DE2846580C2 - Stufenlos einstellbares Kegelscheibengetriebe - Google Patents
Stufenlos einstellbares KegelscheibengetriebeInfo
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Description
45
SO
55
65 Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend vom
eingangs genannten Stand der Technik ein verzögerungsfreies Reagieren des Getriebes auf Drehmomentstöße
unter gleichzeitigem Ausgleich der axialen Nachgiebigkeit des Getriebes zu erreichen, wobei keine
zusätzliche Ölleitung zur Schmierung des Übertragungsmittels erforderlich ist und die Möglichkeit des
Anfahrens des Getriebes ohne Pumpenvorlauf bzw. unabhängig von einer Fremdversorgung eröffnet wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst
Hierzu sei zunächst klargestellt daß unter dem Begriff »fest abgestützte Kegelscheibe« bzw. »Festscheibe«
im erfindungsgemäßen Sinne eine Kegelscheibe verstanden wird, die praktisch fest abgestützt ist,
jedoch kleinste Wege in Axial- und Umfangsrichtung adsführen kann, wobei sich diese Wege insbesondere in
Axialrichtung im Bereich von wenigen Άοο mm
bewegen. Daher wird der Begriff »fest abgestützte Kegelscheibe« bzw. »Festscheibe« im Rahmen der
Erfindung nicht im Sinne von »starr abgestützt« verstanden, sondern im Sinne von »praktisch feststehend«
bzw. »fest abgestützt«.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen haben die Wirkung, daß sich bei Drehmomentstößen diese als
kleine Stellbewegung über die Aripreßeinrichtung unmittelbar, also ohne Zwischenschaltung des Hydraulikkreislai'fes,
auf wenigstens eine der Kegelscheiben auswirkt und dort zu einer Axialverstellung führt, die die
mechanischen Elastizitäten des Getriebes ausgleicht. Andererseits ist die Festscheibe gleichzeitig direkt eines
der Ventilteile, so daß sich ebenso verzögerungsfrei bei Drehmomentstößen auf den Druckmitteldruck an
wenigstens einer der zur Einstellung und Änderung der Getriebeübersetzung verschiebbaren, ein Zylinder-Kolben-Aggregat
bildenden Kegelscheiben einwirken läßt. Auf diese Art und Weise werden Drehmomentstöße
sofort aufgefangen, ohne daß es zu einer Änderung der eingestellten Getriebeübersetzung kommt. Andererseits
ist dies durch Einbezug der fest abgestützten Kegelscheibe als Bestandteil des Drehmomentfühlers in
baulich einfacher und platzsparender Weise möglich.
Als besonders zweckmäßig haben sich die Maßnahmen gemäß Anspruch 2 erwiesen. Auf diese Weise
erfährt die Festscheibe über ihre gesamte radiale Ausdehnung einen Stützdruck, der die Anpreßeinrichtung
entlastet, so daß diese wiederum entsprechend leichter ausgebildet sein kann und feinfühliger reagieren
kann.
Ausgestaltungen des soweit beschriebenen Erfindungsgegenstandes
lassen sich in besonders zweckmäßiger Weise mit den Merkmalen der Ansprüche 3 bis 5
erzielen.
Um beim Anfahren des Getriebes von einem Pumpenvorlauf bzw. einer Fremdölversorgung unabhängig
zu werden, sind die Maßnahmen nach dem Kennzeichen der Ansprüche 6 und 7 vorteilhaft. Diese
haben die Wirkung, daß die Kegelscheiben zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Überstzung
zunächst mechanisch über Wälzlager abgestützt sind, so daß das Getriebe wie ein mechanisch angepreßtes
Kegelscheibengetriebe beim Anlaufen wirkt. Erst beim Aufbau des Öldruckes, der nach kurzer Zeit erfolgt ist,
heben die zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Otriebeübersetzung dienenden Kegelscheiben von
ihrer mechanischen Abstützung ab, womit diese in ihrer Wirkung für den weiteren Lauf des Getriebes
ausscheiden.
Eine andere Möglichkeit ergibt sich nach dem Merkmalen des Anspruches 8. Diese führen dazu, daß
beim Einschalten des Getriebeantriebs zunächst praktisch nur die ölpumpe mitangetrieben wird, während
das Getriebe langsam mit sich aufbauendem Öldruck mitgenommen wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender Beschreibung anhand der Zeichnung,
auf der Ausführungsformen der Erfindung teilweise vereinfacht dargestellt sind. In der Zeichnung
zeigt
F i g. 1 den schematischen Grundaufbau eines hydraulisch verstellbaren Kegelscheibengetriebes mit einem
Drehmomentfühler;
F i g. 2 bis 6 verschiedene Ausbildungen und Anordnungen des erfindungsgernäßen Drehmornentfühlers;
Fig. 7 ein Kegelscheibengetriebe mit auf beiden Wellen angeordentem Drehmomentfühler und
F i g. 8 bis 10 Ausbildungen von Kegelscheibengetrieben ohne Notwendigkeit eines Pumpenvorlaufes oder
einer Fremdölversorgung.
