Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit zumindest einem Kegelscheibenpaar für
ein stufenloses Umschlingungsgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
enthaltend ein mit einer Welle starr verbundenes Scheibenteil und ein mit der
Welle drehfest und axial verschiebbar gekuppeltes Scheibenteil, welche
Scheibenteile zwischen sich einen Kegelraum veränderlicher Weite zur
Aufnahme eines Umschlingungsmittels bilden, eine wellenfeste Stützbaugruppe
zwischen der und der vom Kegelraum abgewandten Rückseite des beweglichen
Scheibenteils ein Ringraum zur Beaufschlagung mit Druckmittel gebildet ist,
wobei wenigstens das axial verschiebbare Scheibenteil aus miteinander ver
bundenen Blechformteilen ausgebildet ist.
Getriebe, wie stufenlose Umschlingungsgetriebe, sind für den Einsatz in
Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, von hohem Interesse, da
sie neben Komfortsteigerung (Entfall von Schaltrucken) gegenüber
automatischen Getrieben, die mit hydrodynamischen Wandler arbeiten, auch
über einen Verbrauchsvorteil verfügen.
Aus der DE 43 42 736 A1 ist ein gattungsgemäßes Getriebe mit
Kegelscheibenpaaren bekannt, bei dem zwischen der vom Kegelraum
abgewandten Rückseite des axial verschiebbaren Scheibenteils und einer starr
mit der Welle verbundenen Baugruppe ein Druckraum ausgebildet ist, durch
dessen Druckbeaufschlagung das verschiebbare Scheibenteil entsprechend der
gewünschten Übersetzung verschoben wird. Durch die Ausbildung der
Scheibenteile aus Blechformteilen wird zwar eine Kostensenkung erzielt. Die in
der genannten Druckschrift beschriebenen Scheibenteile sind jedoch nicht für
die Verwendung in Kegelscheibenumschlingungsgetrieben geeignet, bei denen
das axial bewegliche Scheibenteil von zwei unterschiedlichen Druckräumen her
mit Druck beaufschlagbar ist. Die Beaufschlagung des beweglichen
Scheibenteils mit Druck bzw. Kraft von zwei einander parallelen Druckräumen
aus ermöglicht, daß von einem der Druckräume her der "Grunddruck" eingestellt
wird, der die beiden Scheibenteile eines Scheibenpaars aufeinander zu drückt,
damit das Umschlingungsmittel, beispielsweise eine Gliederkette, nicht rutscht.
Vom anderen Druckraum her wird die Übersetzung des Kegelscheibengetriebes
verändert oder gesteuert.
Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Getriebe mit zumindest
einem Kegelscheibenpaar, wie stufenloses Umschlingungsgetriebe, zu schaffen,
das einerseits kostengünstig herstellbar ist und das andererseits eine
zweckentsprechende Kraftbeaufschlagung der Scheibenteile ermöglicht, indem
das axial bewegliche Scheibenteil beispielsweise einerseits mit Fluiddruck
beaufschlagbar ist, der dem jeweiligen, vom Getriebe übertragenen
Drehmoment entspricht, und andererseits mit Druck beaufschlagbar ist, der die
Getriebeübersetzung bestimmt.
Eine Lösung der vorgenannten Aufgaben ist im Anspruch 1 gekennzeichnet,
insbesondere daß die Rückseite des verschiebbaren Scheibenteils derart
ausgebildet ist, daß zwischen der Stützbaugruppe und wenigstens einem, die
Rückseite des verschiebbaren Scheibenteils bildenden Blechformteil zwei radial
und/oder axial voneinander getrennte Ringräume zur Beaufschlagung mit
Druckmittel gebildet sind. Eine weitere Lösung wird durch Anspruch 2 dargestellt.
Mit der Erfindung wird erreicht, daß die Scheibenteile kostengünstig aus
Blechformteilen herstellbar sind, wobei die das verschiebbare Scheibenteil
bildenden Blechformteile derart gestaltet sind, daß sie an zwei einander parallel
geschaltete Ringräume angrenzen, die unabhängig voneinander mit Fluiddruck
beaufschlagbar sind.
Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen des
erfindungsgemäßen Getriebes gerichtet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen
beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein teilweises dargestelltes
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe,
Fig. 1a eine Teilansicht der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, und
Fig. 2 und 3 weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten eines in der
Ausführungsform gemäß Fig. 1 enthaltenen
Drehmomentfühlers,
Fig. 4 einen Ausschnitt der Fig. 1 mit abgeänderter
Ausführungsform des Kegelscheibenpaares,
Fig. 5a) bis k) Teilschnitte durch verschiedene Ausführungsformen von
Scheibenteilen, und
Fig. 6 einen Teilschnitt durch einen Drehmomentfühler.
