DE102008058707A1

DE102008058707A1 - Kegelscheibenpaarbaugruppe mit integriertem Drehmomentfühler

Info

Publication number: DE102008058707A1
Application number: DE102008058707A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Walter
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2009-06-25
Also published as: US8147363B2; US20090173592A1

Abstract

Eine Kegelscheibenpaarbaugruppe enthält eine Welle mit einer starr mit der Welle verbundenen Festscheibe, eine auf der Welle axial verschiebbar angeordnete Wegscheibe, ein auf der Welle angeordnetes Stützringbauteil mit ersten, der Wegscheiben zugewandten Rampenflächen, einen auf der Welle angeordneten, relativ zu der Welle verschiebbaren und verdrehbaren Fühlkolben mit den ersten Rampenflächen zugewandten zweiten Rampenflächen, zwischen den Rampenflächen angeordnete Wälzkörper, die bei einer Relativdrehung zwischen den ersten und den zweiten Rampenflächen eine axiale Verschiebung des Fühlkolbens herbeiführen, und ein starr mit der Wegscheibe verbundenes Führungsringbauteil mit auf die Rampenflächen abgestimmten Führungsflächen zur radialen Abstützung der Wälzkörper, welches Führungsringbauteil mit dem Stützringbauteil drehfest und in axialer Richtung verschiebbar verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kegelscheibenpaarbaugruppe mit integriertem Drehmomentfühler für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Kegelscheibenpaarbaugruppe für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, wie es im Stand der Technik bekannt ist.
Gemäß 3 weist das Kegelscheibenpaar eine Welle 10 auf, mit der eine Festscheibe 12 starr verbunden ist. Auf der Welle 10 ist über eine Keilverzahnung 14 axial verschiebbar jedoch drehfest mit der Welle 10 verbunden eine Wegscheibe 16 angeordnet. Kegelflächen der Scheiben 12 und 16, zwischen denen ein nicht dargestelltes Umschlingungsmittel umläuft, das das dargestellte Kegelscheibenpaar mit einem weiteren, nicht dargestellten Kegelscheibenpaar des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes verbindet, sind einander zugewandt.
In einem radial äußeren Bereich der Wegscheibe 16 ist an deren Rückseite bzw. der von der Kegelfläche abgewandten Seite ein Zylinderring 18 mit zwei radial beabstandeten Wänden und U-förmigem Querschnitt starr befestigt, mit dem an seiner radialen Innenseite ein mit einer Führungsfläche ausgebildetes Führungsringbauteil 20 starr befestigt ist.
Von der Wegscheibe 16 beabstandet ist mit der Welle 10 starr ein Stützringbauteil 22 verbunden, das einen ersten axialen Vorsprung 24 aufweist, der an seiner freien Stirnseite mit längs des Umfangs verteilten ersten Rampenflächen 26 ausgebildet ist. Radial außerhalb des ersten ringförmigen Vorsprungs 24 ist das Stützringbauteil 22 mit einem zweiten ringförmigen axialen Vorsprung 28 ausgebildet, der zwischen die Wände des Zylinderrings 18 einragt und gegenüber diesen mit Dichtungen abgedichtet ist, so dass zwischen dem zweiten Vorsprung 28 und dem Zylinderring 18 eine Verstellkammer 30 gebildet ist, die durch radiale Bohrungen 32 der Wegscheibe 16 und der Welle 10 sowie einen durch die Welle 10 führenden axialen Zulaufkanal 34 mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar ist.
