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Die
Erfindung betrifft einen Drehmomentfühler mit einem Druckraum, der
von einer Pumpe mit Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei über den
Drehmomentfühler
wenigstens ein Teil des zwischen einem Antriebsteil und einem Abtriebsteil
zu übertragenden
Drehmomentes übertragbar
ist und weiterhin der im Druckraum anstehende, die Drehmomentübertragungskapazität des Fühlers bestimmende Druck
mittels wenigstens zweier relativ zueinander bewegbarer Teile eines
mit dem Druckraum in Verbindung stehenden Drosselventils erzeugbar
ist. Die Erfindung betrifft weiterhin den Einsatz eines derartigen
Drehmomentfühlers
insbesondere in Verbindung mit einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe.
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Insbesondere
dienen Drehmomentfühler
der betroffenen Bauart zur wenigstens lastabhängigen bzw. drehmomentabhängigen kraftmäßigen Verspannung
von aneinander gedrückten
Reibpartnern, und zwar derart, daß möglichst gerade die für die Drehmomentübertragung
erforderliche Anpreß-
bzw. Verspannkraft zwischen den Reibpartnern vorhanden ist. Eine Überanpressung
zwischen den in Reibeingriff stehenden Teilen führt zu einem erhöhten Verschleiß, während eine
zu geringe Anpressung ein gegenseitiges Durchrutschen und damit
wiederum einen erhöhten
Verschleiß der
in Reibeingriff stehenden Teile bewirkt.
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Die
durch den Stand der Technik bekannt gewordenen Drehmomentfühler sind
praktisch als zumindest momentabhängig gesteuertes Ventil ausgebildet.
Die als Drossel dienenden Bereiche sind abflußseitig dem Druckraum des Drehmomentfühlers nachgeschaltet.
Der Druckraum wird von einer Pumpe gespeist und bei Drehmomentstößen wird
die Drosselstelle zumindest teilweise verschlossen, wodurch eine
entsprechende Druckerhöhung
im Druckraum des Drehmomentfühlers
entsteht, so daß auch in
den mit diesem Druckraum in Verbindung stehenden Stellgliedern,
insbesondere Kolben-/Zylindereinheiten, eine entsprechende Druckerhöhung erzeugt wird,
wodurch wiederum die über
die Stellglieder aneinander gedrückten
Reibpartner ebenfalls entsprechend stärker verspannt werden. Dadurch
wird bei einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe die durch die
Kegelscheiben auf das Umschlingungsmittel erzeugte Einspannkraft
bei einer Erhöhung
des Drehmomentes bzw. bei Vorhandensein eines Drehmomentstoßes ebenfalls
entsprechend erhöht.
Zur Verstellung des Drosselventils besitzen die durch den Stand
der Technik bekannt gewordenen Momentenfühler einander gegenüberstehende
mit Anpreßkurven
bzw. -bahnen versehene Scheiben, vorzugsweise mit dazwischen eingelegten
Wälzkörpern, die durch
den im Druckraum und von der diesen speisenden Pumpe erzeugten Druck
aufeinander zu verspannt werden. Bei Drehmomentstößen, insbesondere
von der Antriebsseite her, erfolgt ein Spreizen der beiden Scheiben
und ein axial bewegliches Teil verringert bzw. verschließt entsprechend
den Drehmomentstößen den Abflußquerschnitt
der Drosselstelle. Über
die mit den Anpreßkurven
versehenen Scheiben wird außerdem
zumindest ein Teil des Antriebsmomentes mechanisch übertragen
und entsprechend dem übertragenen
Drehmoment das Drosselventil bzw. die Drosselstelle verschlossen und
der Anpreßdruck
auf das Umschlingungsmittel, wie eine Kette, eingestellt. Die Drosselstelle
bzw. das Drosselventil wird also – außer bei sehr starken Drehmomentstößen, durch
welche die Abflußöffnung ganz
verschlossen werden kann – stets
durchströmt. Es
muß also
von der Pumpe neben der Leistung für den Druck, der eine ausreichende
Verspannung der Anpreßkurven
zur Drehmomentübertragung
erzeugt, zusätzlich
eine Leistung entsprechend dem unter Druck durch die Drosselstelle
durchströmenden
Medium aufgebracht werden, was also eine permanente Verlustleistung
bedeutet.
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Durch
den vorerwähnten
Stand der Technik ist weiterhin bekannt geworden, den Drehmomentfühler derart
auszugestalten, daß dieser
nicht nur einen drehmomentabhängigen
bzw. lastabhängigen Druck
liefern kann, sondern einen Druck, der auch übersetzungsabhängig ist.
Dadurch soll die Verspannung zwischen den Reibpartnern, also bei
einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, die Pressung zwischen
dem Umschlingungsmittel, wie Kette, und den mit diesem zusammenwirkenden
Kegelscheiben auf ein Minimum reduziert werden, insbesondere im Teillastbereich,
so daß die
durch die Verspannung zwischen den Reibpartnern verursachten Verluste auf
ein Minimum reduziert werden können.
So kann z.B. durch bekannte Drehmomentfühler in dem Betriebszustand
eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, bei dem die Kette auf
der Antriebsseite radial innen steht, das bedeutet also, daß eine Übersetzung
ins Langsame stattfindet, der vom Drehmomentfühler gelieferte Druck größer sein
als bei einem Betriebszustand, bei dem die Kette antriebsseitig
außen
steht, das bedeutet, daß eine Übersetzung
ins Schnelle erfolgt, wobei dieser Vergleich bezogen ist auf ein
bestimmtes Drehmoment.
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Die
bisher bekannten Lösungen
für eine
zumindest in Abhängigkeit
eines zweiten Betriebsparameters, wie insbesondere des Übersetzungszustandes
eines Getriebes, erfolgende Einstellung bzw. Steuerung des vom Drehmomentfühler gelieferten Druckes
sind wegen den einzuhaltenden Toleranzen verhältnismäßig aufwendig und teuer. Weiterhin
sind z.B. bei einer Lösung
gemäß der
DE-OS 42 01 692 zusätzliche
Ventile und Verbindungsleitungen erforderlich. Der vorliegenden
Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Drehmomentfühler der vorbeschriebenen Art
sowie damit ausgerüstete
Getriebe, wie insbesondere Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, bezüglich des
Aufbaues, der Kosten und der Funktionsweise zu verbessern. Insbesondere
soll der vom Drehmomentfühler
gelieferte und auf ein Stellglied einwirkende Druck in besonders
einfacher Weise sowohl momentenabhängig als auch in Abhängigkeit eines
weiteren Parameters, wie insbesondere dem Übersetzungsverhältnis des
Getriebes, modulierbar sein.
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Gemäß der Erfindung
wird dies dadurch gewährleistet,
daß bei
einem Drehmomentfühler
der eingangs beschriebenen Art wenigstens ein zweiter Druckraum
vorgesehen ist, der in Abhängigkeit
einer Änderung
wenigstens eines Betriebsparameters, z.B. über ein Ventil, mit dem ersten
Druckraum verbindbar und von diesem wieder trennbar ist. Dabei werden
die Druckräume
mittels axial zueinander verlagerbarer Bauteile gebildet und die
axial wirksamen Flächen
der Druckräume
(22, 23) sind addierbar. Dadurch kann gewährleistet
werden, daß bei
bestimmten Werten des entsprechenden Betriebsparameters die mit
Druck beaufschlagte und eine axiale Kraft erzeugende Fläche des
Drehmomentfühlers
durch Verbinden der beiden Druckräume vergrößert bzw. durch Trennen der
beiden Druckräume
verkleinert wird. Dadurch kann der vom Drehmomentfühler gelieferte
Stelldruck verändert
werden. So kann z.B. für ein
definiertes am Drehmomentfühler
anstehendes Drehmoment der vom Drehmomentfühler gelieferte Stelldruck
bzw. das im ersten Druckraum anstehende Druckniveau bei verbundenen
Druckräumen
kleiner sein, und zwar aufgrund der dann vorhandenen größeren mit
Druck beaufschlagten Wirkfläche,
als in einem Betriebszustand des Drehmomentfühlers, bei dem lediglich der
erste Druckraum von der den Drehmomentfühler versorgenden Pumpe druckbeaufschlagt
ist. In den Betriebszuständen,
bei denen lediglich der erste Druckraum wirksam ist, kann der zweite
Druckraum praktisch drucklos sein. Hierfür besitzt der zweite Druckraum
einen Abfluß bzw.
eine Entlastungsöffnung.
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Für die Funktion
und den Aufbau des Drehmomentfühlers
kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die die Druckräume begrenzenden
Kolben- und Zylinderteile über
einen im Drehmomentfluß des Drehmomentfühlers angeordneten,
wenigstens ein Teil des zwischen Antriebs- und Abtriebsteil anstehenden
Drehmomentes übertragenden
Rampenmechanismus relativ zueinander axial verlagerbar sind.
