DE19951950B4

DE19951950B4 - Getriebe

Info

Publication number: DE19951950B4
Application number: DE19951950A
Authority: DE
Inventors: Jochen Schmid; Oswald Friedmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1998-11-03
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2019-10-29
Also published as: DE19951950A1; JP2000145910A; KR20000035124A; US6336879B1; KR100652279B1; FR2785352A1; FR2785352B1; JP4697619B2

Abstract

Stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit integriertem Drehmomentfühler, enthaltend zwei von einem Umschlingungsmittel (18) umschlungene, drehfest mit einer Welle verbundene Kegelscheibenpaare mit jeweils mindestens einer axial verstellbaren Kegelscheibe und einen Drehmomentfühler (20, 34, 42) zur Beeinflussung des in einer an eine axial verstellbare Kegelscheibe (4) angrenzende Anpreßkammer (56) wirksamen Druckes entsprechend dem von dem Umschlingungsgetriebe übertragenen Drehmoment, welcher Drehmomentfühler Wälzkörper (42) enthält, die unter Abstützung an zwei an unterschiedlichen und relativ zueinander beweglichen Bauteilen (20, 34) ausgebildeten Mitnehmerflächen (38, 40) ein auf die Kegelscheiben wirkendes Drehmoment übertragen, wobei sich die Bauteile (20, 34) bei einer Drehmomentänderung durch Bewegung der Wälzkörper (42) längs der Mitnehmerflächen (38, 40) relativ zueinander bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (42) und die Mitnehmerflächen (38, 40) in der Anpreßkammer (56) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, wie insbesondere ein stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, mit integriertem Drehmomentfühler.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit einem beispielsweise mechanischen und gegebenenfalls integrierten Drehmomentfühler. Das Getriebe besteht zumindest aus zwei von einem Umschlingungsmittel umschlungene, drehfest mit einer Welle verbundene Kegelscheibenpaare mit jeweils mindestens einer axial verstellbaren Kegelscheibe und gegebenenfalls einen Drehmomentfühler zur Beeinflussung des in zumindest einer an zumindest eine axial verstellbare Kegelscheibe angrenzenden Anpreßkammer wirksamen Druckes entsprechend dem von dem Umschlingungsgetriebe übertragenen Drehmoment. Der Drehmomentfühler kann Wälzkörper enthalten, die unter Abstützung an zwei an unterschiedlichen und relativ zueinander beweglichen Bauteilen ausgebildeten Mitnehmerflächen ein auf die Kegelscheiben wirkendes Drehmoment übertragen, wobei sich die Bauteile bei einer Drehmomentänderung durch Bewegung der Wälzkörper längs der Mitnehmerflächen relativ zueinander bewegen.
Ein solches Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ist beispielsweise aus der DE 42 34 294 A1 bekannt geworden. Eine der Formflächen, längs derer sich die als Kugeln ausgebildeten Wälzkörper bewegen, ist auf der von der verstellbaren Kegelscheibe abgewandten Seite eines Dichtungsträgers ausgebildet, der einen radial äußeren Druckraum begrenzt, in dem die verstellbare Kegelscheibe mit vom Drehmoment abhängigem Anpreßdruck beaufschlagt wird, und einen radial inneren Druckraum begrenzt, der mit Druck zum Einstellen der Übersetzung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes beaufschlagt ist. Die andere Formfläche ist an einem axial außerhalb des Dichtungsträgers angeordneten, relativ zur Welle verschiebbaren Fühlerkolben ausgebildet, der über eine Schiebeverzahnung mit Drehmoment beaufschlagt ist und bei seiner Verschiebung einen Abströmquerschnitt seiner Druckkammer steuert, die mit der Anpreßkammer verbunden ist. Zur Übersetzungsabhängigen Beeinflussung des Drehmoments werden die Kugeln zusätzlich radial innen von einem Federring nach außen gegen ein mit der verstellbaren Kegelscheibe starr verbundenes, mit einer konischen Führungsfläche versehenes Bauteil gedrückt, so daß die Kugeln bei einer Verringerung des Abstandes zwischen den Kegelscheiben radial einwärts gedrängt werden und an anderen Bereichen der räumlich gekrümmten Formflächen abrollen.
Der Aufbau des vorbekannten Umschlingungsgetriebes ist verhältnismäßig kompliziert; insbesondere benötigt der integrierte Drehmomentfühler zahlreiche zusätzliche Bauteile und axialen Bauraum außerhalb der der verstellbaren Kegelscheibe zugeordneten Druckkammer.