Zwischen dem Stützringbauteil 22 und der Wegscheibe 16 ist auf der Welle 10 ein insgesamt ringförmiger Fühlkolben 36 axial beweglich geführt, der zu der Wegscheibe 16 hin becherförmig verlängert ist und in einem Ring 38 endet, an dessen von der Wegscheibe 16 abgewandten Seite in Umfangsrichtung beabstandet zweite Rampenflächen 40 ausgebildet sind. Zwi schen den ersten Rampenflächen 26 und den zweiten Rampenflächen 40 sind vorzugsweise als Kugeln ausgebildete Wälzkörper 42 angeordnet, die im Fühlkolben ausgebildete Aussparungen durchragen und deren axiale Lage vorwiegend durch die Rampenflächen 26, 40 bestimmt ist und deren radiale Lage vorwiegend an dem durch Führungsringbauteil 20 ausgebildete, auf die Rampenflächen abgestimmte Führungsflächen 43 sowie eine radial äußere Fläche eines axialen Ansatzes der Wegscheibe 16 bestimmt ist.
Zwischen dem Fühlkolben 36 und der Wegscheibe 16 ist eine Fühlkammer 44 ausgebildet, die über in der Welle ausgebildete radiale Zulaufbohrungen 46 mit einem durch die Welle führenden Zulaufkanal 48 verbunden ist. Von der Fühlkammer 44 gehen radiale Ablaufbohrungen 50 ab, die in einen durch die Welle geführten Ablaufkanal 52 münden.
Der Fühlkolben 36 weist an seiner von der Wegscheibe 16 abgewandten Seite in gleichmäßigem Umfangsabstand vorstehende axiale Arme 54 auf, die in dem Stützringbauteil 22 ausgebildete Öffnungen durchragen und mit einer Außenverzahnung 56 ausgebildet sind, die in eine Innenverzahnung 58 eines Antriebsrades 60 eingreift, das auf der Welle 10 gelagert ist und über das der Antrieb des Getriebes erfolgt. Der Fühlkolben 36 ist somit in Umfangsrichtung starr und axial relativ zum Antriebsrad 60 beweglich mit diesem verbunden.
Aufbau und Funktion der bisher beschriebenen Kegelscheibenpaarbaugruppe sind an sich bekannt und werden daher nicht im Einzelnen erläutert. Infolge einer Relativdrehung des Fühlkolbens 36 zum Stützringbauteil 22 ändert sich infolge entsprechender Formgebung der Rampenflächen 26, 40 und der Führungsflächen 43 die axiale Stellung des Fühlkolbens 36 derart, dass der Fühlkolben bei hohem Drehmoment eine Ablauföffnung 61, von der die Ablaufbohrung 50 ausgeht, zunehmend verschließt, so dass der Hydraulikdruck in der Fühlkammer 44 zunimmt und die Wegscheibe 16 mit einem Drehmoment abhängigen Druck in Richtung auf die Festscheibe 12 vorbelastet ist. Die eigentliche Verstellung der Festscheibe 16 erfolgt durch Modulation des Druckes in der Verstellkammer 30.
Für eine einwandfreie Funktion der Kegelscheibenbaugruppe, insbesondere der Abhängigkeit des Druckes in der Fühlkammer 44 von dem auf die Welle 10 wirkenden Drehmoment, ist erforderlich, dass die Rampenflächen 26 und die Führungsflächen 43 in Umfangsrichtung genau zueinander positioniert sind. Dies wird dadurch sicher gestellt, dass bei der Montage der Kegelscheibenbaugruppe das mit den Rampenflächen 26 ausgebildete Stützringbauteil 22 in Umfangsrichtung relativ zu dem mit den Führungsflächen 43 ausgebildeten Führungsringbau teil 20 ausgerichtet wird und die Baugruppe aus Führungsringbauteil 20, Zylinderring 18 und Wegscheibe 16 in dieser relativen Drehstellung über die Keilverzahnung 14 drehfest mit der Welle 10 verbunden bzw. in dieser Relativstellung auf die Welle 10 aufgeschoben wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kegelscheibenbaugruppe mit integriertem Drehmomentfühler zu schaffen, bei der die Montage vereinfacht ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kegelscheibenbaugruppe gerichtet.