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Der
erfindungsgemäße Drehmomentfühler kann
in besonders vorteilhafter Weise in Verbindung mit einem stufenlos
einstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebe Verwendung finden,
das zwischen einem Antriebsmotor und einem Abtrieb einsetzbar ist,
wobei das Getriebe ein antriebsseitiges und ein abtriebsseitiges
Kegelscheibenpaar besitzt, von denen wenigstens eines über ein
druckmittelbeaufschlagtes Stellglied, z.B. eine Kolben-/Zylindereinheit,
zur Verspannung eines Umschlingungsmittels, wie insbesondere einer
Kette, beaufschlagbar ist. Das Stellglied kann dabei in vorteilhafter
Weise mit einem von dem vom Drehmomentfühler gelieferten Druck abhängigen Druck
beaufschlagbar sein, und es können
weiterhin Mittel vorgesehen werden, welche in Abhängigkeit
einer Übersetzungsänderung des
Getriebes die Verbindung zwischen den beiden Druckräumen herstellen
oder eine derartige Verbindung unterbrechen. Besonders vorteilhaft
kann es dabei sein, wenn zumindest über einen Teilbereich des Übersetzungsbereiches
des Getriebes ins Langsame nur der erste Druckraum druckbeaufschlagbar ist.
Auch kann es zweckmäßig sein,
wenn zumindest über
einen Teilbereich des Übersetzungsbereiches des
Getriebes ins Schnelle beide Räume
miteinander verbindbar sind bzw. druckbeaufschlagt werden. Die Verbindung
bzw. die Trennung zwischen den beiden Räumen kann in vorteilhafter
Weise bei einem Übersetzungsverhältnis des
Getriebes in der Größenordnung
von 1:1 stattfinden. Die Umschaltung von einem auf zwei Druckräume und
umgekehrt kann über
eine zumindest geringe Bandbreite der Änderung des entsprechenden
Parameters stattfinden. Bei Verwendung von Ventilen, die durch in
Abhängigkeit
einer Übersetzungsänderung
bewegte Teile verstellbar sind, kann die Verbindung bzw. Trennung
der Räume nicht
schlagartig erfolgen, sondern eine derartige Zustandsänderung
erfolgt z.B. bei einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe innerhalb
der Bandbreite einer zumindest geringen Ü-bersetzungsänderung.
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Für die Funktion
und für
den Aufbau eines Kegelscheibenurnschlingungsgetriebes kann es besonders
vorteilhaft sein, wenn die axial verlagerbare Kegelscheibe einer
der Kegelscheibenpaare dem Drehmomentfühler axial benachbart bzw.
koaxial mit diesem angeordnet ist, wobei dann in Abhängigkeit einer
axialen Verlagerung dieser Kegelscheibe die beiden Druckräume miteinander
verbindbar und voneinander trennbar sein können. Besonders zweckmäßig kann
es sein, wenn der Drehmomentfühler und
das entsprechende Kegel scheibenpaar auf einer gemeinsamen Welle
angeordnet sind. Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn zumindest
die dem Drehmomentfühler
benachbarte, axial verlagerbare Kegelscheibe von wenigstens einem
Stellglied, wie z.B. einer Zylinder-/Kolbeneinheit axial beaufschlagbar
ist, dessen Druckkammer mit einem vom Drehmomentfühler abhängigen Druckniveau
beaufschlagbar ist, wobei zumindest in Abhängigkeit einer Änderung
des Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes die Druckkammer mit dem zweiten Druckraum verbindbar
oder von diesem trennbar ist. Besonders vorteilhaft kann es dabei
sein, wenn das Stellglied der Kegelscheibe stets mit dem ersten
Druckraum verbunden ist, wohingegen der zweite Druckraum übersetzungsabhängig mit
dem ersten Druckraum und dem wenigstens einen Stellglied verbindbar
ist. Die Anordnung der Drossel- bzw. Ventilstellen und der Verbindungskanäle kann
dabei in vorteilhafter Weise derart vorgenommen sein, daß der zweite
Druckraum über
die Druckkammer des Stellgliedes mit dem ersten Druckraum verbunden
wird und umgekehrt.
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Eine
besonders vorteilhafte und kostengünstige Ausgestaltung eines
Kegelscheibenumschlingungsgetriebes kann dadurch erzielt werden,
daß eine
axial verlagerbare Kegelscheibe auf einer Welle zentriert ist, wobei
im Bereich der Zentrierung bzw. der Zentrierflächen zwischen der Kegelscheibe
und der Welle wenigstens ein Ventil bildende Abschnitte oder Anformungen
vorgesehen sind, welche mit Verbindungskanälen zusammenwirken und über die
die Verbindung zwischen den beiden Druckräumen steuerbar ist. Die axial
bewegliche Kegelscheibe ist also selbst Teil eines Ventils, über das
der zweite Druckraum mit der Druckkammer eines Stellgliedes verbindbar
ist.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines
Kegelschei benumschlingungsgetriebes kann also über den Axialweg einer beweglichen
Kegelscheibe der zweite Druckraum des Drehmomentfühlers entweder
mit einem drucklosen Abflußkanal
oder dem ersten Druckraum verbunden werden. Im Bereich einer Übersetzung
ins Langsame (underdrive) wirkt somit – z.B. bis zu einem Übersetzungsverhältnis in
der Größenordnung
von 1:1 – die
durch den Rampenmechanismus des Drehmomentfühlers erzeugte Axialkraft lediglich
auf die vom ersten Druckraum gebildete axiale Beaufschlagungsfläche, wodurch
der Drehmomentfühler
einen höheren
Druck bezogen auf ein gleiches Eingangsmoment erzeugt als bei einer Übersetzungsstellung
des Getriebes ins Schnelle (overdrive), bei der die axial beaufschlagbaren
Flächen
beider Druckräume
parallel geschaltet sind, wodurch die durch Beaufschlagung der beiden Druckräume erzeugten
Axialkräfte
sich addieren.
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Der
erfindungsgemäße Drehmomentfühler kann
in besonders vorteilhafter Weise in Verbindung mit Kegelscheibenumschlingungsgetrieben
Verwendung finden, bei denen beide einem gemeinsamen Umschlingungsmittel
zugeordneten Kegelscheibenpaare über
jeweils wenigstens ein Stellglied axial aufeinander zu beaufschlagbar
sind, wobei dann die beiden Stellglieder von dem vom Drehmomentfühler erzeugte
Druck beaufschlagbar sind. Gegebenenfalls kann dieser Fühlerdruck
für wenigstens
ein Kegelscheibenpaar bzw. ein Stellglied noch moduliert, d.h. im
Niveau verändert
werden. Derartige Kegelscheibenumschlingungsgetriebe sind durch
den eingangs erwähnten
Stand der Technik, insbesondere durch die
DE-OS 42 01 692 ,
DE-OS 40 36 683 und
DE-OS 42 34 294 bekannt geworden.
Weiterhin kann es für die
Erfindung besonders zweckmäßig sein,
wenn wenigstens eines der Kegelscheibenpaare zumindest ein zweites
Stellglied aufweist, das zur Übersetzungsänderung
dient und nicht von dem vom Drehmomentfühler bereitgestellten Druck
beaufschlagbar ist. Bei einer derarti gen Ausgestaltung besitzt also zumindest
ein Kegelscheibenpaar ein Stellglied mit einer Druckkammer, in der
ein vom anstehenden Drehmoment und dem Übersetzungsverhältnis abhängiges Druckniveau
herrscht, sowie ein Stellglied, dessen Druckkammer lediglich derart
druckbeaufschlagt wird, daß sich
das gewünschte
bzw. erforderliche Übersetzungsverhältnis einstellt.
In vorteilhafter Weise können
beide Kegelscheibenpaare ein derartiges zur Übersetzungseinstellung des
Getriebes dienendes Stellglied aufweisen, wobei die Kammern der beiden
Stellglieder unter Zwischenschaltung eines Ventils, wie z.B. eines
Vierkantschiebers, von einer Pumpe beaufschlagbar sind. Hierfür kann eine
spezielle Pumpe, also eine von der den Drehmomentfühler speisenden
Pumpe unterschiedliche Pumpe vorgesehen werden. Es kann jedoch auch
eine einzige Pumpe Anwendung finden, die zwei Druckausgänge aufweist,
wobei an diesen Ausgängen
ein unterschiedliches Druckniveau vorhanden sein kann oder aber
es kann der einzigen Pumpe ein Druckregulierungsventil nachgeschaltet
sein, das das Druckniveau für
den Drehmomentfühlerdruckmittelkreislauf und
für den
für die Übersetzungsänderung
erforderlichen Druckmittelkreislauf entsprechend steuert bzw. einreguliert.
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Für die Funktion
des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes bzw. des Drehmomentfühlers kann
es besonders vorteilhaft sein, wenn für den während einer Verbindung oder
einer Trennung der beiden Druckräume
auftretenden Übergangsbereich ein
Ausgleichsventil vorgesehen ist. Dieses Ausgleichsventil soll gewährleisten,
daß am
Umschaltpunkt bzw. im Umschaltbereich der Drehmomentfühler funktionsfähig bleibt.