Gemäß Fig. 1 weist ein bekanntes Getriebe mit hydraulisch verstellbaren Kegelscheiben eine Antriebswelle
1 und eine Antriebswelle 2 auf, auf denen zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Getriebeübersetzung
axial verschiebbare Kegelscheiben 3, 4 angeordnet sind, die Zylinder-Kolben-Aggregate 5, 6
bilden, während ihnen jeweils gegenüber fest abgestützte Kegelscheiben 7, 8 angeordnet sind. Zwischen den
jeweiligen Kegelscheibenpaaren läuft ein Zugmittel 9 um.
Den Zylinder-Kolben-Aggregaten 5, 6 wird das von einer Druckmittelquelle 10 bezogene Druckmittel über
einen Vierkanten-Steuerschieber 11 und jeweilige Leitungen 12, 13 zugeteilt. Außerdem sitzt auf der
Antriebswelle 2 ein Drehmomentfühler 14, dem über eine Leitung 15 das aus dem Steuerschieber 11
abfließende Druckmittel zugeführt wird, welches drehmomentabhängig gedrosselt wird und den Druck am
Antrieb (Zylinder-Kolberi-Aggregat 5) bestimmt. Vom Drehmomentfühler 14 aus fließt das Druckmittel über
eine Leitung 16 drucklos auf das Zugmittel 9 zu dessen Beölung und Kühlung ab.
Der Zylinder 5 hat eine Umfangsnut 17, an der über einen Gleitstein 18 der Hebel 19 eines Übersetzungsstellgliedes 20 angelenkt ist. Zwischen Stellglied 20 und
Gleitstein 18 ist an den Hebel 19 außerdem der Schieber 21 des Vierkanten-Steuerschiebers drehbar angelenkt.
Die Funktionsweise dieses bekannten Getriebes sei noch einmal kurz zusammengefaßt, wobei allerdings
nicht mehr die Funktion bei Änderung der Getriebe-Übersetzung erläutert wird, da diese allgemein bekannt
ist:
Das Getriebe gemäß F i g. 1 ist auf eine bestimmte Übersetzung eingestellt Tritt nun ein Drehmomentstoß
auf, so neigt das Getriebe dazu, sich zu höheren Antriebsdrehzahlen hin zu verstellen, da über den
Drehmomentfühler 14 der Abfluß des Druckmittels über die Leitung 16 in Abhängigkeit von der Größe des
Drehmomentstoßes weiter gedrosselt wird, wodurch sich antriebsseitig im Zylinder 5 der Druckmitteldruck
erhöht und die Kette an Antrieb nach außen verschiebt (steigende Abtriebsdrehzahl). Hierbei wird auch der
Gleitstein 18, Waagehebel 19 und Steuerkolben 21 nach rechts mitgenommen. Dadurch wird die Steuerkante für
den abtriebsseitigen Zylinder weiter geöffnet mit dem Ergebnis, daß auch der Druck im Antriebszylinder 6
steigt
Dieser Vorgang kommt zur Ruhe, wenn sich das nach den Gesetzen des keilförmigen Umschlingungstriebes
erforderliche Kräftegleichgewicht zwischen An- und Abtrieb eingestellt hat.
Andererseits findet aber bei einer drehmomentstoßbedingten
oder durch eine Belastungserhöhung bedingten Änderung der Anpreßkräfte ein gewisses Nachgeben
der Abstützung der festen Kegelscheiben 7 und 8 sowie an diesen selbst eine gewisse, elastizitätsbedingte
ίο Verformung statt, die über den Drehmomentfühler 14
nicht erfaßt werden kann und zu einer Übersetzungsänderung von mehreren Prozent führt, die bleibt. Diese
belastungsbedingte Übersetzungsänderung kann in vielen Fällen ausgesprochen unangenehm und unerwünscht
sein. Außerdem ist die Reaktion des Drehmomentfühlers 14 von einer gewissen Trägheit begleitet,
die dazu beiträgt, daß das Getriebe bei Drehmomentstößen zunächst wenigstens kurzzeitig zu erhöhten
Abtriebsdrehzahlen hin verstellt.
Fig.2 zeigt eine Möglichkeit, diesen Mängeln bekannter, hydraulisch verstellbarer Getriebe zu begegnen.
Dabei wird nur eine Welle mit ihrem Scheibensatz dargestellt, wobei dies sowohl die Antriebswelle als
auch die Abtriebswelle sein kann. Grundsätzlich kann es auch die An- und Abtriebswelle sein, wie dies an einem
späteren Beispiel noch erläutert wird.
Gemäß F i g. 2 ist auf einer Welle 25 ein Scheibensatz 26, 27 angeordnet, zwischen dem ein Zugmittel 28
umläuft.