Eine erfindungsgemäße Kegelscheibenbaugruppe mit integriertem Drehmomentfühler für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe enthält eine Welle mit einer starr mit der Welle verbundenen Festscheibe mit einer ersten Kegelfläche, eine auf der Welle axial verschiebbar angeordnete Wegscheibe mit einer der ersten Kegelfläche zugewandten zweiten Kegelfläche, ein auf der Welle an der von der zweiten Kegelfläche abgewandten Seite der Wegscheibe angeordnetes Stützringbauteil mit ersten, der Wegscheibe zugewandten Rampenflächen, einen auf der Welle zwischen dem Stützringbauteil und der Wegscheibe angeordneten, relativ zu der Welle axial verschiebbaren und verdrehbaren Fühlkolben mit den ersten Rampenflächen zugewandten zweiten Rampenflächen, wobei der Fühlkolben mit in Umfangsrichtung wirkendem Antriebmoment beaufschlagbar ist, zwischen dem Fühlkolben und dem Stützringbauteil eine Fühlkammer ausgebildet ist, die über einen Zulauf mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar ist und die eine Ablauföffnung aufweist, deren wirksamer Querschnitt abhängig von der Stellung des Fühlkolbens veränderbar ist, und sich die ersten und zweiten Rampenflächen über Wälzkörper aneinander abstützen und bei einer Relativdrehung zwischen den ersten und den zweiten Rampenflächen eine axiale Verschiebung des Fühlkolbens relativ zur Welle herbeiführen, und einem starr mit der Wegscheibe verbundenen Führungsringbauteil mit auf die Rampenflächen abgestimmten Führungsflächen zur radialen Abstützung der Wälzkörper, wobei das Stützringbauteil und das Führungsringbauteil drehfest und in axialer Richtung relativ zueinander beweglich miteinander verbunden sind.
Auf diese Weise können bei der erfindungsgemäßen Kegelscheibenpaarbaugruppe beim Zusammenbau das Stützringbauteil und das Führungsringbauteil unmittelbar derart zueinander angeordnet werden, dass die am Stützringbauteil vorgesehenen ersten Rampenflächen die vorbestimmte winkelige Zuordnung zu den am Führungsringbauteil ausgebildeten Führungsflächen haben.
Vorteilhafterweise ist wenigstens eines der Bauteile Stützringbauteil und Führungsringbauteil ein Blechteil, das eine die drehfeste und axial verschiebbare Verbindung bewirkende, spanlos hergestellte Verformung aufweist.
Das Stützringbauteil kann starr mit der Welle verbunden sein.
Die Wegscheibe kann ohne einen in Umfangsrichtung wirksamen Eingriff auf der Welle geführt sein.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelscheibenpaars ist das Stützringbauteil auf der Welle in Umfangsrichtung beweglich und in Richtung einer axialen Bewegung weg von der Wegscheibe abgestützt angeordnet und ist die Wegscheibe auf der Welle axial beweglich und in Umfangsrichtung unbeweglich befestigt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es stellen dar:
1 einen Längsschnitt durch eine Welle mit darauf angeordneter Wegscheibe einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2 eine Ansicht ähnlich der 1 einer abgeänderten Ausführungsform, und
3 die bereits beschriebene Kegelscheibenpaarbaugruppe gemäß dem Stand der Technik.
Die in der nachfolgenden Beschreibung erläuterten Ausführungsformen der Erfindung entsprechen hinsichtlich zahlreicher Merkmale der Ausführungsform gemäß 3, so dass im Folgenden nur die durch die Erfindung herbeigeführten Unterschiede zu der Ausführungsform gemäß 3 erläutert werden und nur die jeweiligen Bezugszeichen eingesetzt sind.
Bei der Ausführungsform der Kegelscheibenpaarbaugruppe gemäß 1 (die Festscheibe 12 der 3 ist nicht dargestellt), ist das mit den auf die Rampenflächen 26 und 40, insbesondere die ersten Rampenflächen 26 des Stützringbauteils 22 abgestimmten Führungsflächen 43 ausgebildete Führungsringbauteil 20 über eine Keilverzahnung 62 drehfest, jedoch axial verschiebbar mit dem Stützringbauteil 22 bzw. dessen ersten Vorsprung 24 verbunden. Die Wegscheibe 16 ist nicht, wie bei der Ausführungsform gemäß 3 über eine Keilverzahnung 14 mit der Welle 10 verbunden, sondern sitzt ohne Formeingriff in Umfangsrichtung auf der Welle 10.