Hierfür
ist es nämlich
erforderlich, daß bevor
die beiden Druckräume
miteinander verbunden sind, der zweite Druckraum abflußseitig
zumindest annähernd
verschlossen ist, um einen unzulässigen
Druckabfall im Drehmomentfühler
zu verhindern. Während
des Umschaltvorganges können auch
Zustände
auftreten, bei denen der zweite Druckraum abflußseitig zwar schon verschlossen
ist, die Verbindung zwischen den beiden Druckräumen jedoch noch nicht hergestellt
ist, so daß dann
ein Pumpen, also eine axiale Verlagerung zwischen den Kolben- und
Zylinderbauteilen des Drehmomentfühlers bei fehlendem Ausgleichsventil
praktisch nicht möglich
wäre, und
zwar, weil der zweite Druckraum vollständig abgedichtet wäre und das
darin vorgesehene Druckmittel bzw. Öl inkompressibel ist. Um die Funktion
des Drehmomentfühlers
während
eines Umschaltvorganges zwischen den Druckräumen zu gewährleisten, ist das Ausgleichsventil
vorgesehen, welches vorzugsweise als Rückschlagventil ausgebildet
sein kann, das eine Verbindung zwischen den beiden Druckräumen herstellen
kann. Eine derartige Verbindung bzw. das Öffnen des Rückschlagventils erfolgt, wenn
während
der Umschaltphase das Druckniveau im zweiten Raum des Drehmomentfühlers um
einen bestimmten Betrag größer ist
als das Druckniveau im ersten Raum. Die Druckdifferenz, bei dem
das Ausgleichsventil anspricht, kann dabei in der Größenordnung
zwischen 0,25 und 2 bar liegen, vorzugsweise in der Größenordnung
zwischen 0,3 und 0,7 bar, wobei ein Wert von 0,5 bar sich als vorteilhaft
erwiesen hat.
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Eine
besonders einfache und kostengünstige
Bauweise kann dadurch gewährleistet
werden, daß die
beiden Druckräume
durch eine den beiden Räumen
gemeinsame Dichtung voneinander getrennt sind und diese Dichtung
in Verbindung mit einer mit ihr zusammenwirkenden Dichtfläche als
Volumenausgleichsventil zwischen den beiden Druckräumen wirkt.
Die Dichtung kann dabei in vorteilhafter Weise von einem axial festen
Bauteil getragen sein, und zwar in einer radial nach außen hin
offenen Nut dieses Bauteiles aufgenommen sein. In vorteilhafter Weise
können
hierfür
Lippen- bzw. Zungendichtungen Verwendung finden, die praktisch nur
in einer Richtung absperren.
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In
vorteilhafter Weise kann die Zuleitung an Druckmittel zumindest
zum zweiten Druckraum des Drehmomentfühlers über die zumindest drehmomentabhängig beaufschlagbare
Druckkammer des Stellgliedes eines Scheibenpaares erfolgen.
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Für die Funktion
und den Aufbau des Drehmomentfühlers
kann es vorteilhaft sein, wenn die Verbindung und Trennung zwischen
den beiden Druckräumen über ein
exzentrisch gegenüber
der Rotationsachse des Drehmomentfühlers angeordnetes Umschaltventil
erfolgen kann. Das Umschaltventil kann dabei von dem axial verlagerbaren
oder axial festen Teil des Stellgliedes, wie z.B. dem Zylinder- oder
Kolbenteil, getragen sein. In vorteilhafter Weise kann der Schieber
des Umschaltventils über
die axial verlagerbare Kegelscheibe betätigbar sein. Weiterhin kann
ein vorteilhafter Aufbau des Drehmomentfühlers dadurch gewährleistet
werden, daß dieser
ein gegenüber
der Rotationsachse exzentrisch angeordnetes Drosselventil zur Bestimmung
wenigstens des im ersten Druckraum anstehenden Druckniveaus besitzt.
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In
vorteilhafter Weise kann das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
derart ausgebildet sein, daß jedem
Kegelscheibenpaar jeweils ein Stellglied, wie eine Kolben-/Zylindereinheit,
zugeordnet ist, wobei beide Stellglieder mit einem von dem vom Drehmomentfühler erzeugten
Druck abhängigen
Druck beaufschlagbar sind. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn
im ersten Druckraum, im zweiten Druckraum und in den über den
Drehmomentfühler
druckbeaufschlagten Stellgliedern zumindest annähernd das dem jeweiligen Betriebszustand
entsprechende Druckniveau vorhanden ist. Das bedeutet also, daß in den
einzelnen Druckräumen
sowie Druckkammern praktisch der gleiche Druck vorhanden ist.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe zur
Verwendung zwischen einem Antriebsmotor und einem Abtrieb, welches
ein antriebsseitiges sowie ein abtriebsseitiges Kegelscheibenpaar
aufweist und dessen Drehmomentübertragungskapazität mittels wenigstens
eines im Drehmomentfluß angeordneten und
zumindest ein Teil des Drehmoments übertragenden hydromechanischen
Drehmomentfühlers veränderbar
ist, welcher den von wenigstens einer Pumpe gelieferten Druck zumindest
in Abhängigkeit des
zu übertragenden
Drehmomentes moduliert, wobei wenigstens eines der Kegelscheibenpaare über ein
druckmittelbeaufschlagtes Stellglied, wie eine Kolben-/Zylindereinheit,
zur Verspannung des Umschlingungsmittels beaufschlagbar ist, dieses
Stellglied mit einem von dem vom hydromechanischen Drehmomentfühler eingestellten
Druck abhängigen Druck
beaufschlagbar ist und für
eine übersetzungsabhängige Druckanpassung
der Fühler
wenigstens zwei von der Pumpe druckbeaufschlagbare Druckräume aufweist,
die durch axial zueinander verlagerbare Bauteile gebildet und wirkungsmäßig parallel geschaltet
sind, wobei Mittel, die in Abhängigkeit
der eingestellten Übersetzung
bzw. einer Übersetzungsänderung
des Getriebes die Druckräume
miteinander verbinden oder voneinander trennen, vorgesehen sind.
Diese Mittel können
beispielsweise durch wenigstens ein Ventil gebildet sein.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit
der Erfindung kann der Drehmomentfühler mehr als zwei Druckräume aufweisen,
wobei diese Druckräume
in Abhängigkeit
eines Betriebsparameters, wie insbesondere des Übersetzungsverhältnisses
eines Getriebes, wahlweise miteinander verbindbar oder voneinander
trennbar sind. Dabei können alle
Druckräume
miteinander verbindbar sein und bezüglich der aufgebrachten resultierenden
Kraft parallel arbeiten. Die Anordnung der Druckräume und
der zwischen diesen vorgesehenen Verbindungs mittel, wie insbesondere
Ventile, kann jedoch auch derart vorgenommen werden, daß von der
Mehrzahl von Druckräumen
nur ganz bestimmte Räume
miteinander verbindbar und voneinander trennbar sind, so daß also eine
beliebige Kombination bezüglich
der Wirkung zwischen den verschiedenen Druckräumen in Abhängigkeit des entsprechenden
Parameters erfolgen kann.
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Ein
gemäß der Erfindung
ausgestalteter Drehmomentfühler
kann auch in Verbindung mit anderen Getrieben Verwendung finden.
So kann ein derartiger Drehmomentfühler auch verwendet werden
in Verbindung mit Kugelscheibengetrieben mit zueinander parallelen
Reibscheiben, deren Drehachsen zueinander versetzt sind und zwischen
denen in einem Käfig
geführte
Kugeln zur Übersetzungsverstellung
verschiebbar sind, oder Reibscheibengetriebe mit aufeinander abrollenden
Reibscheiben, deren Drehachsen zueinander winkelig versetzt, wie
z.B. rechtwinklig angeordnet sein können. Der erfindungsgemäße Drehmomentfühler kann
also ganz allgemein bei Reibgetrieben Verwendung finden. Weiterhin
kann der erfindungsgemäße Drehmomentfühler in
Verbindung mit Reibungskupplungen eingesetzt werden, wobei das über die
Reibungskupplung übertragbare
Moment mittels des Drehmomentfühlers
zumindest in manchen Betriebsbereichen steuerbar ist.
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Anhand
der 1 bis 3 sei die Erfindung näher erläutert.
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Dabei
zeigt:
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1 einen
Schnitt durch ein teilweise dargestelltes Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
mit einem erfindungsgemäßen Drehmomentfühler,
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1a eine
im vergrößerten Maßstab dargestellte
Teilansicht der 1 und die 2 und 3 weitere
Ausgestaltungsmöglichkeiten
eines erfindungsgemäßen Drehmomentfühlers.
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Die
in den 1 und 1a teilweise dargestellte Ausführungsvariante
eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes besitzt ein antriebsseitiges
auf der Antriebswelle A drehfest angeordnetes Scheibenpaar 1 und
ein auf der Abtriebswelle B drehfest angeordnetes Scheibenpaar 2.
Jedes Scheibenpaar hat ein axial bewegbares Scheibenteil 1a und 2a und je
ein axial festes Scheibenteil 1b und 2b. Zwischen den
beiden Scheibenpaaren ist zur Drehmomentübertragung ein Umschlingungsmittel
in Form einer Kette 3 vorgesehen.
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In
der oberen Hälfte
der jeweiligen Darstellung des entsprechenden Scheibenpaares 1, 2 ist
jeweils die relative axiale Stellung zwischen den entsprechenden
Scheibenteilen 1a, 1b bzw. 2a, 2b gezeigt,
die der größten Übersetzung
des Getriebes ins Langsame entspricht (underdrive), wohingegen in der
unteren Hälfte
dieser Darstellungen diejenige Relativposition zwischen den entsprechend
zugeordneten Scheibenteilen 1a, 1b bzw. 2a, 2b gezeigt
ist, die der größten Übersetzung
ins Schnelle (overdrive) entspricht, dargestellt ist.