Aus der US 4,439,170 ist ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe bekannt, das einen Momentenfühler mit Wälzkörper und Mitnehmerflächen aufweist. Dabei sind die Wälzkörper und die Mitnehmerflächen außerhalb von Druckräumen zur Verstellung und Anpressung der Kegelscheiben angeordnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit integriertem Drehmomentfühler derart weiterzubilden, daß es bei einfachem Aufbau insbesondere mit vermindertem Platzbedarf des Drehmomentfühlers und damit kompakt aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Wälzkörper und der Mitnehmerflächen innerhalb der Anpreßkammer wird eine außerordentlich kompakte Bauweise des Getriebes erreicht.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 wird der Druck in der Anpreßkammer nicht nur entsprechend dem übertragenen Drehmoment verändert, sondern hängt auch von der Übersetzung des Getriebes bzw. dem Abstand zwischen den Kegelscheiben eines Kegelscheibenpaars ab.
Die Merkmale des Anspruchs 3 sind auf eine besonders einfache Ausführungsform der Führungsflächen gerichtet.
Der Anspruch 4 kennzeichnet eine vorteilhafte konstruktive Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kegelscheibenumschlingungsgetriebes.
Der Anspruch 5 ist auf eine vorteilhafte Ausführungsform des Fühlerkolbens gerichtet. Mit den Merkmalen des Anspruchs 6 wird die Betriebssicherheit des Getriebes verbessert.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 7 wird eine Verbesserung des Betriebes des Getriebes bei unzureichendem Hydraulikdruck erreicht.
Die Ansprüche 8 bis 10 kennzeichnen weitere vorteilhafte Merkmale des erfindungsgemäßen Kegelscheibenumschlingungsgetriebes.
Die Erfindung betrifft ein stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit integriertem Drehmomentfühler, enthaltend zwei von einem Umschlingungsmittel umschlungene, drehfest mit einer Welle verbundene Kegelscheibenpaare mit jeweils mindestens einer axial verstellbaren Kegelscheibe und einen Drehmomentfühler zur Beeinflussung des in einer an eine axial verstellbare Kegelscheibe angrenzenden Anpreßkammer wirksamen Druckes entsprechend dem von dem Umschlingungsgetriebe übertragenen Drehmoment, welcher Drehmomentfühler Wälzkörper enthält, die unter Abstützung an zwei an unterschiedlichen und relativ zueinander beweglichen Bauteilen ausgebildeten Mitnehmerflächen ein auf die Kegelscheiben wirkendes Drehmoment übertragen, wobei sich die Bauteile bei einer Drehmomentänderung durch Bewegung der Wälzkörper längs der Mitnehmerflächen relativ zueinander bewegen, wobei es erfindungsgemäß zweckmäßig ist, wenn die Wälzkörper und die Mitnehmerflächen in der Anpreßkammer angeordnet sind.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Wälzkörper Kugeln sind, die Mitnehmerflächen der beiden Bauteile, deren Relativstellung durch die Kugeln bestimmt ist, im wesentlichen radial und/oder axial gerichtet sind.
Auch ist es bei einem anderen Ausführungsbeispiel vorteilhaft, wenn an der axial verstellbaren Kegelscheibe die Kugeln zwischen sich aufnehmende Führungsflächen aufgenommen sind, die die Kugeln bei einer Verstellung der Kegelscheibe radial verschieben.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn an der axial verstellbaren Kegelscheibe die Kugeln zwischen sich aufnehmende Führungsflächen aufgenommen sind, die die Kugeln bei einer Verstellung der Kegelscheibe axial verschieben.
Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn eine radial innere Führungsfläche an der Außenseite eines Ringansatzes der verstellbaren Kegelscheibe und eine radial äußere Führungsfläche durch ein starr mit der Kegelscheibe verbundenes Blechformteil gebildet sind.
Auch ist es vorteilhaft, wenn eine der Mitnehmerflächen an einem starr mit der Welle verbundenen Dichtungsträger ausgebildet ist, der zusammen mit der Welle die Anpreßkammer bildet, eine radial einwärts zeigende, äußere Zylinderfläche aufweist, längs der unter Zwischenanordnung einer Ringdichtung ein Ringansatz der verstellbaren Kegelscheibe beweglich ist, und eine radial einwärts zeigende innere Zylinderfläche aufweist, längs der unter Zwischenanordnung einer Ringdichtung ein Fühlerkolben axial beweglich ist, dessen Stellung den Öffnungsquerschnitt einer Rücklauföffnung aus der Anpreßkammer bestimmt, wobei der Fühlerkolben mit einem Eingangsmoment des Getriebes beaufschlagt ist und die andere Mitnehmerfläche aufweist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn der Fühlerkolben mit in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Armen ausgebildet ist, die im Dichtungsträger ausgebildete Öffnungen durchragen und mit einem Ringteil mit einer Schiebeverzahnung zur Drehmomenteinleitung ausgebildet sind.