Die Scheibe 26 ist die zur Einstellung und Änderung der Getriebeübersetzung auf der Welle 25 axial
verschiebbare Kegelscheibe, die gegenüber der Welle über eine Paßfederverbindung 29 undrehbar ist. Die
Scheibe 26 bildet gleichzeitig den Zylinder 30 eines Zylinder-Kolben-Aggregates, dessen Kolben 31 mittels
eines Sprengringes 32 wellenfest angeordnet, d. h. axial fest abgestützt ist. Dem Zylinderraum 33 strömt das
vom Vierkanten-Steuerschieber bezogene Druckmittel über eine Axialbohrung 34 und eine Radialbohrung 35
Demgegenüber ist die Kegelscheibe 27 (Festscheibe) über eine Anpreßeinrichtung 36 mit beispielsweise
V-förmigen Einschnitten und dazwischen eingelegten Wälzkörpern 37 und mittels des Ringes 38 der
Anpreßeinrichtung axial fest gegen einen Bund 39 der Welle 25 abgestützt. Die Kegelscheibe 27 selbst ist auf
der Welle axial verschiebbar und auch drehbar.
Die Kegelscheibe 27 bildet mit einer radialen Bohrung 40 der Welle 25 und einer Steuerkante 41 des
Scheibenhalses 42 ein Steuerventil, dem das dem Zylinderraum 33 zugeführte Druckmittel über die
WelleTibohning 34 ebenfalls zuströmt. Von der Steuerkante
ausgehend kann das Druckmitte! über eine im wesentlichen achsparallele Bohrung 43 der Kegelschei-
be 27 drucklos auf die Innenseite des Umschlingungsmittels
28 abfließen, wo es unter Fliehkrafteinwirkung zur Beölung und Kühlung des Umschlingungsmittels
dient
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende:
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende:
Wird durch die Welle 25 bzw. auf die Welle 25 ein Drehmoment übertragen, so wird der Ring 38 über die
Paßfeder 46 mitgenommen. Dadurch nimmt die Anpreßeinrichtung 36 über die Wälzkörper 37 auch die
Kegelscheibe 27 mit wobei gleichzeitig wegen der
V-förmigen Einschnitte der Anpreßeinrichtung auf die Kegelscheibe 27 eine Axialkraft ausgeübt wird.
Andererseits herrscht im Zylinderraum 33 ein Druckmitteldruck, der dort bzw. über die Kegelscheibe
26 zur Aufrechterhaltung der Übersetzungsstellung dient.
Findet nun ein Drehmomentstoß bzw. eine Belastungsänderung statt, so übt die Anpreßeinrichtung 36
unmittelbar auf die Kegelscheibe 27 eine Axialkraft aus, die auch zu einer kleinen Axialverstellung der
Kegelscheibe 27 in Richtung auf das Umschlingungsmittel 28 führt. Diese kleine Verstellung drosselt außerdem
den Druckmittelabfluß an der Steuerkante 41, so daß sich der Druckmitteldruck im Zylinderraum 33 drehmomentbedingt
erhöht. Durch entsprechende Bemessung des durch Radialbohrung 40 und Steuerkante 41
gebildeten Ventils läßt sich auf diese Weise eine belastungsabhängige Korrektur der Übersetzungsänderung
erzielen, wie sie anhand der F i g. 1 beschrieben ist. Fällt die drehmomentstoßbedingte Belastungserhöhung
wieder ab, so stellt sich über die Anpreßeinrichtung 36 die Kegelscheibe 27 auch wieder zurück, was über die
Steuerkante 41 ebenfalls zu einer entsprechenden Erniedrigung des Druckmitteldruckes im Zylinderraum
33 führt.
Die insoweit beschriebene Einrichtung ist für sich allein genommen in der dargestellten Weise funktionsfähig.
Gemäß Fig.2 ist jedoch die Kegelscheibe 27
zusammen mit einem Zylinder 44 noch zu einem Zylinder-Kolben-Aggregat ausgebildet. Der Zylinder 44
ist gegen den Ring 38 axial fest abgestützt.
Dem Druckraum dieses so gebildeten Zylinder-Kolben-Aggregates strömt das Druckmittel aus der
Axialbohrung 34 über eine weitere Radialbohrung 45 im Bereich der Anpreßeinrichtung 36 zu, so daß in dem aus
Kegelscheibe 27 und Zylinder 44 gebildeten Zylinderraum ebenfalls der Druckmitteldruck herrscht, der auch
im Zylinder: aum 33 herrscht. Wesentlich ist hier nur, daß die durch die Kegelscheibe 27 gebildete Kolbenfläehe
kleiner ist als die Kolbenfläche, die du^ch die Kegelscheibe 26 gebildet ist.
Diese weitere Ausbildung hat die Wirkung, daß die Anpreßeinrichtung 36 entlastet wird, da ein Teil der auf
die Kegelscheibe 27 auszuübenden Axialkraft nunmehr vom Druckmitteldruck aufgebracht wird. Dadurch kann
die Anpreßeinrichtung 36 feinfühliger arbeiten. Durch die Anordnung der Radialbohrung 45 ist außerdem eine
gute Beölung der Anpreßeinrichtung 36 sichergestellt.
Fig.3 zeigt eine Anordnung, die weitestgehend der
Anordnung gemäß F i g. 2 entspricht, weshalb insofern auf F i g. 2 Bezug genommen wird.