Die in den Fig. 1 und 1a teilweise dargestellte Ausführungsvariante eines Kegel
scheibenumschlingungsgetriebes 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 Drehmo
mentübertragung ein Umschlingungsmittel in Form einer Kette 3 vorgesehen.
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.
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.
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 Vier
kantschieber ausgebildetes Ventil 36 in Fig. 2 vorgesehen, das mit einer als
Pumpe ausgebildeten Druckmittelquelle 14 versorgt wird.
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
Antriebsritzel 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 Dreh
momentfühlers 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.
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.
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.
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 Druck
raum 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 Fig. 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 des
sen 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 ver
schiebbar 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 Ver
bindung mit dem Abflußkanal 41 ein Ventil bzw. eine Drosselstelle. Zumindest in
Abhängigkeit des zwischen den beiden Scheiben 18,19 anstehenden Drehmo
ments 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.
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 Verbin
dungskanäle 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 Axial
weg 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 Übertragungs
weg eventuell vorhandenen geringen Verlusten - praktisch der gleiche Druck ein.
Durch die übersetzungsabhängige Verbindung zwischen den beiden Druck
räumen 22 und 23 ist die axial wirksame Fläche des im Drehmomentfühler 14
vorhandenen Druckmittelpolsters vergrößert worden, und zwar, weil die axial
wirksamen Flächen 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.
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 Kegelscheiben
umschlingungsgetriebes 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 darge
stellten 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 Drehmomentfüh
lers bzw. des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes nicht schädlich.
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 Rückschlagventil 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.
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 Ein
gangsmoment, 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.
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.
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 Durch
rutschen der Kette zumindest bei bestimmten Betriebszuständen bzw.
Übersetzungsbereichen des Kegelscheibengetriebes vermieden bzw.
wenigstens reduziert werden.
Bei der in Fig. 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
Abtriebswelle 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.
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 zusammen
wirkenden Abwälzrampen bzw. Abwälzbahnen verlagerbar sein.
Bei der beschriebenen Ausführungsform gemäß Fig. 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.
Bei der Ausführungsform des Drehmomentfühlers 14 gemäß Fig. 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.
In Fig. 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 Auflauf
rampen 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 keilwel
lenartige 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 Fig. 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.
Ähnlich wie dies in Zusammenhang mit Fig. 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 Fig. 1 in Verbindung mit
den Kolben-/Zylindereinheiten 4 und 10 beschriebenen.
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 Drehmom
entfühler 114 einen die Drehmomentübertragung sicherstellenden Druck ein.
Die Verbindung zwischen den beiden Druckräumen 122 und 123 erfolgt in
ähnlicher Weise, wie dies im Zusammenhang mit den Druckräumen 22 und 23
gemäß Fig. 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 Fig. 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 Über
gangsbereich 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 Fig. 2 wird der zweite Druckraum 123
durch eine Verbindung mit der Druckkammer 109 wirkungsmäßig parallel
geschaltet zu dem Druckraum 122.
In Fig. 2 ist ein Rückschlagventil 168 vorgesehen, welches im Übergangsbereich
die Ausgleichsfunktion der Dichtung 67 gemäß Fig. 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 ge
genüber 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 Fig. 1 beschrieben wurde, mit einem weiteren
Kegelscheibenpaar verbunden.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind der Fühler 114 und die bewegliche
Kegelscheibe 101a axial räumlich getrennt und über eine hydraulische
Verbindung 135 miteinander wirkungsmäßig gekoppelt.
In Fig. 3 ist lediglich die axial verlagerbare Kegelscheibe 201a eines
Kegelscheibenpaares dargestellt, wobei in der oberen und unteren Hälfte der
Fig. 3 die beiden axialen Extremstellungen der Kegelscheibe 201a dargestellt
sind.
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 Fig. 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 Fig. 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.
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 Fig. 1 oder 2 ist bei Fig. 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.
Die Bauteile des Drehmomentfühlers 214 begrenzen wiederum zwei
Druckräume 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.
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.
Wie aus Fig. 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.
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 Ver
lagerungsmöglichkeit 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 gewährleistet 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 Fig. 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.