Vorteilhaft ist, daß die Öffnungen des Dichtungsträgers Anschläge zur Begrenzung der Bewegbarkeit des Fühlerkolben relativ zur Welle bilden.
Bei einer anderen Ausführungsvariante ist es zweckmäßig, wenn der Fühlerkolben derart ausgebildet ist, daß er bei fehlendem Druck in der Anpreßkammer unter der Wirkung des Eingangsmoments des Getriebes in Anlage an die verstellbare Kegelscheibe gelangt. Auch kann es zweckmäßig sein, wenn die Arme durch mit dem Fühlerkolben verschweißte Blechteile gebildet sind. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn das Ringteil mit den Armen, welche mit dem Fühlerkolben verbunden sind, als Blechteil ausgebildet ist. Auch ist es zweckmäßig, wenn der Dichtungsträger einen Anschlag für die Begrenzung der axialen Verschiebbarkeit der verstellbaren Kegelscheibe bildet.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn die effektive, mit dem Druck in der Anpreßkammer beaufschlagte Fläche des Fühlerkolbens durch seine Führung an dem Dichtungsträger und dem Außenumfang der Welle bestimmt ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Führung auch Dichtfläche ist.
Zweckmäßig ist es weiterhin, wenn das Getriebe mit zwei zueinander verstellbaren Kegelscheibenpaaren – einem antriebs- und einem abtriebsseitigen – wobei wenigstens eines der Kegelscheibenpaare mittels eines Drehmomentfühlers zur Verspannung des Umschlingungsmittels beaufschlagbar ist, der Drehmomentfühler Wälzkörper, wie z. B. Kugeln, besitzt, die mit Abwälzflächen zusammenarbeiten, welche drehmoment- und übersetzungsabhängige Verspannkräfte erzeugen, wobei die Wälzkörper in Abhängigkeit von einer Übersetzungsänderung entlang der Abwälzflächen verlagerbar sind und dabei zumindest eine radiale Verlagerung gegenüber der Rotationsachse des Kegelscheibenpaares erfahren.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Abwälzflächen derart ausgebildet sind, daß die Wälzkörper bei einer Übersetzungsänderung sowohl in radialer als auch in axialer Richtung eine Verlagerung erfahren.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die Abwälzflächen Auflauframpen für die Wälzkörper bilden, die über die Erstrekung der Abwälzflächen, entlang der die Abwälzkörper übersetzungabhängig verlagert werden, einen sich verändernden Angriffswinkel für die Wälzkörper bilden.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die Wälzkörper des Drehmomentfühlers durch Kugeln gebildet sind, die jeweils in zwei sich axial gegenüberliegenden und in radialer Richtung im wesentlichen V-förmig ausgebildeten Nuten aufgenommen sind, die derart ausgebildet sind, daß die sich im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Flanken der Nuten, bezogen auf den Radius, auf dem sich die Kugeln befinden, für diese Kugeln tangentenartige Angriffslinien bilden, die zumindest im wesentlichen parallel sind.
Vorteilhaft ist es, wenn die Abwälzflächen in radialer Richtung einen derartigen Verlauf haben, daß durch das zu übertragende Drehmoment eine radiale Kraftkomponente auf die Wälzkörper erzeugt wird.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die durch die Abwälzflächen auf die Abwälzkörper erzeugte radiale Kraftkomponente im Verhältnis zu der durch diese Abwälzflächen auf die Wälzkörper erzeugten axialen Kraftkompomente sehr gering ist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Drehmomentfühler am antriebsseitigen Kegelscheibenpaar vorgesehen ist. Bei einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn der Drehmomentfühler am abtriebsseitigen Kegelscheibenpaar vorgesehen ist.
Zweckmäßig ist es, wenn der als Anpreßeinrichtung ausgebildete Drehmomentfühler ein druckmittelbeaufschlagtes Stellglied, wie eine Kolben/Zylindereinheit umfaßt, in der ein drehmoment- und übersetzungsabhängiger Druck erzeugt wird.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Wälzkörper mittels der axial verlagerbaren Kegelscheibe des mit dem Drehmomentfühler zusammenwirkenden Kegelscheibenpaares in radialer Richtung geführt sind.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die Führung der Wälzkörper mittels eines die einzelnen Wälzkörper umgreifenden Käfigs erfolgt.