Gemäß F i g. 3 ist es nur so, daß das aus der Axialbohrung 34 über die Radialbohrung 45 im durch
Kegelscheibe 27 und Zylinder44 gebildeten Zylinderraum anstehende Druckmittel diesen über eine Radialbohrung
50 des Scheibenhalses 42 verläßt und von da aus in eine axiale Innennut 51 gerät, von wo aus sie in
den Zwischenraum zwischen den Kegelscheiben 27 und
26 strömt. Dort ist unmittelbar neben der Kegelscheibe
27 ein wellenfester Ring 53 angeordnet, mit dem die Kegelscheibe 27 das Drossenventil bildet Um so näher *
die Kegelscheibe 27 an dem Ring 53 steht, um so größer ist die Drosselung des Druckmittelstromes.
Der Ring 53 bildet im übrigen eine axiale Wegbegrenzung
für die Kegelscheibe 27. Dies gilt entsprechend für den gleichermaßen in F i g. 2 angeordneten Ring 53, der
dort aber keine Ventilfunktion hat
Auch Fig. 4 zeigt eine der Fig.2 ähnliche Anordnung,
weshalb wiederkehrende Teile nicht noch einmal 3m einzelnen beschrieben werden.
Gemäß F i g. 4 ist die Festscheibe 60 wiederum über eine Anpreßeinrichtung 61 mit einem Festanschlag 62
drehmomentverbunden, der axial und in Umfangsrichtung unbeweglich ist. Die Festscheibe 60 bildet mit
einem festen Zylinder 63 ein Zylinder-Kolben-Aggregat.
Im Zylinder 63 ist das Gehäuse 64 . eines Steuerventils 65 angeordnet, das mit einem Taststift 66
auf die Festscheibe 60 geht. Das Steuerventil hat einen Kolben 67, auf dessen von dem Taststift abgewandten
Seite eine Druckfeder 68 angeordnet ist, die sich gegen das Gehäuse abstützt.
Das Druckmittel tritt über eine Wellenbohrung 69 und die Anpreßeinrichtung 61 in den Zylinderraum von
,Festscheibe 60 und Zylinder 63 ein. Von dort gelangt das Druckmittel über eine Bohrung 70 in das Gehäuse 64
des Steuerventils, umströmt den Steuerkolben 67 und kann über die Bohrung 71 abfließen, je nachdem, wie
eng der Spalt 72 zwischen Steuerkolben 67 und Gehäuse 64 ist.
Bei einer Erhöhung eines Drehmomentes schiebt die Anpreßeinrichtung 61 die Festscheibe 60 nach rechts.
Dadurch wird der Steuerkolben 65 durch die Wirkung der Feder 68 ebenfalls nach rechts verschoben und der
Steuerspalt 72 verengt sich, was zu einer Erhöhung des Druckmitteldruckes fürht und gleichzeitig zu einer
Verstellung der Festscheibe 60 nach rechts. Die Erhöhung des Druckmitteldruckes entspricht für beide
Kegelscheiben dieser Welle der notwendigen Erhöhung der Anpreßkraft, während wiederum die geringfügige
Verschiebung der Festscheibe 60 die Übersetzungskorrektur herbeiführt.
F i g. 5 zeigt noch einmal eine Gesamtgetriebeanordnung gemäß F i g. 1 mit einer Festscheibenanordnung
und Ausbildung, die praktisch der F i g. 2 entspricht. Hier ist die Anordnung auf der Welle 80 getroffen,
deren Axialbohrung 81 jedoch durch einen Stopfen 82 verschlossen ist. Auf diese Art und Weise kann der
Zylinderraum 83 der Kegelscheibe 84 zur Einstellung der Getriebeübersetzung mit dem antriebsseitigen
Druckmitteldruck über die Leitung 85 versorgt werden, während die Festscheibe 86 über die Anpreßeinrichtung
87 und die Leitung 88 mit dem Druckmitteldruck beaufschlagt wird, der über die Leitung 89 auch im
Zylinder-Kolben-Aggregat 90 der Abtriebsseite ansteht.
Ein weiterer Unterschied besteht noch darin, daß hier nicht wie in Fig.2, das Druckmittel über eine im
wesentlichen achsparallele Bohrung der Festscheibe drucklos abfließen kann, sondern über eine radiale
Bohrung 91, die durch einen verlängerten Scheibenhals 92 gebildet ist, auf dem auch die Kegelscheibe 84 axial
verschiebbar und drehbar gelagert ist.
F i g. 6 zeigt ein der F i g. 5 sehr ähnliches Beispiel, weshalb insofern auf F i g. 5 Bezug genommen wird und
auf die Figuren, auf die F i g. 5 selbst Bezug nimmt.