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Das
Scheibenpaar 1 ist über
ein Stellglied 4, das als Kolben-/Zylindereinheit ausgebildet
ist, axial verspannbar. Das Kegelscheibenpaar 2 ist in ähnlicher
Weise über
ein Stellglied 5, das ebenfalls als Kolben-/Zylindereinheit
ausgebildet ist, axial gegen die Kette 3 verspannbar. In
dem Druckraum 6 der Kolben- /Zylindereinheit 5 ist ein
durch eine Schraubenfeder gebildeter Kraftspeicher 7 vorgesehen,
der das axial bewegbare Scheibenteil 2a in Richtung des axial
festen Scheibenteils 2b drängt. Wenn sich die Kette 3 abtriebsseitig
im radial inneren Bereich des Scheibenpaares 2 befindet,
ist die von dem Kraftspeicher 7 aufgebrachte Verspannkraft
größer als
wenn sich die Kette 3 im größeren Durchmesserbereich des
Scheibenpaares 2 befindet. Das bedeutet also, daß mit zunehmender Übersetzung
des Getriebes ins Schnelle die von dem Kraftspeicher 7 aufgebrachte
Vorspannkraft zunimmt. Die Schraubenfeder 7 stützt sich
einerseits unmittelbar am axial bewegbaren Scheibenteil 2a und
andererseits an einem den Druckraum 6 begrenzenden topfförmigen und
mit der Abtriebswelle B starr verbundenen Bauteil 8 ab.
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Wirkungsmäßig parallel
geschaltet zu den Kolben-/Zylindereinheiten
4,
5 ist
jeweils eine weitere Kolben-/Zylindereinheit
10,
11 vorgesehen,
die zur Übersetzungsänderung
des Getriebes dienen. Die Druckkammern
12,
13 der
Kolben-/Zylindereinheiten
10,
11 können wechselweise
entsprechend dem geforderten Übersetzungsverhältnis mit
Druckmittel befüllt
oder entleert werden. Hierfür
können
die Druckkammern
12,
13 entsprechend den Erfordernissen entweder
mit einer Druckmittelquelle, wie einer Pumpe, verbunden werden oder
aber mit einer Ablaßleitung.
Bei einer Übersetzungsänderung
wird also eine der Druckkammern
12,
13 mit Druckmittel
befüllt, also
deren Volumen vergrößert, wohingegen
die andere Druckkammer
13,
12 zumindest teilweise
entleert, also deren Volumen verkleinert wird. Diese wechselseitige
Druckbeaufschlagung bzw. Entleerung der Druckkammern
12,
13 kann
mittels eines entsprechenden Ventils erfolgen. Bezüglich der
Ausgestaltung und der Funktionsweise eines derartigen Ventils wird
insbesondere auf den bereits erwähnten Stand
der Technik verwiesen. So ist z.B. bei der
DE-OS 40 36 683 hierfür ein als
Vierkantschieber ausgebilde tes Ventil
36 in
2 vorgesehen,
das mit einer als Pumpe ausgebildeten Druckmittelquelle
14 versorgt
wird.
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Zur
Erzeugung eines zumindest momentabhängigen Druckes ist ein Drehmomentfühler 14 vorgesehen,
der auf einem hydromechanischen Prinzip basiert. Der Drehmomentfühler 14 überträgt das über ein
Antriebszahnrad oder Antriebsritzet 15 eingeleitete Drehmoment
auf das Kegelscheibenpaar 1. Das Antriebszahnrad 15 ist über ein
Wälzlager 16 auf
der Antriebswelle A gelagert und ist über einen Formschluß bzw. eine
Verzahnung 17 drehfest mit der sich auch axial am Antriebszahnrad 15 abstützenden
Kurvenscheibe 18 des Drehmomentfühlers 14 verbunden.
Der Momentenfühler 14 besitzt
die axial feststehende Kurvenscheibe 18 und eine axial
verlagerbare Kurvenscheibe 19, die jeweils Auflauframpen
besitzen, zwischen denen Spreizkörper
in Form von Kugeln 20 vorgesehen sind. Die Kurvenscheibe 19 ist auf
der Antriebswelle A axial verlagerbar, jedoch gegenüber dieser
drehfest. Hierfür
weist die Kurvenscheibe 19 einen axial von den Kugeln 20 weg
weisenden radial äußeren Bereich 19a auf,
der eine Verzahnung 19b trägt, die mit einer Gegenverzahnung 21a eines
mit der Antriebswelle A sowohl axial als auch in Umfangsrichtung
fest verbundenen Bauteils 21 zusammenwirkt. Die Verzahnung 19b und
Gegenverzahnung 21a sind dabei in bezug aufeinander derart
ausgebildet, daß eine
axiale Verlagerung zwischen den Bauteilen 19 und 21 möglich ist.
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Die
Bauteile des Drehmomentfühlers 14 begrenzen
zwei Druckräume 22, 23.
Der Druckraum 22 ist durch ein mit der Antriebswelle A
starr verbundenes ringförmiges
Bauteil 24 sowie durch von der Kurvenscheibe 19 gebildete
bzw. getragene Bereiche bzw. Bauteile 25, 26 begrenzt.
Der ringförmige Druckraum 23 ist
praktisch radial außerhalb
des ringförmigen
Druckraumes 22, jedoch axial gegenüber letzterem versetzt angeordnet.
Begrenzt wird der zweite Druckraum 23 ebenfalls durch das
ringförmige Bauteil 24 sowie
durch das mit letzterem fest verbundenen hülsenartigen Bauteil 21 und
weiterhin durch das mit der Kurvenscheibe 19 fest verbundene
ringförmige
Bauteil 25, das axial verlagerbar ist und kolbenähnlich wirkt.
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Die
den Drehmomentfühler 14 und
das Kegelscheibenpaar 1 tragende Eingangswelle A ist drehmomentfühlerseitig über ein
Nadellager 27 und auf der dem Momentenfühler 14 abgewandten
Seite des Kegelscheibenpaares 1 über ein die axialen Kräfte aufnehmendes
Kugellager 28 und ein für
die radialen Kräfte
vorgesehenes Rollenlager 29 in einem Gehäuse 30 gelagert.
Die das Abtriebsscheibenpaar 2 aufnehmende Abtriebswelle
B ist an ihrem den Stellgliedern 5 und 11 benachbarten
Ende über
ein Zweifachkegelrollenlager 31, das sowohl Radialkräfte als
auch die in beiden Axialrichtungen auftretenden Axialkräfte abfängt, und
auf der den Stellgliedern 5, 11 abgekehrten Seite
des Scheibenpaares 2 über ein
Rollenlager 32 im Gehäuse 30 gelagert.
Die Abtriebswelle B trägt
an ihrem den Stellgliedern 5, 11 abgewandten Ende
ein Kegelzahnrad 33, das z.B. mit einem Differential in
Wirkverbindung steht.
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Zur
Erzeugung des über
den Drehmomentfühler 14 zumindest
momentabhängig
modulierten Druckes, der für
die Verspannung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes erforderlich
ist, ist eine Pumpe 34 vorgesehen, die über einen in der Antriebswelle
A eingebrachten zentralen Kanal 35, der in wenigstens einen
radialen Kanal 36 mündet,
mit dem Druckraum 22 des Drehmomentfühlers 14 in Verbindung
steht. Die Pumpe 34 ist weiterhin über eine Verbindungsleitung 37 mit
der Druckkammer 6 der Kolben-/Zylindereinheit 5 am
zweiten Scheibenpaar 2 verbunden. Die Verbindungsleitung 37 mündet in
einen in der Abtriebswelle B vorgesehenen zentralen Kanal 38,
der wiederum über
wenigstens einen radial verlaufenden Kanal 39 mit der Druckkammer 6 verbunden
ist.
-
Der
Druckraum 22 des Drehmomentfühlers 14 ist über den
gegenüber
dem Schnitt gemäß 1 in
Umfangsrichtung versetzten und daher strichliert dargestellten Kanal 40 mit
der Druckkammer 9 der Kolben-/Zylindereinheit 4 verbunden.