Vorteilhaft ist es, wenn die radiale Führung der Wälzkörper über eine mit der axial verlagerbaren Kegelscheibe verbundene, in axialer Richtung zur Rotationsachse dieser Scheibe kegelstumpfartige Fläche erfolgt.
Auch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn die kegelstumpfartige Fläche axial in Richtung der verlagerbaren Kegelscheibe sich im Durchmesser erweitert.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn beide Scheiben des einen Kegelscheibenpaares drehfest mit einer Welle verbunden sind.
Weiterhin ist es bei einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit zwei zueinander verstellbaren Kegelscheibenpaaren – einem antriebs- und einem abtriebsseitigen – wobei wenigstens die axial verlagerbare Scheibe eines der Scheibenpaare durch eine Kolben/Zylindereinheit beaufschlagbar ist, die mit einem last- und übersetzungabhängigen Druck speisbar ist, der von einem über eine Pumpe mit Druckmedium versorgbaren Drehmomentfühler geliefert wird, wobei der Drehmomentfühler wenigstens ein Drucksteuerventil besitzt sowie Wälzkörper, wie z. B. Kugeln, und mit diesen zusammenarbeitende Abwälzflächen, mittels derer das Drucksteuerventil zur Erzeugung eines last- und übersetzungsabhängigen Druckes eingestellt wird und Drehmoment auf das Kegelscheibenpaar übertragen wird, vorteilhaft, wenn beide Scheiben des einen Kegelscheibenpaares drehfest mit einer Welle verbunden sind und über die Wälzkörper das gesamte von dem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe zu übertragene Moment in das Kegelscheibenpaar eingeleitet wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es stellen dar:
1 einen Längsschnitt durch Teile eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit deren hydraulischer Ansteuerung,
2 eine Teilschnittansicht des Getriebes gemäß 1, geschnitten in der Ebene II-II, und
3 eine Detailansicht der 1 in einer Notlaufstellung.
1 zeigt ein antriebsseitiges Kegelscheibenpaar mit Kegelscheiben 2 und 4, wobei die Kegelscheibe 2 einteilig mit einer Hohlwelle 5 ausgebildet ist, die axial unverrückbar auf einer Antriebswelle 6 gelagert ist. Die Kegelscheibe 4 ist über eine Schiebeverzahnung 7 mit der Hohlwelle 5 axial verschiebbar und drehfest verbunden.
Nicht dargestellt ist ein weiteres, abtriebsseitiges Kegelscheibenpaar des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes.
Die Antriebswelle 6, die beispielsweise über eine Anfahrkupplung mit einer Brennkraftmaschine verbunden ist, treibt eine Hydraulikmittelpumpe 8 an, die über ein Schieberventil 10 wahlweise mit einem Rücklauf 12 oder mit einer Leitung 14 verbindbar ist, die mit einer weiter unten beschriebenen Verstellkammer zur Verstellung der Kegelscheibe 4 verbindbar ist. Zwischen der Pumpe 8 und dem Schieberventil 10 ist ein Druckbegrenzungsventil 15 angeordnet. Über eine weitere Leitung 16 ist die Pumpe 8 mit einer weiter unten beschriebenen Anpreßkammer verbunden, die den Anpreßdruck bestimmt, mit der die Kegelscheiben 2 und 4 an dem als Kette ausgebildeten Umschlingungsmittel 18 anliegen. Die verstellbare Kegelscheibe des anderen Kegelscheibenpaars weist eine entsprechende Anpreßkammer auf, die über die Leitung 16 ebenfalls mit Druck versorgt wird.
Die Funktion des Kegelscheibengetriebes, das in der oberen Hälfte der 1 mit maximalem Kegelscheibenabstand und in der unteren Hälfte mit minimalen Kegelscheibenabstand dargestellt ist, ist an sich bekannt und wird daher nicht erläutert.
Mit dem freien Ende der einteilig mit der verstellbaren Kegelscheibe 4 ausgebildeten Hohlwelle 5 ist ein insgesamt konischer Dichtungsträger 20 starr verbunden, der in einem zylindrischen Bereich 22 endet. An einer radial nach außen zeigenden, äußeren Zylinderfläche ist unter Zwischenanordnung einer Ringdichtung 24 ein starr und dicht mit der Kegelscheibe 4 verbundenes Ringteil 25 beweglich. An einer radial nach innen zeigenden, äußeren Zylinderfläche 26 ist unter Zwischenanordnung einer Ringdichtung ein Ringansatz 28 der Kegelscheibe 4 dicht geführt.