Der einzige Unterschied zum Beispiel gemäß Fig. 5
ist der, daß bei Fig.6 der an der Festscheibe 100 über
die Anpreßeinrichtung 101 anstehende Druckmitteldruck der ist, der dem Zylinder-Kolben-Aggregat 102
der Antriebsseite herrscht. Während also gemäß Fig.5
der antriebsseitige Druckmitteidruck über die auf der Antriebswelle sitzende Festscheibe und die damit
gebildete Steuereinrichtung bestimmt wird, wird gemäß Fig. 6 der antriebsseitige Druck über die ebenfalls auf
der Antriebsseite sitzende Steuereinrichtung bestimmt
Der Gegenstand gemäß F i g. 7 unterscheidet sich von dem gemäß Fi g. 6 dadurch, daß auf beiden Gebtriebewellen
die Festscheibe 110 bzw. 111 mittels der Anpreßeinrichtungen 112 bzw. 113 und der Steuerventile
114 bzw. 115 zu einem Drehmomentfühler ausgebildet ist, der jeweils den Druckmitteldruck auf derzugehören-
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den Welle bestimmt. Dieses System ist für Anwendungsfälle vorteilhaft, bei denen Treib- und Bremsfahrt bzw.
also eine Drehmomentumkehr, vorkommt, so daß ein Wechsel zwischen An- und Abtriebswelle stattfindet.
Es ist jedoch immer nur einer der Drehmomentfühler wirksam, während der andere mittels seiner Steuerkante
das Ventil schließt. 1st das Getriebe zu langsamen Abtriebsdrehzahlen auf der Welle 116 eingestellt, so ist
der antriebsseitige Drehmomentfühler 110, 112, 114 wirksam, während der abtriebsseitige unwirksam ist. Im
umgekehrten Falle wirkt der Drehmomentfühler auf der <?Abtriebswelle 116. Der Umschaltpunkt zwischen den
beiden genannten extremen Obersetzungsstellungen ergibt sich aus den bekannten Verhältnissen bei
Kegelscheiben-Umschlingungsgetrieben selbsttätig in einem Bereich der normalerweise in der Nähe des
Übersetzungsverhältnisses 1 :1 liegt.
Die bisher anhand der Fig. 1 bis 7 beschriebenen Getriebeformen sind davon abhängig, daß vor dem
Anlaufen des Getriebes am Steuerschieber ein Öldruck vorhanden ist, also entweder die anhand der F i g. 1
gezeigte ölpumpe 10 zunächst angelaufen ist oder aber eine Fremdölversorgung eingeschaltet ist. Es gibt nun
jedoch Bedarfsfälle, bei denen man eine Fremdölversorgung nicht zur Verfügung hat und einen gesonderten
Antrieb für die ölpumpe beispielsweise ersparen will
oder nicht unterbringen kann. Mit derartigen Bedarfsfällen befassen sich die Getriebe gemäß Fig.8 bis 10, die
nachfolgend im einzelnen erläutert werden.
F i g. 8 zeigt ein Getriebe entsprechend dem anhand der Fig.7 beschriebenen. Hier ist jedoch mittig
zwischen den Wellen 120 und 121 im Getriebegehäuse 122 eine Führungsstange 123 angeordnet, auf der ein
Z-förmiger Bügel 124 frei verschiebbar ist. Gegen die freien Schenkel 125 und 126 sind die der Einstellung und
Aufrechterhaltung der Getriebeübersetzung dienenden Kegelscheiben 127 und 128 über Wälzlager 129 und 130
abgestützt mittels ihrer entsprechend um die Kolben 131 und 132 herumgeführten Zylindermäntel 133 und
134.
Der von dem nicht mehr dargestellten Vierkanten-Steuersieber kommende Ölstrom für An- und Abtriebsseite kommt über die axialen Wellenbohrungen 135 und
136.
Der in der Achsrichtung gemessene Abstand der Arme 125 und 126 ist so bemessen, daß die Wälzlager
bezüglich der Axialhalterung der Kegelscheibe 127 und 128 bei normalem Betrieb des Getriebes einen
geringen Abstand haben.
Auf der Welle 120 sitzt ein Ritzel 137, über das die nicht dargestellte Pumpe zur Förderung des Hydraulikmittels
angetrieben wird.
Das so dargestellte Getriebe arbeitet folgendermaßen:
Es sei angenommen, daß die Welle 120 die Antriebswelle und die Welle 121 die Abtreibswelle ist.
Wird nun die Maschine od. dgl. angeschaltet, so erfolgt zunächst der Antrieb der Welle 120, d. hM daß in diese ein
Drehmoment eingeleitet wird. Ein Druckmitteldruck ist zunächst noch nicht vorhanden. Die Anpreßeinrichtung
138 liefert aber durch die Einleitung des Drehmomentes eine Anpreßkraft, die daß Zugmittel zwischen den
Kegelscheiben 139 und 127 einspannt, da die Kegelscheibe 127 vermöge ihrer Abstützung gegen den Arm
' 125 über das Wälzlager 129 nicht ausweichen kann. So wird das Drehmoment mittels des Zugmittels auf die
Kegelscheiben 138, 140 übertragen, wo ebenfalls eine -entsprechende axiale Anpreßkraft über die Anpreßein-
50
55 richtung 141 aufgebaut wird. Auch hier kann die Kegelscheibe 128 vermöge ihrer Abstützung über den
Arm 126 und das Wälzlager 130 nicht ausweichen. Es findet also zunächst eine rein mechanische Abstützung
der Kegelscheiben der gleichzeitiger Erzeugung drehmomentproportionaler
Anpreßkräfte auf beiden Getriebewellen statt.