Bei einer Verlagerung der Kegelscheibe 201a nach rechts in Richtung der in der
unteren Hälfte der Fig. 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 Fig. 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.
Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt des Getriebes gemäß Fig. 1, wobei für die zur
Erläuterung der Fig. 4 relevanten Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig.
1 verwendet sind.
Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind das axial bewegliche
Scheibenteil 1a und das feste Scheibenteil 1b jeweils aus mehreren
Blechformteilen gebildet.
Das axial bewegliche Scheibenteil 1a besteht aus einer Kegelscheibe 336 und
einem Stützteil 338. Die Kegelscheibe 336 ist ein einfaches Blechstanzteil mit zu
dem Kegelraum 340 hin, durch den das Umschlingungsmittel läuft, entsprechend
harter Oberfläche zur Anlage an den Flanken des Umschlingungsmittels.
Das Stützteil 338 zur Abstützung der Kegelscheibe 336 ist ein Blechziehteil mit
insgesamt S-förmigem Querschnitt. Das Stützteil 338 weist einen Stützbereich
338 1 auf, der sich schräg von einem parallel zur Welle A verlaufenden
Endbereich zum oberen Drittel der Kegelscheibe 336 erstreckt und über einen
gekrümmten Bereich in einen axial verlaufenden Zwischenbereich 338 2
übergeht, dessen freies Ende über eine Krümmung nach außen in einen
Außenbereich 338 3 übergeht.
Das Stützteil 338 ist mit der Welle A über ein Polygonprofil 342 drehfest
verbunden, und mit der Kegelscheibe 336 im Übergangsbereich zwischen den
Bereichen 338 1 und 338 2 verschweißt. Die Kegelscheibe 336 hat an ihrem
Innenumfang ein kreisrundes Profil 344, das dem Außenumfang der Welle A
angepaßt ist.
Weiterhin kann es auch vorteilhaft sein, wenn das Stützteil 338 radial innen eine
Innenverzahnung aufweist, die mittels einer Außenverzahnung der Welle A eine
drehfeste Verbindung zu der Welle bildet.
Ebenso kann es zweckmäßig sein, wenn das Stützteil 338 radial innen keine
drehfeste Verbindung zur Welle aufweist und die drehfeste Verbindung radial im
inneren Bereich der Kegelscheibe 336 erfolgt. Diese drehfeste Verbindung kann
über eine Verzahnung oder ein Polygonprofil erfolgen.
Zwischen einer wellenfesten, insgesamt mit 350 bezeichneten Stützbaugruppe
und dem Stützteil 338 sind die beiden getrennt voneinander mit Fluiddruck
beaufschlagbaren Druckkammern 4 und 12 (Fig. 1) ausgebildet. Die Abdichtung
des Druckraums 12 erfolgt durch eine zwischen dem Außenumfang des
Außenbereiches 338 3 und einem Bauteil der Stützbaugruppe 350 angeordneten
Dichtung 352 sowie einer weiteren zwischen dem Zwischenbereich 338 2 und
einem Bauteil der Stützbaugruppe 50 angeordneten Dichtung 354. Der innere
Druckraum 4 wird durch die Dichtung 354, zum Teil das Polygonprofil 342, zum
weiteren Teil das Rundprofil 344 und die Verschweißung zwischen dem Stützteil
338 und der Kegelscheibe 336 abgedichtet.
Durch die höhere Formgenauigkeit der Blechteile 336 und 338 gegenüber einem
Schmiederohling kann die Vorbearbeitung vor dem Härten insbesondere der
Kegelscheibe 336 reduziert werden, was die Kosten vermindert. Es versteht sich,
daß die beiden Druckräume 4 und 12 nicht zwangsläufig vollständig voneinander
getrennt sein müssen, sondern auch Ausführungsformen denkbar sind, bei
denen eine Verbindungsbohrung zwischen den beiden Druckräumen
vorgesehen ist, so daß mit nur einer Druckmittelbeaufschlagung gearbeitet
werden kann.
Zur Hubbegrenzung des Scheibenteils 1a gemäß Fig. 4 nach links weist die
Welle A bzw. die Stützbaugruppe 350 einen Anschlag 356 auf.
Das axial feste Scheibenteil 1b weist eine Kegelscheibe 360 ähnlich der
Kegelscheibe 336 auf und ein zweischenkliges Stützteil 362, das mit der Welle A
und mit der Kegelscheibe verschweißt ist. Zur zusätzlichen Stabilität gegenüber
axialen Verschiebungen gemäß Fig. 4 nach rechts weist die Welle A einen Bund
364 auf, an dem die Kegelscheibe 360 anliegt.