Durch in dem konischen Bereich des Dichtungsträgers 20 ausgebildete Öffnungen 30 bzw. Taschen ragen Arme 32 hindurch, die in Umfangsrichtung verteilt (beispielsweise sind gemäß 2 drei Arme vorgesehen), starr mit einem Fühlerkolben 34 verbunden sind, beispielsweise mit ihm verschweißt sind.
Der Fühlerkolben 34, der insgesamt topfförmig ausgebildet ist, ist an seinem radial inneren Ende am Außenumfang der Hohlwelle 5 axial verschiebbar geführt. Der radial verlaufende ”Boden” des Fühlerkolbens 34 geht in einen zylindrischen Bereich über, dessen Außenseite unter Zwischenanordnung einer Ringdichtung dicht an einer radial nach innen zeigenden, inneren Zylinderfläche eines Ringansatzes 36 des Dichtungsträgers 20 verschiebbar geführt ist. Die gemäß 1 rechte Stirnfläche des Ringansatzes 36 ist als eine etwa radial verlaufende, in Umfangsrichtung gekrümmte Mitnehmerfläche 38 ausgebildet, der gegenüber sich eine weitere etwa radial verlaufende, in Umfangsrichtung gekrümmte Mitnehmerfläche 40 befindet, die an einem abgebogenen Ansatz 41 des freien Endes des Führungskolbens 34 ausgebildet ist.
Die Mitnehmerflächen 38 und 40 nehmen zwischen sich als Wälzkörper dienende Kugeln 42 auf, die die axiale Stellung des Fühlerkolbens 34 bestimmen.
Zur Führung der Kugeln 42 ist an der Außenseite eines an der verstellbaren Kegelscheibe 4 ausgebildeten Ringansatzes 44 eine konkave Führungsfläche 46 ausgebildet, der eine ebenfalls konkave und insgesamt schräg verlaufende, zum freien Ende hin abgewinkelte Führungsfläche 48 entspricht, die an einem starr mit der Kegelscheibe 4 verbundenen Blechformteil 50 ausgebildet ist.
Die als Blechteile ausgebildeten Arme 32 gehen an ihrem radial auswärts gerichteten Enden in ein Ringteil 33 über, das mit einer Schiebeverzahnung 52 ausgebildet ist, die mit einer entsprechenden Schiebeverzahnung einer Hülse kämmt, die mit Rädern eines Zwischengetrieberadsatzes 54 kämmen, der wiederum in Zahneingriff mit der drehangetriebenen Antriebswelle 6 ist. Je nach Betätigung einer von zwei Kupplungen 55 ändert sich die Drehrichtung der Kegelscheiben 2 und 4.
Zwischen dem Dichtungsträger 20 und der Kegelscheibe 4 sind zwei Druckkammern ausgebildet, eine radial innere Anpreßkammer 56 und eine radial äußere Verstellkammer 58. Die Verstellkammer 58 wird durch im Dichtungsträger 20 ausgebildete Bohrungen und eine Sackbohrung in der Antriebswelle 6 von der Leitung 14 mit Hydraulikmittel versorgt. Der Anpreßkammer 56 wird der Hydraulikmitteldruck über eine axiale Sackbohrung 60 der Antriebswelle 6 und Axialbohrungen zugeführt. Eine als Rücklauföffnung 62 dienende Axialbohrung, die von dem effektiv innerhalb des Ringansatzes 36 mit dem Druck in der Anpreßkammer 56 beaufschlagten Fühlerkolben 34 mehr oder weniger weit verschlossen wird, mündet in eine weitere axiale Sackbohrung der Antriebswelle 6.
Die Funktion des durch die Kugeln 42, den Ringansatz 36 und den Fühlerkolben 34 gebildeten, insgesamt in der Anpreßkammer 56 angeordneten Drehmomentfühlers ist folgende:
Wirkt von der Antriebswelle 6 her nur ein schwaches Drehmoment und ist der Fühlerkolben 34 über die Arme 32 entsprechend nur mit einem schwachen Drehmoment belastet, so befindet er sich gemäß der 1 in seiner linkest möglichen Stellung, wobei die als Rücklauföffnung 62 dienende Axialbohrung vom Fühlerkolben 34 weitgehend freigegeben ist, so daß der Druck in der Anpreßkammer 56 gering ist. Nimmt das Drehmoment zu, so hat der Fühlerkolben 34 das Bestreben, sich relativ zur Kegelscheibe 4 bzw. dem Blechformteil 50 zu verdrehen, wobei es sich unter dem Einfluß der auf den Mitnehmerflächen abrollenden Kugeln 42 nach rechts verschiebt und die Rücklauföffnung 62 zunehmend verschließt, so daß der Druck in der Anpreßkammer 56 zunimmt.