Der Kanal 40 ist in das mit der Welle A starr verbundene
ringförmige
Bauteil 24 eingebracht. Über den Kanal 40 ist
also stets eine Verbindung zwischen dem ersten Druckraum 22 und
der Druckkammer 9 vorhanden. In der Antriebswelle A ist
weiterhin wenigstens ein Abflußkanal 41 vorgesehen,
der mit dem Druckraum 22 in Verbindung steht bzw. in Verbindung
bringbar ist und dessen Abflußquerschnitt
in Abhängigkeit
zumindest des übertragenen
Drehmomentes veränderbar
ist. Der Abflußkanal 41 mündet in
eine zentrale Bohrung 42 der Welle A, die wiederum mit
einer Leitung verbunden sein kann, über die das aus dem Drehmomentfühler 14 abfließende Öl, z.B.
zur Schmierung von Bauteilen, an die entsprechende Stelle geleitet werden
kann. Die axial bewegbaren Rampen – bzw. Kurvenscheibe 19,
welche axial verschiebbar auf der Antriebswelle A gelagert ist,
bildet mit dem inneren Bereich 26a einen mit dem Abflußkanal 41 zusammenwirkenden
Schließbereich,
der in Abhängigkeit zumindest
des anstehenden Drehmomentes den Abflußkanal 41 mehr oder
weniger verschließen
kann. Der Schließbereich 26a bildet
also in Verbindung mit dem Abflußkanal 41 ein Ventil
bzw. eine Drosselstelle. Zumindest in Abhängigkeit des zwischen den beiden
Scheiben 18, 19 anstehenden Drehmoments wird über die
als Steuerkolben wirksame Scheibe 19 die Abflußöffnung bzw.
der Abflußkanal 41 entsprechend
geöffnet
oder geschlossen, wodurch ein wenigstens dem anstehenden Moment
entsprechender, durch die Pumpe 34 aufgebrachter Druck
zumindest in dem Druckraum 22 erzeugt wird. Da der Druckraum 22 mit
der Druckkammer 9 und über
die Kanäle bzw.
Leitungen 35, 36, 37, 38 und 39 auch
mit der Druckkammer 6 in Verbindung steht, wird auch in
diesen Kammern 9, 6 ein entsprechender Druck erzeugt.
-
Aufgrund
der Parallelschaltung der Kolben-/Zylindereinheiten 4, 5 mit
den Kolben-/Zylindereinheiten 10, 11 werden die
durch den vom Drehmomentfühler 14 gelieferten
Druck auf die axial verlagerbaren Scheiben 1a, 2a erzeugten
Kräfte
hinzuaddiert zu den Kräften,
welche auf diese Scheiben 1a, 2a einwirken infolge
des in den Kammern 12, 13 vorhandenen Druckes
für die
Einstellung der Übersetzung
des Getriebes.
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Die
Versorgung mit Druckmittel der Druckkammer 12 erfolgt über einen
in der Welle A vorgesehenen Kanal 43, der über eine
radiale Bohrung 44 mit einer in die Welle A eingebrachten
Ringnut 45 in Verbindung steht. Von der Ringnut 45 geht
wenigstens ein in das ringförmige
Bauteil 24 eingebrachter Kanal 46 aus, der eine
Verbindung herstellt mit dem in das hülsenförmige Bauteil 21 eingebrachten
radialen Durchlaß 47,
der in die Druckkammer 12 mündet. In ähnlicher Weise wird auch die
Druckkammer 13 mit Öl
versorgt, und zwar über
den um den Kanal 38 gelegten Kanal 48, der über radial
verlaufende Verbindungskanäle 49 mit
der Druckkammer 13 kommuniziert. Die Kanäle 43 und 48 werden
von einer gemeinsamen Druckquelle unter Zwischenschaltung wenigstens
eines Ventils 50 über
Verbindungsleitungen 51, 52 versorgt. Die mit
dem Ventil 50 bzw. dem Ventilsystem 50 in Verbindung
stehende Druckquelle 53 kann durch eine separate Pumpe
gebildet sein oder aber auch durch die bereits vorhandene Pumpe 34,
wobei dann ein entsprechendes Volumen- bzw. Druckverteilungssystem 54,
das mehrere Ventile umfassen kann, erforderlich ist. Diese Alternativlösung ist
strichliert dargestellt.
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Der
bei Druckbeaufschlagung wirkungsmäßig parallel mit dem Druckraum 22 geschaltete Druckraum 23 ist
in der in der oberen Hälfte
der Darstellung des Kegelscheibenpaares 1 gezeigten relativen
Lage der einzelnen Bauteile von einer Druckmittelversorgung getrennt,
und zwar, weil die mit dem Druckraum 23 in Verbindung stehenden
Kanäle
bzw. Bohrungen 55, 56, 57, 58, 59, 60 nicht
mit einer Druckmittelquelle, wie insbesondere der Pumpe 34, in
Verbindung stehen. Aufgrund der Position der axial verlagerbaren
Scheibe 1a ist die radiale Bohrung 60 voll geöffnet, so
daß der
Raum 23 druckmäßig voll entlastet
ist. Die infolge des zu übertragenden
Drehmomentes vom Drehmomentfühler
auf die Nocken bzw. Kurvenscheibe 19 ausgeübte Axialkraft
wird lediglich über
das sich im Druckraum 22 aufbauende Druckölpolster
abgefangen. Dabei ist der im Druckraum 22 anstehende Druck
um so höher
je größer das
zu übertragende
Drehmoment ist. Dieser Druck wird, wie bereits erwähnt, über die
als Drosselventil wirksamen Bereiche 26a und Abflußbohrung 41 gesteuert.
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Bei
einer Übersetzungsänderung
ins Schnelle wird die Kegelscheibe 1a nach rechts in Richtung der
Kegelscheibe 1b verlagert. Dies bewirkt am Kegelscheibenpaar 2,
daß die
Kegelscheibe 2a sich von der axial festen Kegelscheibe 2b axial
entfernt. Wie bereits erwähnt,
sind in den oberen Hälften
der Darstellungen der Kegelscheibenpaare 1, 2 die
Relativstellungen zwischen den Scheiben 1a, 1b und 2a, 2b dargestellt,
welche der Extremposition für
eine Übersetzung
ins Langsame entspricht, wohingegen in den unteren Hälften dieser
Darstellungen die Relativpositionen zwischen den entsprechenden
Scheiben 1a, 1b und 2a, 2b gezeigt
sind, die der anderen Extremstellung der Scheiben 1a, 1b und 2a, 2b relativ
zueinander für
eine Übersetzung
ins Schnelle entsprechen.
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Um
von dem in den oberen Hälften
der Darstellungen der Kegelscheibenpaare 1, 2 gezeigten Übersetzungsverhältnis überzugehen
in das in den entsprechenden unteren Hälften gezeigte Übersetzungsverhältnis wird
durch entsprechende Steuerung des Ventils 50 die Druckkammer 12 entsprechend
befüllt
und die Druckkammer 13 entsprechend entleert bzw. im Volumen
verringert.
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Die
axial verlagerbaren Kegelscheiben 1a, 2a sind
mit der ihnen zugeordneten Welle A bzw. B jeweils über eine
Verbindung 61, 62 mittels Verzahnungen drehfest
gekoppelt. Die durch eine Innenverzahnung an den Scheiben 1a, 2a und
eine Außenverzahnung
an den Wellen A und B gebildeten drehfesten Verbindungen 61, 62 ermöglichen
eine axiale Verlagerung der Scheiben 1a, 2a auf
der entsprechenden Welle A, B.
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Die
in der oberen Hälfte
der Darstellung des antreibenden Scheibenpaares 1 strichpunktiert
dargestellte Stellung der axial verlagerbaren Scheibe 1a und
der Kette 3 entspricht der höchstmöglichen Übersetzung des Getriebes ins
Schnelle. Der strichpunktiert dargestellten Position der Kette 3 des
Scheibensatzes 1 ist die voll ausgezogene Darstellung der Kette 3 des
Scheibensatzes 2 zugeordnet.
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Die
in der unteren Hälfte
der Darstellung des getriebenen Scheibensatzes 2 strichpunktiert
dargestellte Position der axial verlagerbaren Kegelscheibe 2a und
der Kette 3 entspricht der größtmöglichen Übersetzung des Getriebes ins
Langsame. Dieser Position der Kette 3 ist die in der oberen
Hälfte
der Darstellung des ersten Scheibensatzes 1 voll ausgezogen
dargestellte Position der Kette zugeordnet.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen
die Scheiben 1a, 2a radial innen Zentrierbereiche 63, 64 bzw. 65, 66, über die
sie unmittelbar auf der entsprechenden Welle A bzw. B aufgenommen bzw.
zentriert sind. Die praktisch spielfrei auf der Mantelfläche der
Welle A aufgenommenen Führungsbereiche 63, 64 der
axial verlagerbaren Scheibe 1a bilden in Verbindung mit
den Kanälen 59, 60 Ventile,
wobei die Scheibe 1a in bezug auf die Kanäle 59, 60 praktisch
als Ventilschieber dient. Bei einer Verlagerung der Scheibe 1a aus
der in der oberen Hälfte
der Darstellung des Scheibensatzes 1 gezeigten Position
nach rechts, wird nach einer bestimmten Wegstrecke der Kanal 60 mit
zunehmendem Axialweg der Scheibe 1a durch den Führungsbereich 64 allmählich verschlossen.