Mit der Anordnung gemäß 1, bei der das Drehmoment von dem Antriebsrad 60 über die Keilverzahnung 62 auf die Wegscheibe 16 übertragen wird, wird erreicht, dass die Wegscheibe 16 zusammen mit dem starr mit ihr verbundenen Führungsringbauteil 20 in einer vorbestimmten winkeligen Zuordnung direkt auf das Stützringbauteil 22 aufgeschoben werden kann, so dass die vorbestimmte Zuordnung zwischen den ersten Rampenflächen 26 und den Führungsflächen 43 direkt erzielt werden kann. Durch Entfall der unmittelbaren drehfesten Verbindung zwischen der Festscheibe 16 und der Welle 10 kann der radial innere Bereich der Festscheibe 16 freier gestaltet werden.
Sowohl das Führungsringbauteil 20 als auch das Stützringbauteil 22 können als Blechteile hergestellt sein, in die die zur drehfesten und axial verschiebbaren Verbindung zwischen dem Führungsringbauteil 20 und dem Stützringbauteil 22 notwendigen axial gerichteten Nuten spanlos eingeformt sind.
2 zeigt eine Variante der 1. Auch bei der Ausführungsform gemäß 2 sind, wie bei der Ausführungsform gemäß 1, das Führungsringbauteil 20 und der mit den ersten Rampenflächen 26 ausgebildete erste Vorsprung 24 des Stützringbauteils 22 über eine Keilverzahnung 62 drehfest und axial verschiebbar miteinander verbunden. Im Unterschied zur 1 ist jedoch das Stützringbauteil 22 nicht starr mit der Welle 10 verbunden, sondern ist auf der Welle 10 axial verschiebbar angeordnet, wobei die Verschiebbarkeit des Stützringbauteils 22 weg von der Wegscheibe 16 durch einen Anschlag 64 begrenzt ist. Die Wegscheibe 16 ist ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß 3 über eine Keilverzahnung 14 drehfest und axial verschiebbar mit der Welle 10 verbunden.
Die Ausführungsform gemäß 2 ermöglicht eine einfache Ausbildung des Stützringbauteils 22, indem dieses nicht einteilig mit dem mit den ersten Rampenflächen 26 ausgebildeten Vor sprung 24 ausgebildet ist, sondern der erste Vorsprung als ein gesondertes Ringbauteil 68 ausgebildet ist, das an einer Stirnseite die Rampenflächen 26 aufweist und sich an seiner anderen Stirnseite unter Abdichtung mittels eines Dichtrings 66 an dem Stützringbauteil 68 abstützt. Bei der Ausführungsform gemäß 2 kann die vorbestimmte Zuordnung zwischen den Rampenflächen 26 und den Führungsflächen 43 bei der Montage in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass das Ringbauteil 68 in der vorbestimmten Winkelzuordnung in das Führungsringbauteil 20 eingeschoben wird. Bei einteiliger Ausbildung des Stützringbauteils 22 kann das einteilig mit dem Ringbauteil 68 ausgebildete Stützringbauteil 22 in der vorbestimmten winkeligen Zuordnung mit der einteilig mit dem Führungsringbauteil 20 ausgebildeten Wegscheibe 16 zusammengefügt werden.
Die beispielhaft geschilderte erfindungsgemäße Kegelscheibenpaarbaugruppe kann hinsichtlich konstruktiver Details in vielfältiger Weise abgeändert werden. Beispielsweise kann das Führungsringbauteil 20 unmittelbar mit der Wegscheibe 16 verbunden sein oder derart ausgebildet sein, dass an die Wegscheibe 16 die durch das Führungsringbauteil 20 gebildeten Führungsflächen unmittelbar angeformt sind.