Erfolgt bei konstantem Drehmoment eine Verstellung der Kegelscheibe 4 nach rechts (hin zu kleineren Übersetzungen bzw. ins Schnelle des Kegelscheibengetriebes; das Umschlingungsmittel 18 wandert dabei nach außen), so werden die Kugeln 42 von den Führungsflächen 46 und 48 radial einwärts verschoben. Dies führt wegen der sich ändernden Steigung in Umfangsrichtung dazu, daß der Druck in der Anpreßkammer 56 abnimmt.
Die Öffnungen 30 des Dichtungsträgers 20 können derart ausgebildet sein, daß ihre Ränder Anschläge für die Bewegbarkeit der Arme 32 und damit den Fühlerkolben 34 bilden. Die freie Stirnfläche des Dichtungsträgers 20 bildet einen Anschlag für die Verschiebbarkeit der Kegelscheibe 4 gemäß 1 nach links.
3 zeigt einen Zustand des Getriebes, in dem die Sackbohrung 60 und damit die Anpreßkammer 56 nur unzureichend mit Druckmittel versorgt ist und die Öffnungen 30 derart ausgebildet sind, daß sie keinen Anschlag für die gemäß 3 nach rechts erfolgende Bewegung des Fühlerkolbens 34 bilden. Wird bei druckloser Anpreßkammer 56 und druckloser Verstellkammer 58 der Fühlerkolben 34 aufgrund der Formflächen über die Verzahnung 52 mit dem Drehmoment beaufschlagt, so hat der Fühlerkolben das Bestreben, sich nach rechts zu bewegen. Die betroffenen Bauteile sind derart ausgebildet, daß die Vorderseite des an seiner Rückseite mit der Mitnehmerfläche 40 ausgebildeten Ansatzes 41 des Führungskolbens 34 dabei in Anlage an die verstellbare Kegelscheibe 4 kommt, wodurch eine unmittelbare mechanische Anpressung der Kegelscheibe 4 an das Umschlingungsmittel 18 gewährleistet ist. Bei stufenlosen Getrieben mit abtriebsseitiger Kupplung ist diese Anordnung besonders vorteilhaft, da beim Anlassen des Motors das Getriebe mitbeschleunigt werden muß, wozu eine Anpreßkraft erforderlich ist. Eine hydraulische Anpressung ist aufgrund der noch geringen Volumenförderung der Pumpe 8 in diesem Zustand kaum möglich.
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ist mit der Erfindung ein außerordentlich kompakt bauendes Kegelscheibenumschlingungsgetriebe geschaffen, dessen integrierter Drehmomentfühler mit wenigen zusätzlichen Bauteilen auskommt. Die Wälzkörper bzw. Kugeln sind unmittelbar zwangsgeführt, wodurch eine besonders hohe Betriebssicherheit erzielt wird. Der Fühlerkolben 34 ist derart geführt, daß das Getriebe mit kleinen Leckmengen arbeitet. Die außen liegende Schiebeverzahnung der Arme 32 bedingt einen großen wirksamen Durchmesser und damit kleine Reibkräfte bei einer axialen Verschiebung.
Ein stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit integriertem Drehmomentfühler, enthaltend zwei von einem Umschlingungsmittel 18 umschlungene, drehfest mit einer Welle verbundene Kegelscheibenpaare mit jeweils mindestens einer axial verstellbaren Kegelscheibe 4 und einen Drehmomentfühler 20, 34, 42 zur Beeinflussung des in einer an eine axial verstellbare Kegelscheibe 4 angrenzenden Anpreßkammer 56 wirksamen Druckes entsprechend dem von dem Umschlingungsgetriebe übertragenen Drehmoment, welcher Drehmomentfühler Wälzkörper 42 enthält, die unter Abstützung an zwei an unterschiedlichen und relativ zueinander beweglichen Bauteilen 20, 34 ausgebildeten Mitnehmerflächen 38, 40 ein auf die Kegelscheiben wirkendes Drehmoment übertragen, wobei sich die Bauteile bei einer Drehmomentänderung durch Bewegung der Wälzkörper längs der Mitnehmerflächen relativ zueinander bewegen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper 42 und die Mitnehmerflächen 38, 40 in der Anpreßkammer 56 angeordnet sind. Damit wird ein in seinem Aufbau einfaches und kompaktes Kegelscheibenumschlingungsgetriebe geschaffen, bei dem die Anpreßkraft der Kegelscheiben an das Umschlingungsmittel 18 vom Drehmoment und der Übersetzung abhängt.