Ist das Getriebe auf diese Weise kurze Zeit angelaufen, so ist die Ölpumpe über das Ritzel 137 lange
genung angetrieben, um den zur hydraulischen Erzeugung der Anpreßkräfte an den Scheibensätzen erforderlichen
Druckmitteldruck zu liefern, der durch den nicht dargestellten Vierkanten-Steuerschieber, wie er in
F i g. 7 gezeigt ist, auf die beiden Scheibensätze aufgeteilt wird. Nunmehr baut sich in den an den
einzelnen Kegelscheiben angeordneten Zylinder-Kolben-Aggregaten der für die hydraulische Abstützung
erforderliche Druckmitteldruck auf. Das führt bezüglich der Kegelscheiben 127 und 128 dazu, daß sie geringfügig
von den Wälzlagern 129, 130 abheben, so daß die mechanische Abstützung dieser Kegelscheiben fortfällt
und durch die hydraulische Abstützung übernommen wird. Das Getriebe läuft dann ausschließlich hydraulisch
gesteuert.
Auf diese Weise ist es also möglich, ohne Erzeugung des erforderlichen Öldruckes vor Anfahren des
Getriebes auszukommen. Vielmehr kann das Getriebe sofort mitangefahren werden und der Öldruck baut sich
in der Anlaufphase auf.
F i g. 9 zeigt zum gleichen Problem ein Getriebe, das sich von dem nach F i g. 8 nur dadurch unterscheidet,
daß die zur Aufrecherhaltung und Einstellung der Getriebeübersetzung dienenden Kegelscheiben 150,151
nicht diametral, sondern im wesentlichen radial einander gegenüberliegend angeordnet sind. Das
gleiche gilt für die Festscheiben 152 und 153.
Hier ist am Getriebegehäuse 154 ein Waagehebel 155 mittig zwischen den Getriebewellen 156 und 157
schwenkbar gelagert, gegen den die Kegelscheiben 150, 151 über Wälzlager 158,159 abgestützt sind. Hier ist im
übrigen, was auch für F i g. 8 gilt, gut zu sehen, daß die Arme des Hebels 155 gabelförmige Druckringe 160,161
umfassen und schwenkbar in sich tragen, die der Abstützung der Wälzlager 158, 159 dienen. Im übrigen
ist die Funktionsweise des Getriebes gemäß Fig.9 entsprechend der anhand der Fig.8 beschriebenen,
d. h., daß auch hier wieder auf der Antriebswelle 156 ein Ritzel 162 zum Antrieb der Ölpumpe mit Anfahren des
Getriebes sitzt.
Fi g. 10 zeigt ein der Fig. 7 entsprechendes Beispiel,
jedoch der Einfachheit halber nur im Halbschnitt an einer Welle gezeigt
Hier ist auf der Welle 170 wieder das Zylinder-Kolben-Aggregai
171 angeordnet, das von der Kegelscheibe 172 zur Einstellung und Aufrechterhaltung der
Getriebeübersetzung mitgebildet wird. Die Festscheibe 173 stützt sich aber mit dem Ring 174 der Anpreßeinrichtung
175 über eine Reibscheibe 176 gegen das Ritzel
177 zum Antrieb der Ölpumpe ab, welch letzteres axial abgestützt und mit der Welle 170 drehverbunden ist.
Außerdem ist im vorliegenden Falle der Scheibenhals
178 der Festscheibe 173 in den Scheibenhals 179 der Kegelscheibe 172 verlängert und es ist die Kegelscheibe
172 auf diesem Scheibenhals axial verschiebbar, jedoch durch die Paßfeder 180 imdrehbar gehalten.
Wird dieses Getriebe nun angefahren, wobei zunächst also kein Öldruck in den Zylinderräumen 181, 182
vorhanden ist, kann sich die Welle 170 mit dem Ritzel
177 leer durchdrehen, da ja der Kolben 183 im Zylindermantel 184 drehbar ist. Es baut sich dann durch
Antrieb der Ölpumpe langsam der Öldruck auf, der über die Anpreßeinrichtung 175 langsam zum Andrücken des
Ringes 174 über die Kupplungsscheibe 176 gegen das Ritzel 177 führt, wodurch in mit dem Öldruck
steigendem Maße die Mitnahme des Scheibensatzes
erfolgt. Entsprechend muß man sich auch den Aufbau des Öldruckes auf der anderen Getriebewelle vorstellen,
so daß mit der Mitnahme des in Fig. 10 gezeigten Scheibensatzes dann auch die entsprechende Drehmomentübertragung
auf den Scheibensatz der anderen Getriebewelle erfolgen kann.