10: Welle
12: Festscheibe
14: Keilverzahnung
16: Wegscheibe
18: Zylinderring
20: Führungsringbauteil
22: Stützringbauteil
24: erster Vorsprung
26: erste Rampenfläche
28: zweiter Vorsprung
30: Verstellkammer
32: radiale Bohrung
34: axialer Kanal
36: Fühlkolben
38: Ring
40: zweite Rampenfläche
42: Wälzkörper
43: Führungsfläche
44: Fühlkammer
46: Zulaufbohrung
48: Zulaufkanal
50: Ablaufbohrung
52: Ablaufkanal
54: Arm
56: Außenverzahnung
58: Innenverzahnung
60: Antriebsrad
61: Ablauföffnung
62: Keilverzahnung
64: Anschlag
66: Dichtring
68: Ringbauteil

Claims

Kegelscheibenpaarbaugruppe mit integriertem Drehmomentfühler für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, enthaltend eine Welle (10) mit einer starr mit der Welle verbundenen Festscheibe (12) mit einer ersten Kegelfläche, eine auf der Welle axial verschiebbar angeordnete Wegscheibe (16) mit einer der ersten Kegelfläche zugewandten zweiten Kegelfläche, ein auf der Welle an der von der zweiten Kegelfläche abgewandten Seite der Wegscheibe angeordnetes Stützringbauteil (22) mit ersten, der Wegscheibe zugewandten Rampenflächen (26), einen auf der Welle zwischen dem Stützringbauteil und der Wegscheibe angeordneten, relativ zu der Welle axial verschiebbaren und verdrehbaren Fühlkolben (36) mit den ersten Rampenflächen zugewandten zweiten Rampenflächen (40), wobei der Fühlkolben mit in Umfangsrichtung wirkendem Antriebmoment beaufschlagbar ist, zwischen dem Fühlkolben und dem Stützringbauteil eine Fühlkammer (44) ausgebildet ist, die über einen Zulauf (46, 48) mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar ist und die eine Ablauföffnung (61) aufweist, deren wirksamer Querschnitt abhängig von der Stellung des Fühlkolbens veränderbar ist, und sich die ersten und zweiten Rampenflächen (26, 40) über Wälzkörper (42) aneinander abstützen und bei einer Relativdrehung zwischen den ersten und den zweiten Rampenflächen eine axiale Verschiebung des Fühlkolbens relativ zur Welle herbeiführen, und einem starr mit der Wegscheibe verbundenen Führungsringbauteil (20) mit auf die Rampenflächen abgestimmten Führungsflächen (43) zur radialen Abstützung der Wälzkörper, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützringbauteil (22) und das Führungsringbauteil (20) drehfest und in axialer Richtung relativ zueinander beweglich miteinander verbunden sind.
Kegelscheibenpaarbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Bauteile Stützringbauteil (22) und Führungsringbauteil (20) ein Blechteil ist, das eine die drehfeste und axial verschiebbare Verbindung bewirkende, spanlos hergestellte Verformung aufweist.
Kegelscheibenpaar nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützringbauteil (22) starr mit der Welle (10) verbunden ist.
Kegelscheibenpaar nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegscheibe (16) ohne einen in Umfangsrichtung wirksamen Eingriff auf der Welle (10) geführt ist.
Kegelscheibenpaar nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützringbauteil (22) auf der Welle (10) in Umfangsrichtung beweglich und in Richtung einer axialen Bewegung weg von der Wegscheibe (16) abgestützt angeordnet ist und die Wegscheibe auf der Welle axial beweglich und in Umfangsrichtung unbeweglich befestigt ist.
Kegelscheibenpaar nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützringbauteil (22) mehrteilig ist und ein als von dem Teil des Stützringbauteils, der sich auf der Welle (10) abstützt, getrennt ausgebildetes Ringbauteil (68) enthält, an dem die ersten Rampenflächen (26) ausgebildet sind.