Das bedeutet also, daß der Führungsbereich 64 radial über dem
Kanal 60 zu liegen kommt. In dieser Lage ist auch der Kanal 59 radial
nach außen
hin durch die Kegelscheibe 1a verschlossen, und zwar durch
den Führungsbereich 63. Bei
Fortsetzung der axialen Verlagerung der Scheibe 1a in Richtung
der Scheibe 1b bleibt der Kanal 60 verschlossen,
wohingegen die Scheibe 1a bzw. deren Steuer- bzw. Führungsbereich 63 den
Kanal 59 allmählich öffnet. Dadurch
wird über
den Kanal 59 eine Verbindung zwischen der Druckkammer 9 der Zylinder-/Kolbeneinheit 4 und
dem Kanal 58 hergestellt, wodurch wiederum über die
Kanäle 57, 56 und 55 eine
Verbindung zum Druckraum 23 hergestellt wird. Da der Kanal 60 praktisch
geschlossen ist und nun eine Verbindung zwischen der Druckkammer 9 und
den beiden Druckräumen 22 und 23 vorhanden ist,
stellt sich in den beiden Druckräumen 22, 23 und in
der Druckkammer 9 und somit auch in der über den Kanal 35 und
die Leitungen 37, 38 mit diesen wirkungsmäßig verbundenen
Kammer 6 – abgesehen von
den im Übertragungsweg
eventuell vorhandenen geringen Verlusten – praktisch der gleiche Druck
ein. Durch die übersetzungsabhängige Verbindung
zwischen den beiden Druckräumen 22 und 23 ist
die axial wirksame Fläche
des im Drehmomentfühler 14 vorhandenen
Druckmittelpolsters vergrößert worden, und
zwar, weil die axial wirksamen Flä chen der beiden Druckräume 22, 23 wirkungsmäßig sich
addieren. Diese Vergrößerung der
axial wirksamen Abstützfläche bewirkt,
daß bezogen
auf ein gleiches Drehmoment der vom Drehmomentfühler aufgebaute Druck praktisch
proportional zur Flächenzunahme verringert
ist, was wiederum bedeutet, daß auch
in den Druckkammern 9 und 6 ein entsprechend reduzierter
Druck anliegt. Es kann also mittels des erfindungsgemäßen Drehmomentfühlers 14 auch
eine der drehmomentabhängigen
Modulierung des Druckes überlagerte übersetzungsabhängige Modulierung
des Druckes erzeugt werden. Der dargestellte Drehmomentfühler 14 ermöglicht praktisch
eine zweistufige Modulierung des Druckes bzw. des Druckniveaus.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die beiden Kanäle 59, 60 in
bezug zueinander und zu den mit diesen zusammenwirkenden Bereichen 63, 64 der
Scheibe 1a derart angeordnet bzw. ausgebildet, daß die Umschaltung
von dem einen Druckraum 22 auf beide Druckräume 22 und 23 und umgekehrt
bei einem Übersetzungsverhältnis von
ca. 1:1 des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes erfolgt. Wie bereits
angedeutet, kann jedoch eine derartige Umschaltung aufgrund der
konstruktiven Ausführung
nicht schlagartig erfolgen, so daß es einen Übergangsbereich gibt, bei dem
der Abflußkanal 60 zwar
bereits geschlossen ist, der Verbindungskanal 59 jedoch
noch keine Verbindung mit der Druckkammer 9 aufweist. Um
in diesem Übergangsbereich
die Funktion des Getriebes bzw. des Drehmomentfühlers 14 zu gewährleisten,
wofür eine
axiale Verlagerungsmöglichkeit
der Kurvenscheibe 19 sicherstellt sein muß, sind
Ausgleichsmittel vorgesehen, die eine Volumenänderung des Druckraumes 23 ermöglichen, so
daß der
Drehmomentfühler 14 pumpen
kann, was bedeutet, daß die
Zylinderbauteile und die Kolbenbauteile des Drehmomentfühlers 14 axial
zueinander sich bewegen können.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
diese Ausgleichsmittel durch eine Zungen- bzw. Lippendichtung 67 gebildet,
die in einer radialen Nut des ringförmigen Bauteils 24 aufgenommen
ist und mit der inneren Zylinderfläche des Bauteils 25 zusammenwirkt,
um die beiden Druckräume 22, 23 in
bezug aufeinander abzudichten. Der Dichtungsring 67 ist
dabei derart ausgebildet und angeordnet, daß dieser nur in einer axialen
Richtung absperrt bzw. einen Druckausgleich zwischen den beiden
Kammern 22 und 23 verhindert, wohingegen in die
andere axiale Richtung zumindest bei Vorhandensein eines positiven
Differenzdruckes zwischen dem Druckraum 23 und dem Druckraum 22 ein Druckausgleich
bzw. eine Durchströmung
des Dichtringes 67 möglich
ist. Der Dichtungsring 67 wirkt also ähnlich wie ein Rückschlagventil,
wobei eine Strömung
von dem Druckraum 22 in den Druckraum 23 verhindert
wird, jedoch ein Durchströmen
der durch den Dichtungsring 67 gebildeten Dichtungsstelle
bei einem gewissen Überdruck
im Druckraum 23 gegenüber
dem Druckraum 22 möglich
ist. Bei einer Bewegung der Kurvenscheibe 19 nach rechts
kann also Druckflüssigkeit
vom verschlossenen Druckraum 23 in den Druckraum 22 fließen. Bei
einer darauf folgenden Bewegung der Kurvenscheibe 19 nach
links kann im Druckraum 23 zwar ein Unterdruck entstehen
und sich gegebenenfalls gar Luftbläschen innerhalb des Öls bilden.
Dies ist jedoch für
die Funktion des Drehmomentfühlers
bzw. des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes nicht schädlich.
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Anstatt
der rückschlagventilähnlich wirkenden
Dichtung 67 könnte
auch ein zwischen den beiden Druckräumen 22, 23 wirksames
Rückschlagventil
vorgesehen werden, das in dem ringförmigen Bauteil 24 installiert
wäre. Es
könnte
dann eine in beide axiale Richtungen wirksame Abdichtung 67 Verwendung
finden. Weiterhin könnte
ein derartiges Rückschlagventil
auch derart angeordnet werden, daß dieses zwischen den beiden
Kanälen 35 und 58 wirksam
ist. Das Rückschlag ventil
muß dabei
derart angeordnet sein, daß ein
Volumenstrom von dem Druckraum 23 in Richtung des Druckraumes 22 möglich ist,
in umgekehrter Richtung das Rückschlagventil
jedoch sperrt.
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Aus
der vorausgegangenen Funktionsbeschreibung geht hervor, daß praktisch über den
gesamten Teilbereich des Übersetzungsbereiches,
in dem das Getriebe ins Langsame übersetzt (underdrive), die
durch die an den Scheiben 18, 19 vorgesehenen
Kugelrampen erzeugte Axialkraft lediglich durch die vom Druckraum 22 gebildete,
axial wirksame Fläche
abgestützt
wird, wohingegen praktisch über
den gesamten Teilbereich des Übersetzungsbereiches,
in dem das Getriebe ins Schnelle übersetzt (overdrive), die durch
die Kugelrampen auf die Scheibe 19 erzeugte Axialkraft
durch beide axial wirksame Flächen
der Druckräume 22, 23 abgefangen
wird. Somit ist, bezogen auf ein gleiches Eingangsmoment, bei einer Übersetzung
des Getriebes ins Langsame der vom Drehmomentfühler erzeugte Druck höher als
derjenige, der vom Drehmomentfühler 14 erzeugt
wird bei einer Übersetzung
des Getriebes ins Schnelle. Wie bereits erwähnt, ist das dargestellte Getriebe
derart ausgelegt, daß der
Umschaltpunkt, der eine Verbindung oder eine Trennung zwischen den
beiden Druckräumen 22, 23 bewirkt,
im Bereich einer Getriebeübersetzung
von ca. 1:1 liegt. Durch entsprechende Anordnung und Ausgestaltung
der Kanäle 59, 60 und
der mit diesen zusammenwirkenden Bereiche 63, 64 der
Kegelscheibe 1a kann jedoch der Umschaltpunkt bzw. der
Umschaltbereich innerhalb des Gesamtübersetzungsbereiches des Kegelscheibengetriebes
entsprechend verlagert werden.
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Die
Verbindung bzw. Trennung zwischen den beiden Druckräumen 22, 23 kann
auch über
ein hierfür
vorgesehenes spezielles Ventil erfolgen, das im Bereich eines die
beiden Druckräume 22, 23 verbindenden
Kanals angeordnet sein kann, wobei dieses Ventil darüber hinaus
nicht unmittelbar über
die Scheibe 1a oder 2a betätigbar sein muß, sondern z.B.
von einer äußeren Energiequelle
betätigbar
sein kann. Hierfür
kann z.B. ein elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbares
Ventil Verwendung finden, das in Abhängigkeit des Übersetzungsverhältnisses
bzw. einer Übersetzungsänderung
des Getriebes schaltbar sein kann. Es kann z.B. ein sogenanntes
3/2-Ventil Verwendung finden, das eine Verbindung oder Trennung
zwischen den beiden Druckräumen 22, 23 bewirkt.
Es können
jedoch auch Druckventile Verwendung finden. Ein entsprechendes Ventil
könnte
im Bereich einer die beiden Kanäle 35 und 58 verbindenden
Leitung vorgesehen werden, wobei dann die beiden Kanäle 59 und 60 verschlossen
bzw. nicht vorhanden sind. Das entsprechende Ventil ist derart geschaltet
bzw. angeschlossen, daß bei
getrennten Druckräumen 22, 23 der Druckraum 23 über das
Ventil druckentlastet ist. Hierfür
kann das Ventil mit einer in den Ölsumpf zurückführenden Leitung verbunden sein.