Es versteht sich, daß zahlreiche Abänderungen der geschilderten Ausführungsform hinsichtlich Ausbildung der Teile als Blechteile, Gußteile usw. möglich sind, daß die Kanäle zur Beaufschlagung der Verstellkammer und der Anpreßkammer auch in anderer Weise zweckentsprechend ausgebildet sein können usw..

Claims

Stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit integriertem Drehmomentfühler, enthaltend zwei von einem Umschlingungsmittel (18) umschlungene, drehfest mit einer Welle verbundene Kegelscheibenpaare mit jeweils mindestens einer axial verstellbaren Kegelscheibe und einen Drehmomentfühler (20, 34, 42) zur Beeinflussung des in einer an eine axial verstellbare Kegelscheibe (4) angrenzende Anpreßkammer (56) wirksamen Druckes entsprechend dem von dem Umschlingungsgetriebe übertragenen Drehmoment, welcher Drehmomentfühler Wälzkörper (42) enthält, die unter Abstützung an zwei an unterschiedlichen und relativ zueinander beweglichen Bauteilen (20, 34) ausgebildeten Mitnehmerflächen (38, 40) ein auf die Kegelscheiben wirkendes Drehmoment übertragen, wobei sich die Bauteile (20, 34) bei einer Drehmomentänderung durch Bewegung der Wälzkörper (42) längs der Mitnehmerflächen (38, 40) relativ zueinander bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (42) und die Mitnehmerflächen (38, 40) in der Anpreßkammer (56) angeordnet sind.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (42) Kugeln sind und die Mitnehmerflächen (38, 40) der beiden Bauteile (20, 34), deren Relativstellung durch die Kugeln (42) bestimmt ist, im wesentlichen radial und/oder axial gerichtet sind.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der axial verstellbaren Kegelscheibe die Kugeln zwischen sich aufnehmende Führungsflächen (46, 48) aufgenommen sind, die die Kugeln bei einer Verstellung der Kegelscheibe (4) radial verschieben.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der axial verstellbaren Kegelscheibe die Kugeln zwischen sich aufnehmende Führungsflächen (46, 48) aufgenommen sind, die die Kugeln bei einer Verstellung der Kegelscheibe (4) axial verschieben.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine radial innere Führungsfläche an der Außenseite eines Ringansatzes (44) der verstellbaren Kegelscheibe (4) und eine radial äußere Führungsfläche durch ein starr oder drehbar gelagertes mit der Kegelscheibe (4) verbundenes Blechformteil gebildet sind.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Mitnehmerflächen (38) an einem starr mit der Welle verbundenen Dichtungsträger (20) ausgebildet ist, der zusammen mit der Welle die Anpreßkammer (56) bildet, eine radial einwärts zeigende, äußere Zylinderfläche (26) aufweist, längs der unter Zwischenanordnung einer Ringdichtung ein Ringansatz (28) der verstellbaren Kegelscheibe (4) beweglich ist, und eine radial einwärts zeigende innere Zylinderfläche aufweist, längs der unter Zwischenanordnung einer Ringdichtung ein Fühlerkolben (34) axial beweglich ist, dessen Stellung den Öffnungsquerschnitt einer Rücklauföffnung (62) aus der Anpreßkammer (56) bestimmt, wobei der Fühlerkolben mit einem Eingangsmoment des Getriebes beaufschlagt ist und die andere Mitnehmerfläche (40) aufweist.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlerkolben (34) mit in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Armen (32) ausgebildet ist, die im Dichtungsträger (20) ausgebildete Öffnungen (30) durchragen und mit einem Ringteil mit einer Schiebeverzahnung (52) zur Drehmomenteinleitung ausgebildet sind.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (30) des Dichtungsträgers (20) Anschläge zur Begrenzung der Bewegbarkeit des Fühlerkolbens relativ zur Welle bilden.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlerkolben (34) derart ausgebildet ist, daß er bei fehlendem Druck in der Anpreßkammer (56) unter der Wirkung des Eingangsmoments des Getriebes in Anlage an die verstellbare Kegelscheibe gelangt.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (32) durch mit dem Fühlerkolben (34) verschweißte Blechteile gebildet sind.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringteil mit den Armen, welche mit dem Fühlerkolben (34) verbunden sind, als Blechteil ausgebildet ist.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsträger (20) einen Anschlag für die Begrenzung der axialen Verschiebbarkeit der verstellbaren Kegelscheibe bildet.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive, mit dem Druck in der Anpreßkammer (56) beaufschlagte Fläche des Fühlerkolbens (34) durch seine Führung an dem Dichtungsträger (20) und dem Außenumfang der Welle (5) bestimmt ist.