Hierzu 9 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Stufenlos einstellbares Kegelscheibengetriebe mit je zwei auf der An- und Abtriebswelle
angeordneten Kegelscheiben und zwischen diesen umlaufendem Übertragungsmittel, wobei auf jeder
Welle eine der auf der Welle axial verschiebbaren, jedoch mit der Welle wenigstens mittelbar drehverbundenen
Kegelscheiben als axial verschiebbarer, mit der Welle umlaufender Druckzylinder eines
wenigstens mittelbar wellenfesten Kolbens ausgebildet ist, dem das Druckmittel zur Einteilung und
Aufrechterhaltung der Getriebeübersetzung von einem Vierkanten-Steuerschieber zugeteilt wird, der
über einen Stellhebel mit einer der axial verschiebbaren Kegelscheiben in Verbindung steht, während
die beidtn anderen Kegelscheiben gegenüber der Welle axial fest abgestützt sind, und wobei zur
lastabhängigen Erzeugung der Anpreßkräfte wenigstens auf einer Getriebewelle ein Fühler für das dort
übertragene Drehmoment angeordnet ist, dem das Druckmittel mit der auf der eigenen oder der
gegenüberliegenden Welle im dortigen Zylinder-Kolben-Aggregat zur Einstellung und Aufrechterhaltung
der Übersetzung herrschenden Druck zuströmt und der durch eine drehmomentabhängige
Relativbewegung wenigstens zweier Ventilteile eines Ventils zueinander einen drehmomentabhängigen,
hydraulischen Druck erzeugt und die erforderliehe, lastabhängige, hydraulische Anpreßkraft ausschließlich
bestimmt, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens eine der gegenüber der Welle axial fest abgestützten Kegelscheiben (27, 60, 86,
100, 110, 111, 139, 140, 152, 153) gegenüber der Welle axial verschiebbar und drehbar ist, daß ihre
Festabstützung und Drehfixierung auf der Welle über eine drehmomentabhängige Anpreßeinrichtung
(36,61, 87,101,112,113,138,141) mit einander
gegenüberstehenden Anpreßkurven und dazwischen eingelegten Wälzkörpern erfolgt, die mit ihrem der
Kegelscheibe abgewandten Ring (38) auf der Welle axial fest abgestützt und mit der Welle drehverbunden
ist und daß die fest abgestützte Kegelscheibe eines der Ventilteile zur lastabhängigen Erzeugung
der Anpreßkraft bildet oder betätigt.
2. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die fest abgestützte
Kegelscheibe (27,60,86,100,110,111,138,140,152,
!53) als Kolben eines mit seinem Zylindermantel gegenüber der Welle abgestützten Zylinder-Kolben-Aggragates
ausgebildet ist, in dem das Druckmittel mit dem dem Drehmomentfühler zuströmenden
Druck ansteht, und daß die Kolbenfläche dieses Zylinder-Kolben-Aggregates kleiner ist als die
Kolbenfläche der Zylinder-Kolben-Aggegate zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Getriebeübersetzung.
3. Kegelscheibengptriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fest abgestützte
Kegelscheibe (27) mit einer Steuerkante (41) in der Bohrung ihres Lagerungshalses (42) in Verbindung
mit einer Radialbohrung (40) der zugehörigen Welle (25) das Ventil bildet, von wo das Druckmittel über
eine im wesentlichen achsparallele Bohrung (43) der Kegelscheibe oder entlang einer Innennut eines
verlängerten Scheibenhalses (92) und eine davon radial den Scheibenhals durchquerende Bohrung
(91) zur Innenseite des Zugmittels (23) drucklos abströmen kann.
4. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der axial
benachbarten Kegelscheibe (26) zugewandten Seite der fest abgestützten Kegelscheibe (27) ein Hilfsanschlag
(53) für die Wegbegrenzung der fest abgestützten Kegelscheibe auf deren Welle angeordnet
ist, daß die Welle eine radiale Bohrung zum Druckmittelzutritt oder der Lagerungshals (42) eine
vom Zylinderraum der Kegelscheibe ausgehende Bohrung (50) aufweist, daß von der Bohrung eine
. Innennut (51) des Lagerungshalses zum Hilfsanschlag führt und daß diese mit dem Hilfsanschlag das
Ventil bildet
5. Kegelschcibengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im feststehenden Zylindermantel
(63) parallel zur Welle das Gehäuse (64) eines Steuerschiebers (65) angeordnet ist, daß der
Steuerschieber unter der Wirkung einer Feder (68) mit einem Taststift (66) in Anlage an die Kegelscheibe
(60) ist, und daß der Steuerschieber einen Kolben (67) aufweist, dem das Druckmittel auf der
Federseite zuströmt und von dem es über eine auf der federabgewandeten Seite angeordnete, mit dem
Kolben zusammenwirkende Steuerkante (72) abströmen kann.
6. Kegelscheibengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
bei diametral einander gegenüberliegenden zur Einstellung der Getriebeübersetzung dienenden
Kegelscheiben (127, 128) zwischen den Kegelscheibenpaaren auf einer zu deren Wellen (120, 121)
parallelen Führung (123) ein Z-förmiger Bügel (124) verschiebbar gelagert ist, daß gegen dessen freie,
sich radial zur Führung erstreckende Schenkel (125, 126) die zur Einstellung der Getriebeübersetzung
verschiebbaren Kegelscheiben (127, 128) über Wälzlager (129, 130) mit geringem Axialspiel
abgestützt sind und daß der Antrieb für die Pumpe zur Erzeugung des Druckmitteldruckes von einer
der Getriebewellen abgeleitet ist.
7. Kegelscheibengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei im
wesentlichen radial einander gegenüberliegenden zur Einstellung der Getriebeübersetzung dienenden
Kegelscheiben (150, 151) mittig zwischen den Getriebewellen (156, 157) ein sich zu den Getriebewellen
im wesentlichen radial erstreckender Waagehebel (155) neben diesen Kegelscheiben schwenkbar
gelagert ist, daß gegen dessen freie Schenkel (160, 161) die zur Einstellung der Getriebeübersetzung
verschiebbaren Kegelscheiben über Wälzlager (158, 159) mit geringem Axialspiel abgestützt sind und daß
der Antrieb für die Pumpe zur Erzeugung des Druekmitteldruckes von einer der Getriebewellen
abgeleitet ist.
8. Kegelscheibengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Festabstützung des der fest abgestützten Kegelscheibe (173) abgewandten Ringes (174) der
drehmomentproportionalen Anpreßeinrichtung (175) über eine Rutschkupplung (176) gegen ein
Antriebsritzel (177) od. dgl. für die Pumpe zur Erzeugung des Druekmitteldruckes erfolgt und daß
die zugeordnete Kegelscheibe (172) zur Einstellung der Getriebeübersetzung auf einem verlängerten
Hals (178) der fest abgestützten Kegelscheibe axial verschiebbar aber undrehbar gelagert ist
Die Erfindung betrifft ein stufenlos einstellbares Kegelscheibengetriebe der im Oberbegriff des Anspru- ^
ches 1 genannten Art, wie es durch die DE-AS 18 16 950 bekannt ist
Zu dieser Getriebegattung ist zunächst zu bemerken, daß bei dem erwähnten Zylinder-Kolben-Aggregat
selbstverständlich auch eine Umkehrung derart stattfinden kann, daß die zur Obersetzungseinstellung verschiebbare
Kegelscheibe als Kolben ausgebildet ist, der in einem feststehenden Zylinder verschiebbar ist.
Üblicherweise wird jedoch die eingangs erwähnte Konstruktion verwendet, weshalb dies auch für die
nachfolgende Beschreibung des Anmeldungsgegenstandes ohne Einschränkung angesprochen bleibt.
Der eingangs genannte Getriebetyp hat an sich sehr gute Gebrauchseigenschaften, jedoch für besondere
bzw. anspruchsvollere Bedarfsfälle auch einige nachteilige Eigenarten.
So weisen sie einmal einen erheblichen baulichen Aufwand auf, und zwar gleichgültig, ob der Drehmomentfühler
in einen Scheibensatz integriert ist oder ob er, wie aus einem noch nicht zum Stande der Technik ^
gehörenden Vorschlag hervorgeht, als außerhalb angeordnete Baukasteneinheit ausgebildet ist. Der
bauliche Aufwand bedingt nicht nur die Ausbildung des Drehmomentfühlers an sich, sondern auch seinen
Platzbedarf, der sich ungünstig auf die Gesamtgröße des jeweiligen Getriebes auswirkt.
Darüber hinaus ist es nachteilig, daß bei Auftreten von Drehmomentstößen, wie beim Anfahren des
Getriebes, beim Schalten von Kupplungen der angetriebenen Massen etc. eine Verzögerung im Aufbau des
Druckmitteldruckes eintritt, so daß die bekannten Getriebe bei auftretenden Drehmomentstößen nicht
unmittelbar, sondern nur verzögert auf die Belastungserhöhung reagieren können.
Weiterhin ist es nachteilig, daß die hydraulisch verstellbaren Kegelscheibengetriebe für den Anfahrvorgang
einen Pumpenvorlauf bzw. eine Fremdölversorgung brauchen, damit zunächst einmal der erforderliche
Öldruck bzw. ölstrom vorhanden ist, ehe man das Getriebe in Gang setzt, es sei denn, daß eine
hydraulische Anfahr- bzw. Überlastkupplung vorhanden ist, wie sie aus der DE-PS 12 56 023 hervorgeht, jedoch
ebenfalls wieder ein sehr platzgreifendes, kompliziertes und teures Bauteil darstellt.
Ferner ergibt sich aus der materialelastizitätsbedingten Nachgiebigkeit der Abstützung der fest abgestützten
Kegelscheiben sowie der Materialelastizität der fest abgestützten Kegelscheiben selbst ausgehend von einer
bestimmten Übersetzungsstellung eine Übersetzungsänderung in Abhängigkeit von der durch das Getriebe
übertragenen Belastung. Die Übersetzungsänderung beträgt zwar in der Regel nur einige Prozent, was
jedoch nach den Umständen des Einzelfalles einen gravierenden Nachteil darstellen kann.
Schließlich ist bei den bekannten Getrieben erforderlich, eine separate Ölleitung zur Schmierung und
Kühlung der Reibkontakte zwischen dem Übertragungsmittel und den Kegelscheiben vorzusehen.
40
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OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
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D2 | Grant after examination | ||
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