Es versteht sich, daß alle Eingriffe zwischen den Kegelscheiben und den
Stützteilen als Polygonprofile oder Keilverzahnungen ausgebildet sein können,
so daß eine Drehmomentübertragung gewährleistet ist. Durch die axiale
Verlängerung des Polygonprofils 342 werden nicht durch die Führung und die
Momentenübertragung verbessert. Gleichzeitig werden die Dichtspaltlängen
vergrößert, was die Öllecktage vermindert. Der Sitz 344 kann entsprechend
ausgebildet werden.
Fig. 5a bis 5k zeigen weitere vorteilhafte Ausführungsformen von Scheibenteilen
von Kegelscheiben mit Stützteilen.
Gemäß Fig. 5a ist das Stützteil zweiteilig ausgebildet. Der Stützbereich 338 1 ist
an einem zweischenkligen Tiefziehblechteil 370 ausgebildet, das einen an der
Kegelscheibe 336 ausgebildeten Bund gegen die Welle und die Stützbaugruppe
350 abstützt und mit einem Schenkel an der Welle an liegt. Der Zwischenbereich
338 2 und der Außenbereich 338 3 sind an einem im Querschnitt J-förmigen
Blechbauteil 372 ausgebildet, das sich an der Kegelscheibe 336 abstützt und in
entsprechende Bauteile der Stützbaugruppe 350 einragt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5b ist das Stützteil 376 aus zwei
Blechformteilen zusammengesetzt, die bei 380 miteinander verschweißt sind
und sich über einen Steg 382 an einem Bund der Kegelscheibe 336 abstützen.
Das Stützteil 376 kann vor der Montage des beweglichen Scheibenteils an der
Welle auf die Kegelscheibe 336 aufgepreßt werden.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 5c unterscheidet sich von der der Fig. 4
dadurch, daß das Stützteil 338 sich über ein Stegteil 384 am Innenumfang der
Kegelscheibe 336 abstützt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5d ist die Kegelscheibe 336 mit einem
inneren Ringflansch 388 ausgebildet, der in die Welle über ein axial
verschiebbares Profil eingreift und dessen Ende mit dem Stützteil 338
verschweißt ist.
Die Ausführungsform des festen Scheibenteils 1b gemäß Fig. 5e unterscheidet
sich von der der Fig. 4 dadurch, daß das Stützteil 362 sich zwischen einem Bund
der Kegelscheibe 360 und einem weiteren an der Welle A ausgebildeten Bund
abstützt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5f ist das bewegliche Scheibenteil 1a als
Schweißteil aus einem Rohrprofil 390 und der Kegelscheibe 336
zusammengesetzt. Zur Verstärkung können Stege 392 eingeschweißt sein. Das
Blechformteil 372 entspricht dem der Fig. 5a.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5g ist die Kegelscheibe 336 als Tiefziehteil
einteilig mit einem Rohransatz 392 ausgebildet. Das Stützteil 338 ist mit dem
Rohransatz 392 und der Kegelscheibe 336 verschweißt. Zusätzlich sind
zwischen dem Stützteil 338 und der Kegelscheibe 336 weitere "Tellerringe" 394
zur Stabilisierung vorgesehen. Diese Bauweise hat den Vorteil, das dünne
Bleche verwendet werden können.
Fig. 5h zeigt die Bauweise der Fig. 5g übertagen auf das feste Scheibenteil 1b.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5i ist der Außenumfang eines inneren
Stützteils 396 des festen Scheibenteils 1b mit einer Verzahnung 398 versehen,
die beispielsweise eine Parksperrenverzahnung bildet oder ein Geber für einen
Drehzahlfühler sein kann. Diese Verzahnung kann in kostengünstiger Weise
durch Stanzen hergestellt werden.
Die Fig. 5j und 5k zeigen, wie an die Kegelscheibe 336 und damit verbundene
wellenparallele Flansche 400 angrenzende Hohl- oder Zwischenräume mit
Schaum gefüllt werden können. Dabei sind unterschiedliche Schäume
einsetzbar, wie Metallschäume (Aluminium, Magnesium usw.) oder Schäume
aus anorganischem oder organischem Material oder Kunststoff. Der Schaum
kann zur Geräuschdämmung und/oder zur Stabilisierung des Scheibenteils ver
wendet werden. Durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten von
Schaum und Blech kann die Wärmedehnung beispielsweise gezielt zur
Stabilisierung genutzt werden. Damit kann die Blechdicke vermindert und das
Gewicht reduziert werden.