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung auch Dichtfläche ist.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zwei zueinander verstellbaren Kegelscheibenpaaren – einem antriebs- und einem abtriebsseitigen – wobei wenigstens eines der Kegelscheibenpaare mittels eines Drehmomentfühlers zur Verspannung des Umschlingungsmittels beaufschlagbar ist, der Drehmomentfühler Wälzkörper (42), wie z. B. Kugeln, besitzt, die mit Abwälzflächen zusammenarbeiten, welche drehmoment- und übersetzungsabhängige Verspannkräfte erzeugen, wobei die Wälzkörper in Abhängigkeit von einer Übersetzungsänderung entlang der Abwälzflächen verlagerbar sind und dabei zumindest eine radiale Verlagerung gegenüber der Rotationsachse des Kegelscheibenpaares erfahren.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzflächen derart ausgebildet sind, daß die Wälzkörper (42) bei einer Übersetzungsänderung sowohl in radialer als auch in axialer Richtung eine Verlagerung erfahren.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzflächen Auflauframpen für die Wälzkörper (42) bilden, die über die Erstreckung der Abwälzflächen, entlang der die Abwälzkörper übersetzungsabhängig verlagert werden, einen sich verändernden Angriffswinkel für die Wälzkörper bilden.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (42) des Drehmomentfühlers durch Kugeln gebildet sind, die jeweils in zwei sich axial gegenüberliegenden und in radialer Richtung im wesentlichen V-förmig ausgebildeten Nuten aufgenommen sind, die derart ausgebildet sind, daß die sich im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Flanken der Nuten, bezogen auf den Radius, auf dem sich die Kugeln befinden, für diese Kugeln tangentenartige Angriffslinien bilden, die zumindest im wesentlichen parallel sind.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzflächen in radialer Richtung einen derartigen Verlauf haben, daß durch das zu übertragende Drehmoment eine radiale Kraftkomponente auf die Wälzkörper (42) erzeugt wird.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Abwälzflächen auf die Abwälzkörper (42) erzeugte radiale Kraftkomponente im Verhältnis zu der durch diese Abwälzflächen auf die Wälzkörper erzeugten axialen Kraftkompomente sehr gering ist.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentfühler am antriebsseitigen Kegelscheibenpaar vorgesehen ist.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Anpreßeinrichtung ausgebildete Drehmomentfühler ein druckmittelbeaufschlagtes Stellglied, wie eine Kolben/Zylindereinheit umfaßt, in der ein drehmoment- und übersetzungsabhängiger Druck erzeugt wird.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (42) mittels der axial verlagerbaren Kegelscheibe des mit dem Drehmomentfühler zusammenwirkenden Kegelscheibenpaares in radialer Richtung geführt sind.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung der Wälzkörper (42) mittels eines die einzelnen Wälzkörper umgreifenden Käfigs erfolgt.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Führung der Wälzkörper (42) über eine mit der axial verlagerbaren Kegelscheibe verbundene, in axialer Richtung zur Rotationsachse dieser Scheibe kegelstumpfartige Fläche erfolgt.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfartige Fläche axial in Richtung der verlagerbaren Kegelscheibe sich im Durchmesser erweitert.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Scheiben des einen Kegelscheibenpaares drehfest mit einer Welle verbunden sind.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zwei zueinander verstellbaren Kegelscheibenpaaren – einem antriebs- und einem abtriebsseitigen – wobei wenigstens die axial verlagerbare Scheibe eines der Scheibenpaare durch eine Kolben/Zylindereinheit beaufschlagbar ist, die mit einem last- und übersetzungsabhängigen Druck speisbar ist, der von einem über eine Pumpe mit Druckmedium versorgbaren Drehmomentfühler geliefert wird, wobei der Drehmomentfühler wenigstens ein Drucksteuerventil besitzt sowie Wälzkörper, wie z. B. Kugeln, und mit diesen zusammenarbeitende Abwälzflächen, mittels derer das Drucksteuerventil zur Erzeugung eines last- und übersetzungsabhängigen Druckes eingestellt wird und Drehmoment auf das Kegelscheibenpaar übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß beide Scheiben des einen Kegelscheibenpaares drehfest mit einer Welle verbunden sind und über die Wälzkörper das gesamte von dem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe zu übertragende Moment in das Kegelscheibenpaar eingeleitet wird.