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Bei
Verwendung eines von außen
steuerbaren Ventils kann dieses auch noch in Abhängigkeit anderer Parameter
betätigbar
sein. So kann dieses Ventil beispielsweise auch in Abhängigkeit
von im Antrieb auftretenden Drehmomentstößen betätigbar sein. Dadurch kann beispielsweise
ein Durchrutschen der Kette zumindest bei bestimmten Betriebszuständen bzw. Übersetzungsbereichen
des Kegelscheibengetriebes vermieden bzw. wenigstens reduziert werden.
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Bei
der in 1 bzw. 1a dargestellten Konstruktion
ist der Drehmomentfühler 14 antriebsseitig
und der axial verlagerbaren Kegelscheibe 1a benachbart
angeordnet. Der Drehmomentfühler 14 kann
jedoch im Drehmomentfluß an
einer beliebigen Stelle vorgesehen und entsprechend adaptiert werden.
So kann ein Drehmomentfühler 14,
wie an sich bekannt, auch abtriebsseitig, z.B. auf der Ab triebswelle
B, vorgesehen werden. Ein derartiger Drehmomentfühler kann dann – in ähnlicher
Weise wie der Drehmomentfühler 14 – der axial
verlagerbaren Kegelscheibe 2a benachbart sein. Auch können, wie
an sich auch bekannt, mehrere Drehmomentfühler Verwendung finden. So
kann z.B. sowohl antriebsseitig als auch abtriebsseitig ein entsprechender
Drehmomentfühler
angeordnet werden.
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Auch
kann der erfindungsgemäße Drehmomentfühler
14 mit
wenigstens zwei Druckräumen
22,
23 mit
anderen an sich bekannten Maßnahmen
zur drehmomentabhängigen
und/oder übersetzungsabhängigen Druckmodulierung
kombiniert werden. So könnten
beispielsweise die Wälzkörper
20, ähnlich wie
dies in der
DE-OS 42 34 294 beschrieben
ist, in Abhängigkeit
einer Übersetzungsänderung
in radialer Richtung entlang der mit diesen zusammenwirkenden Abwälzrampen
bzw. Abwälzbahnen
verlagerbar sein.
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Bei
der beschriebenen Ausführungsform
gemäß 1 ist
die Druckkammer 6 mit dem Drehmomentfühler 14 verbunden.
Es kann jedoch auch die äußere Druckkammer 13 mit
dem vom Drehmomentfühler 14 gelieferten
Druck beaufschlagt werden, wobei dann die innere Druckkammer 6 zur Übersetzungsänderung
dient. Hierfür
ist es lediglich erforderlich, die Anschlüsse der beiden Leitungen 52 und 37 am
zweiten Scheibensatz 2 alternieren bzw. gegenseitig auszutauschen.
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Bei
der Ausführungsform
des Drehmomentfühlers 14 gemäß 1 sind
die diesen bildenden Teile weitgehend aus Blech hergestellt. So
können insbesondere
die Kurvenscheiben 18 und 19 als Blechformteil,
z.B. durch Prägen,
hergestellt werden.
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In 2 ist
ein Kegelscheibenpaar 101 dargestellt, das vorzugsweise
das antriebsseitige Scheibenpaar eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes
bildet. Der Drehmomentfühler 114 ist
der axial festen Kegelscheibe 101b benachbart. Der Drehmomentfühler 114 besitzt
wiederum zwei Kurven- bzw. Rampenscheiben 118, 119,
zwischen denen Spreizkörper
in Form von kugelförmigen
Abwälzkörpern 120 vorgesehen
sind. Die axial feststehenden Auflauframpen sind unmittelbar an
der Kegelscheibe 101b angeformt, so daß diese gleichzeitig die Kurvenscheibe 118 bildet.
Die axial feststehenden Auflauframpen können jedoch auch durch ein
eigenes Bauteil gebildet sein, welches sich axial an der Kegelscheibe 101b abstützt und
mit dieser drehfest ist. Das zu übertragende
Drehmoment wird über
das Antriebszahnrad 115 in den Drehmomentfühler 114 eingeleitet.
Das Antriebszahnrad 115 wird von einem durch einen Motor
angetriebenes Zahnrad 115a angetrieben. Das Zahnrad 115 ist über ein
Kugellager 116 auf der Welle A gelagert. Die Welle A ist
in einem Gehäuse 130 über Lager 127 und 128 verdrehbar
gelagert. Die sich an der axial festen Kegelscheibe 101b axial
abstützende
Kurvenscheibe 119 ist mit dem Antriebszahnrad 115 über eine
Verzahnungsverbindung 140 drehfest, jedoch mit einer axialen Verlagerungsmöglichkeit
verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verzahnungsverbindung 140 durch
eine keilwellenartige Verbindung bzw. kerbverzahnungsähnliche
Verbindung gebildet. Die Verzahnungsverbindung 140 umfaßt eine
vom Antriebszahnrad 115 getragene Außenverzahnung, welche mit einer
an der Kurvenscheibe 119 vorgesehenen Innenverzahnung in
Eingriff steht. Der Drehmomentfühler 114 besitzt
wiederum wenigstens zwei Druckräume 122, 123,
die übersetzungsabhängig miteinander
verbindbar und voneinander trennbar sind und die bezüglich ihrer
Wirkungsweise mit den im Zusammenhang mit 1 beschriebenen
Druckräumen 22, 23 zu
vergleichen sind. Die Druckräume 122 und 123 sind
von einem mit der Antriebswelle A fest verbundenen ringartigen Bauteil 124 sowie
von Bereichen der Kurvenscheibe 119 gebildet.
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Ähnlich wie
dies in Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde, wird auch
der Drehmomentfühler 114 von
einer Pumpe mit unter Druck stehendem Öl versorgt. Hierfür besitzt
die Welle A einen zentralen Kanal 135, der über einen
radialen Kanal 136 mit dem Druckraum 122 verbunden
ist. Von dem zentralen Kanal 135 geht ein weiterer radialer
Kanal 140A aus, der mit der Druckkammer 109 der
Kolben-/Zylindereinheit 104 in Verbindung steht. Über die
Kanäle 135, 136 und 140A sind
also der Druckraum 122 und die Druckkammer 109 unmittelbar
miteinander verbunden, so daß in
der Druckkammer 109 stets der gleiche Druck vorhanden ist
wie in dem Druckraum 122. Parallel zu der Kolben-/Zylindereinheit 104 ist
eine Kolben-/Zylindereinheit 110 geschaltet, welche eine
Druckkammer 112 begrenzt. Die Funktion und Wirkungsweise
der Kolben-/Zylindereinheiten 104 und 110 entsprechen
den im Zusammenhang mit 1 in Verbindung mit den Kolben-/Zylindereinheiten 4 und 10 beschriebenen.
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Die
axial verlagerbare Rampen- bzw. Kurvenscheibe 119 bildet
mit einem inneren Bereich 126a in Verbindung mit einem
Abflußkanal 141 eine Drosselstelle,
die in Abhängigkeit
des zu übertragenden
Drehmomentes mehr oder weniger geschlossen oder geöffnet wird.
Dadurch stellt der Drehmomentfühler 114 einen
die Drehmomentübertragung
sicherstellenden Druck ein.
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Die
Verbindung zwischen den beiden Druckräumen 122 und 123 erfolgt
in ähnlicher
Weise, wie dies im Zusammenhang mit den Druckräumen 22 und 23 gemäß 1 beschrieben
wurde. Es sind wiederum Kanäle
bzw. Bohrungen 155, 156, 157, 158, 159 und 160 vorgesehen,
die axial oder radial verlaufen und in Abhängigkeit der eingestellten Übersetzung
die beiden Druckräume 122, 123 entweder voneinander
getrennt halten oder miteinander verbinden, und zwar in ähnlicher
Weise, wie dies im Zusammenhang mit den Druckräumen 22, 23 gemäß 1 beschrieben
wurde. Die axial verlagerbare Kegelscheibe 101a bildet
also wiederum in Verbindung mit den Kanälen 159, 160 ein
Ventil, wobei bezüglich
der Ventilfunktion die Scheibe 101a den Schieber bildet. Der Übergangsbereich
bzw. der Umschaltpunkt ist wiederum durch die relative Anordnung
der Kanäle 160, 159 untereinander
sowie in bezug auf die durch die Scheibe 101 getragenen
bzw. gebildeten Steuerkanten bzw. -bereiche 163, 164 definiert.
Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 2 wird
der zweite Druckraum 123 durch eine Verbindung mit der
Druckkammer 109 wirkungsmäßig parallel geschaltet zu dem
Druckraum 122.
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In 2 ist
ein Rückschlagventil 168 vorgesehen,
welches im Übergangsbereich
die Ausgleichsfunktion der Dichtung 67 gemäß 1 übernimmt.
Das Rückschlagventil 168 gewährleistet,
daß im Übergangsbereich
bzw. während
der Umschaltphase von einem Druckraum 122 auf beide Druckräume 122, 123 und
umgekehrt ein Druckausgleich bzw. eine Durchströmung vom Kanal 158 in
Richtung des Kanales 135 ermöglicht ist. Es wird also über das Rückschlagventil 168 eine
Strömung
vom Druckraum 122 in Richtung des Druckraumes 123 verhindert, wohingegen
bei einem gewissen Überdruck
im Druckraum 123 gegenüber
dem Druckraum 122 eine Durchströmung in Richtung des Druckraumes 122 möglich ist.
