar gelagert. Hierdurch wird eine negative Beeinflussung
des Übertragungsmittels
durch das Führungsbauteil,
wie z. B. übersetzungsabhängige Verspannungen,
vermieden.
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Schwingungen
des Übertragungsbauteiles werden
besonders wirkungsvoll gedämpft,
wenn das Führungsbauteil
mindestens zwei Seitenführungselemente
zur seitlichen und zwei Radialführungselemente
zur radialen Führung
des Übertragungsmittels aufweist,
wobei die Führungselemente
jeweils gegenüberliegend
zueinander angeordnet sind, so daß eine Ausweichbewegung des Übertragungsmittels unmöglich und
somit ein konstanter Abstand des Übertragungsmittels von dem
Sensor gegeben ist.
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Zur
Reduzierung der Reibung zwischen dem Übertragungsmittel und den Führungselementen
und zur Vermeidung einer verschleißbedingten Vergrößerung des
Abstandes des Übertragungsmittels
von dem Sensor können
die Führungselemente
Gleitflächen
aus einem reibungsarmen und verschleißfesten Material aufweisen,
was beispielsweise durch eine Beschichtung mit Teflon erreichbar
ist.
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Zur
Erhöhung
der Stabilität
des Führungsbauteiles
weist dieses vorteilhaft einen geschlossenen Querschnitt mit seitlichen
und radialen Führungswänden auf,
die entweder unmittelbar als Führungselemente
wirksam sind oder spezielle Führungselemente
aufweisen.
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Ein
geschlossener Querschnitt ist einfach und preisgünstig dadurch erzielbar, daß das Führungsbauteil
aus zwei U-förmigen
Führungsschienen montierbar
ausgebildet ist.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung und den beigefügten
Zeichnungen, die beispielhaft zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung
dienen.
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Hierzu
zeigen, jeweils in schematischer Form:
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1 eine
Gesamtansicht des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes,
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2 eine
vergrößerte Schnittansicht
gemäß Schnitt
II-II von 1 bzw. Schnitt II-II von 3,
und
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3 eine
vergrößerte Schnittansicht
gemäß Schnitt
III-III von 2.
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In 1 ist
ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 1 abgebildet, das
ein antriebsseitiges Kegelscheibenpaar 2 mit einer antriebsseitigen
Drehachse 3 und ein abtriebsseitiges Kegelscheibenpaar 4 mit
einer abtriebsseitigen Drehachse 5 umfaßt, deren Drehung im Uhrzeigersinn 6 vorgesehen
ist, und zwischen denen ein Übertragungsmittel 7 zur
reibschlüssigen Übertragung
eines Drehmomentes umlaufend geführt
ist. Durch eine entgegengesetzt gerichtete Verstellung des axialen
Abstandes der Kegelscheibenpaare 2, 4 ergeben
sich unterschiedliche wirksame Wälzkreisdurchmesser
und somit ein stufenlos verstellbares Übersetzungsverhältnis.
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Auf
der Schubseite 8 des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 1 ist
in einem freilaufenden Bereich des Übertragungsmittels 7 ein
als Schwingungsdämpfer 9 wirksames
Führungsbauteil 10 angeordnet.
Das Führungsbauteil 10 besteht
im wesentlichen aus zwei U-förmigen
Führungsschienen 11, 12,
einer inneren Führungsschiene 11 und
einer äußeren Führungsschiene 12,
die im vorliegenden Fall über
Haltebügel 13 und
Haltenasen 14 zusammengehalten werden und um das Übertragungsmittel 7,
zumindest teilweise, einen geschlossenen Querschnitt bilden. Seitlich
ist in einem Kontaktbereich des Führungsbauteiles 10 mit
dem Übertragungsmittel 7 ein
Sensor 15 angeordnet. Der Sensor 15 ist einer
nicht abgebildeten Steuerungsvorrichtung zur Vermeidung von Reibschlupf
zwischen den Kegelscheibenpaaren 2, 4 und dem Übertragungsmittel 7 zugeordnet
und ist zur Ermittlung der Umlaufgeschwindigkeit des Übertragungsmittels 7 vorgesehen.
Das Führungsbauteil 10 ist
zur Anpassung an übersetzungsbedingt
unterschiedliche Neigungen der Laufbahn des Übertragungsmittels 7 gegenüber der
Axialebene 16 des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 1 um
eine Drehachse 17 schwenkbar gelagert, die parallel zu
den Drehachsen 3, 5 der Kegelscheibenpaare 2, 4 mittig
angeordnet ist.
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Zur
Verdeutlichung der Anordnung des Sensors 15 ist das Führungsbauteil 10 im
Bereich des Sensors 15 in 2 in einer
vergrößerten Schnittansicht
gemäß Schnitt
II-II von 1 dargestellt.
Es ist erkennbar, daß das Übertagungsmittel 7 als
Schubgliederband 18 ausgebildet ist, das durch seitliche Führungswände 19 und
durch radiale Führungswände 20 relativ
eng geführt
ist, um Lateralschwingungen 21 und Radialschwingungen 22 des Übertragungsmittels 7 zu
vermeiden. Der Sensor 15, der induktiv oder optisch wirksam
ausgebildet sein kann, ist derart angeordnet, daß das Übertragungsmittel 7 in
relativ geringem und nahezu konstantem Abstand 23 an diesem vorbeigeführt wird.
Somit kann der Sensor 15 relativ unempfindlich und damit
preiswert sein. Fehlsignale sind aufgrund der günstigen Anordnung des Sensors 15 und
der mittels des Führungsbauteiles 10 reduzierten
Schwingungen 21, 22 des Übertragungsmittels 7 weitgehend
ausgeschlossen.
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Aus
der Abbildung von 3, die das Führungsbauteil 10 im
Bereich des Sensors 15 in einer vergrößerten Schnittansicht gemäß Schnitt
III-III von 2 zeigt, ist insbesondere der
Aufbau des Schubgliederbandes 18 und die gelenkige Lagerung 24 des Führungsbauteiles 10 erkennbar.
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- 1
- Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
- 2
- antriebsseitiges
Kegelscheibenpaar
- 3
- antriebsseitige
Drehachse
- 4
- abtriebsseitiges
Kegelscheibenpaar
- 5
- abtriebsseitige
Drehachse
- 6
- Drehung
(im Uhrzeigersinn)
- 7
- Übertragungsmittel
- 8
- Schubseite
- 9
- Schwingungsdämpfer
- 10
- Führungsbauteil
- 11
- innere
Führungsschiene
- 12
- äußere Führungsschiene
- 13
- Haltebügel
- 14
- Haltenase
- 15
- Sensor
- 16
- Axialebene
- 17
- Drehachse
- 18
- Schubgliederband
- 19
- seitliche
Führungswand
- 20
- radiale
Führungswand
- 21
- Lateralschwingung
- 22
- Radialschwingung
- 23
- Abstand
- 24
- gelenkige
Lagerung