Es versteht sich, daß die Schäumung für das bewegliche Scheibenteil und das
feste Scheibenteil eingesetzt werden kann.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist das Stützteil 104 mit einer Formfläche
501 ausgebildet, die von einem Wälzkörper, wie einer Kugel 406, abgegriffen
wird. Bei einer gegenseitigen Verdrehung zwischen der Stützbaugruppe 50 und
dem starr mit der Kegelscheibe 336 verbundenen Stützteil 404 verändert sich
der Druck in der Druckkammer 410, so daß das Stützteil 404 unmittelbar als
Bauteil eines Momentenfühlers ausgebildet ist, dessen Funktion anhand der Fig.
1 bis 3 beschrieben wurde.
Der Momentenfühler 450 weist somit zwei kreisringförmige Blechteile 50, 501
auf, die Rampenflächen bilden, zwischen welchen sich Wälzkörper 451
abstützen. Unter Drehmomenteinleitung über das antriebsseitige Zahnrad 452
und das Scheibenteil 453 wird über die radial außen liegende Innenverzahnung
460 des Scheibenteiles 453 und über die radial außen liegende
Außenverzahnung 461 des Teiles 50 eine Relativverdrehung zwischen den
Teilen 50 und 501 verursacht, so daß der Kolben 470 des Drehmomentfühlers
450 axial verlagert wird. Dieser Kolben 470 verschließt oder öffnet die Bohrung
471 hin zum Abfluß 480. Der Drehmomentfühler bildet somit ein
Druckbegrenzungsventil. Mit 480 ist der Zufluß zum Anpressraum der axial
verlagerbaren Kegelscheibe bezeichnet.
481 kennzeichnet eine Bohrung zur Zuschaltung einer zweiten
Drehmomentfühlerkammer eines zweistufigen Drehmomentfühlers.
Die Bauteile des Drehmomentfühlers 450 können auch weiterhin
erfindungsgemäß mit einem axial verlagerbaren Kegel verbunden sein.
Es versteht sich, daß die beschriebenen Ausführungsformen hinsichtlich der
Anzahl und Form der eingesetzten Blechformteile, deren gegenseitiger
Verbindung und deren Eingriff mit der Welle in vielfältiger Weise abgeändert
werden können.
Die Erfindung betrifft ein Kegelscheibenpaar für ein stufenloses
Umschlingungsgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, enthaltend ein mit
einer Welle (A) starr verbundenes Scheibenteil (16) und ein mit der Welle
drehfest und axial verschiebbar gekuppeltes Scheibenteil (1a), welche Schei
benteile zwischen sich einen Kegelraum (340) veränderlicher Weite zur
Aufnahme eines Umschlingungsmittels bilden, eine wellenfeste Stützbaugruppe
(350) zwischen der und der vom Kegelraum abgewandten Rückseite des
beweglichen Scheibenteils ein Ringraum zur Beaufschlagung mit Druckmittel
gebildet ist, wobei wenigstens das axial verschiebbare Scheibenteil (1a) aus
miteinander verbundenen Blechformteilen ausgebildet ist, ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Rückseite des verschiebbaren Scheibenteils (1a) derart
ausgebildet ist, daß zwischen der Stützbaugruppe (350) und wenigstens einem,
die Rückseite des verschiebbaren Scheibenteils (1a) bildenden Blechformteil
(338) zwei radial und/oder axial voneinander getrennte Ringräume (4,12) zur
Beaufschlagung mit Druckmittel gebildet sind.
Die Erfindung betrifft ein Kegelscheibenpaar für ein stufenloses
Umschlingungsgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, enthaltend ein mit
einer Welle starr verbundenes Scheibenteil und ein mit der Welle drehfest und
axial verschiebbar gekuppeltes Scheibenteil, wobei wenigstens ein Scheibenteil
aus miteinander verbundenen Blechformteilen ausgebildet ist.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor
schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die
Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung
und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere
Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des
jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung
eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rück
bezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige
Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unter
ansprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel (e) der Beschrei
bung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abände
rungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente
und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination
oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen
Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen
und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfah
rensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem
neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschritt
folgen führen, auch soweit sie Herstelle-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.