Das Kegelscheibenpaar 101 ist über die Kette 103, ähnlich wie
dies in Verbindung mit 1 beschrieben wurde, mit einem
weiteren Kegelscheibenpaar verbunden.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 2 sind der
Fühler 114 und
die bewegliche Kegelscheibe 101a axial räumlich getrennt
und über
eine hydraulische Verbin dung 135 miteinander wirkungsmäßig gekoppelt.
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In 3 ist
lediglich die axial verlagerbare Kegelscheibe 201a eines
Kegelscheibenpaares dargestellt, wobei in der oberen und unteren
Hälfte
der 3 die beiden axialen Extremstellungen der Kegelscheibe 201a dargestellt
sind.
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Die
axial verlagerbare Kegelscheibe 201a ist mit der Antriebswelle
A, z.B. über
eine Keilwellenverzahnung 261, drehfest, jedoch axial verlagerbar
verbunden. Der Drehmomentfühler 214 ist ähnlich wie
in 1 axial zwischen einem Antriebszahnrad 215 und
der verlagerbaren Kegelscheibe 201a angeordnet. Das Antriebszahnrad 215 ist über einen
Formschluß bzw.
eine Verzahnung 217 drehfest mit der axial verlagerbaren
Kurvenscheibe 219 des Drehmomentfühlers 214 verbunden,
und zwar ähnlich,
wie dies im Zusammenhang mit 2 beschrieben
wurde. Die axial feste Kurvenscheibe 218 stützt sich
axial an dem inneren fest auf der Welle A aufgenommenen Lagerring 216a ab. Über das
Kugellager 216 ist das Antriebszahnrad 215 auf
der Welle A gelagert.
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Zwischen
einem fest bzw. starr auf der Welle A vorgesehenen ringförmigen Bauteil 224 und
der Kegelscheibe 201a ist eine mit dem vom Drehmomentfühler 214 eingestellten
Druck beaufschlagbare Kammer 209 sowie eine zur Übersetzungseinstellung
bestimmte Kammer 212 gebildet. Im Gegensatz zu einer Ausführungsform
gemäß 1 oder 2 ist
bei 3 die über
den Drehmomentfühler 214 druckbeaufschlagbare
Kammer 209 radial außerhalb der
Kammer 212 zur Übersetzungsänderung
angeordnet bzw. die Kammer 209 befindet sich auf einem größeren Durchmesserbereich
als die Kammer 212.
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Die
Bauteile des Drehmomentfühlers 214 begrenzen
wiederum zwei Druckräu me 222, 223, wobei
der Druckraum 222 bei Übertragung
eines Drehmomentes stets unter Druck steht. Der Druckraum 222 ist
begrenzt durch die mit der Welle A drehfest verbundenen ringförmigen Bauteile 218, 224 und dem
axial zwischen diesen angeordneten, auf der Welle A verdrehbar gelagerten
ringförmigen
Bauteil 225, welches gleichzeitig die axial verlagerbare
Kurvenscheibe 219 bildet. Die Bauteile 218, 224 und 225 haben
axial sich erstreckende Bereiche, die ineinander geschachtelt sind,
um die Druckräume 222, 223 zu
bilden. Zwischen den axial ineinander geschachtelten, in bezug aufeinander
axial verlagerbaren Bereichen der Bauteile 218, 224 und
des Bauteils 225 sind Dichtungsringe vorgesehen.
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Der
Druckraum 222 ist in zwei Teilräume 222a, 222b,
die über
eine Verbindungsbohrung 225a miteinander verbunden sind,
gebildet. Der Teildruckraum 222b ist axial zwischen dem
ringartigen Bauteil 225 bzw. der axial verlagerbaren Kurvenscheibe 219 und
der Kurvenscheibe 218 gebildet, wohingegen der Teildruckraum 222a axial
zwischen dem ringartigen Bauteil 224 und der axial verlagerbaren
Kurvenscheibe 219 angeordnet ist. Die Teilräume 222a und 222b sind
also axial beidseits der Kurvenscheibe 219 vorgesehen.
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Wie
aus 3 ersichtlich ist, besitzt der Teildruckraum 222a eine
größere radiale
Wirkfläche
als der Teildruckraum 222b, so daß aufgrund der Flächendifferenz
eine axiale Verlagerkraft auf die Kurvenscheibe 219 ausgeübt werden
kann. Diese Axialkraft verspannt die Kugeln 220 axial zwischen
den Kurvenscheiben 218, 219. Das zumindest in
Abhängigkeit
des anstehenden Drehmomentes den Druck wenigstens im Druckraum 222 bestimmende
Drosselventil 270 ist durch einen mit der Welle A bzw.
mit dem Bauteil 224 axial fest verbundenen Vorsprung bzw.
Stift 271, der in eine in der axial verlagerbaren Kurvenscheibe 219 vorgesehene
Bohrung 272 eintaucht, gebildet. Die Bohrung 272 mündet in
den Teildruckraum 222b. Von der axialen Bohrung 272 geht eine
radiale Bohrung bzw. ein Abflußkanal 273 aus. In
Abhängigkeit
des anstehenden Drehmomentes wird der Abflußkanal 273 durch den
Stift 271 mehr oder weniger verschlossen. wobei die Querschnittsverringerung
des Abflusses um so größer wird,
je größer das
anstehende Drehmoment ist. Es bildet sich also im Druckraum 222 ein Ölpolster,
welches die zur Drehmomentübertragung
erforderliche Axialkraft auf die Kurvenscheibe 219 ausübt. Der
im Druckraum 222 anstehende Druck wird über zumindest einen Verbindungskanal 240 an
das in der Druckkammer 209 vorhandene Druckmedium, wie Öl, übertragen.
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Der
in die Bohrung 272 eintauchende Stift 271 ist
an seinem freiliegenden Endbereich bzw. an seinem dem ringförmigen Bauteil 224 zugewandten Endbereich
derart gehaltert und positioniert, daß in axialer Richtung eine
spielfreie Halterung, in radialer Richtung jedoch eine gewisse Verlagerungsmöglichkeit
des Stiftes gewährleistet
ist. Durch die radiale begrenzte Verlagerungsmöglichkeit kann sich der Stift 271 bei
der Montage einwandfrei auf die Bohrung 272 einzentrieren,
so daß ein
Verkanten nicht auftritt. Zur axialen Festlegung wird der am entsprechenden Endbereich
angeformte radiale Bereich bzw. Kopf 271a mittels eines
Kraftspeichers in Form einer Tellerfeder 274 axial gegen
eine Schulter 275 verspannt. Diese Verspannung gewährleiset
auch eine radiale Halterung, wobei jedoch entgegen der Einspannungkraft
sich der Stift 271 zumindest geringfügig in radialer Richtung verlagern
kann. Zur übersetzungsabhängigen Verbindung
und Trennung der beiden Druckräume 222 und 223 ist
zumindest ein exzentrisch liegendes Umschaltventil 276 vorgesehen.
Das Ventil 276 besitzt ein Gehäuseteil 277 sowie
einen darin aufgenommenen axial verlagerbaren Schieber 278.
Der Schieber 278 ist mit der axial verlagerbaren Kegelscheibe 201a fest verbunden,
wohingegen das Gehäuseteil 277 von
dem auf der Welle A fest angeordneten ringförmigen Bauteil 224 getragen
wird. Bei der in 3 in der oberen Hälfte dargestellten
Position der Kegelscheibe 201a, welche einer Übersetzung
ins Langsame entspricht, ist der Druckraum 223 druckentlastet,
und zwar über
den Kanal 255 und den Kanal 260, die über das
Ventil 276 miteinander verbunden sind. Hierfür hat das
Ventil 276 eine Verbindung 256 mit dem Kanal 255 und 257 mit
dem Kanal 260.
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Bei
einer Verlagerung der Kegelscheibe 201a nach rechts in
Richtung der in der unteren Hälfte
der 3 gezeigten Position verschließt nach einem bestimmten Weg
der Steuerbereich 278a des Schiebers 278 zunächst die
Verbindungsöffnung 256.
Bei Fortsetzung der Verschiebung der Scheibe 201a nach
rechts wird die Verbindungsöffnung 256 allmählich wieder
geöffnet,
wobei jedoch die Abflußöffnung 257 durch
den Steuerbereich 278a von der Verbindungsöffnung 256 getrennt
ist, so daß dann kein Öl über die
Bohrung 260 abfließen
kann. Durch das Wiederöffnen
der Verbindung 256 wird die Druckkammer 209 mit
dem Druckraum 223 verbunden, und zwar über den von der Druckkammer 209 ausgehenden
Kanal 258, der in das Ventil 276 mündet, die
Ventilöffnung 256 und
den Kanal 255. Es wird also dann auch der Druckraum 223 mit
dem im Druckraum 222 vorhandenen Druck beaufschlagt. Bei
der Ausgestaltung gemäß 3 ist
der Füllraum 222 direkt
mit der die Druckkammer 209 bildenden Zylinder-/Kolbeneinheit 204 verbunden,
und zwar über
den Kanal 240. Die Beaufschlagung des Druckraumes 223 erfolgt
also unter Zwischenschaltung der Druckkammer 209. Die Zuleitung
zu der Zylinder-/Kolbeneinheit 204 erfolgt über den
Fühler 214 bzw.
durch diesen Fühler 214.