DE3325523C2

DE3325523C2 - Stufenlos einstellbares Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe

Info

Publication number: DE3325523C2
Application number: DE3325523A
Authority: DE
Inventors: Herbert Karl 6380 Bad Homburg Steuer
Original assignee: PIV Antrieb Werner Reimers GmbH and Co KG
Current assignee: PIV Antrieb Werner Reimers GmbH and Co KG
Priority date: 1983-07-15
Filing date: 1983-07-15
Publication date: 1985-10-03
Also published as: GB2143289B; GB2143289A; JPS633192B2; FR2549187A1; FR2549187B1; GB8417444D0; DE3325523A1; JPS6037450A; US4568317A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein stufenlos einstellbares Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe mit hydraulischer Anpressung und Steuerung. Der Druckkolben seines abtriebsseitigen Scheibensatzes stützt sich über eine mechanische Kurvenanpreßeinrichtung axial an seiner zugehörigen Welle ab, so daß bei Hydraulikausfall eine drehmomentabhängige Notanpressung gewährleistet ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einem stufenlos einstellbaren Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1.

Derartige Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe, bei denen die Anpreßkräfte zwischen den Kegelscheiben und dem dazwischenlaufenden Übertragungsmittel durch hydraulischen Druck erzeugt werden, sind durch zahlreiche Patente der Anmelderin bekannt (DE-PS 46 580, DE-OS 27 44 947). Außerdem ist in der Zeitschrift »antriebstechnik« 8 (1969), Seite 362 ff. die Kombination von Mechanik und Hydraulik bei stufenlosen Antrieben beschrieben.

Die hydraulischen Anpreßeinrichtungen sind dabei meist in einander diagonal gegenüberliegenden Druckräumen angeordnet, so daß mit symmetrischem Scheibenkeil gearbeitet werden kann. Statt dessen sind aber auch andere Anordnungen für die Anpreßeinrichtung bekannt.

Ein gewisser Nachteil dieser bekannten Getriebe besteht darin, daß bei Ausfall des Hydraulikdruckes, etwa aufgrund einer Leckage im Druckölkreislauf oder aufgrund einer Störung der Druckölpumpe, das Getriebe praktisch funktionsunfähig wird. Insbesondere ergeben sich bei Drehrichtungsumkehr untragbare Umschlaglose, die zur Beschädigung der mechanischen Anpreßeinrichtü.ig führen. Dies wäre vor allem beim Einsatz solcher Getriebe in Kraftfahrzeugen untragbar.

Hiervon ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, das eingangs beschriebene Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe dahingehend zu verbessern, daß bei einem Ausfall des Öldruckes das Getriebe bei kleiner Übersetzung funktionsfähig bleibt und das Fahrzeug also noch in Langsamfahrt betrieben werden kann. Der kompakte Aufbau des Getriebes, der für den Einsatz bei Kraftfahrzeugen wesentlich ist, darf dabei nicht verlorengehen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 stehenden Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Hintereinanderschaltung beider Anpreßeinrichtungen, die im abtriebsseitigen Scheibenpaar vorgenommen wird, erzeugt die mechanische Anpreßeinrichtung bei funktionierender Hydraulik keine Anpreßwirkung, sondern dient nur der Drehmomentübertragung zwischen Kegelscheibe und Welle. Bei Hydraulikausfall wird jedoch die abtriebsseitige Wegscheibe nach vorn geschoben, d. h., das Getriebe ins Langsame verstellt und in dieser Stellung eine ausreichende Anpressung erzeugt. Damit wird auch bei völligem Ausfall des Hydraulikdruckes ein Notbetrieb für das Fahrzeug gewährleistet. Zugleich ergibt sich eine Unterstützung beim Anfahren, wenn der Pumpendruck sich nicht schnell genug aufbaut.
Zwar ist es beispielsweise durch die DE-OS 27 44 947 bekannt, mit einer kombinierten mechanisch-hydraulischen Anpressung zu arbeiten. Dabei arbeitet aber die mechanische Anpreßeinrichtung parallel neben der hydraulischen Anpreßeinrichtung, d. h., daß die Kegelscheiben mit der Summe der mechanisch erzeugten und der hydraulisch erzeugten Kräfte beaufschlagt werden. Im Gegensatz dazu sitzt die mechanische Kurvenanpreßeinrichtung beim Anmeldungsgegenstand in der axialen Abstützung des Druckkolbens und tritt daher während des normalen hydraulischen Betriebes überhaupt nicht in Erscheinung. Erst bei Abfall des Hydraulikdruckes unter ein vorgegebenes Mindestmaß wird mit Hilfe der Kurvenanpreßeinrichtung der Druckkolben gegen die bewegliche Kegelscheibe verfahren und das Getriebe in Richtung »langsam« verstellt.

Konstruktiv wird die mechanische Kurvenanpressung zweckmäßig in der Weise erzeugt, daß der Druckkolben an seiner Nabe axial vorstehende Vorsprünge aufweist, die mit stirnseitig angebrachten Kurven eines sich axial an der Welle abstützenden und mit ihr drehfest verbundenen Kurventrägers zusammenwirken. Die Kurven bestehen jeweils aus zwei in Umfangsrichtung symmetrischen Kurvenästen, so daß das Getriebe lastrichtungs- und drehrichtungsunabhängig arbeiten kann. Die einzelnen Kurvenäste weisen zwei unterschiedlich steile Abschnitte auf. Die in Umfangsrichtung gesehen steileren Abschnitte gehen vom Kurvengrund aus, die flacheren schließen sich nach außen ein.

Bei funktionierender Hydraulik befinden sich die Vorsprünge des Druckkolbens im Kurvengrund spielfrei

zwischen den steilen Abschnitten, und die beim Übertragen des Drehmomentes erzeugten Axialkräfte bilden nur einen Teil der Abstützkräfte des Druckkolbens und haben keinen Einfluß auf die Höhe der Anpressung des

Zugmittels, die allein vom hydraulischen Druck bestimmt wird.

Nach einem Hydraulikausfall gelangen die Vorsprünge des Druckkolbens auf die flacheren Abschnitte, und die dort beim Übertragen des Drehmomentes erzeugten Axialkräfte werden direkt vom Druckkolben auf die Kegelscheibe weitergeleitet und sind so groß, daß die erforderliche Zugmittelanpressung gewährleistet ist

Zur Ermöglichung dieser beiden Betriebsarten ist der Druckkolben axial verschiebbar, aber undrehbar auf der Nabe der ihm zugeordneten Kegelscheibe angeordnet.

Schließlich bietet sich noch die Möglichkeit, den Druckkolben durch sine Druckfeder in Richtung auf die verschiebbare Kegelscheibe zu belasten, damit das Getriebe auch im lastfreien Betrieb bei unzureichender Ölversorgung in Richtung »langsam« verstellt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile des Anmeldungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiele' anhand der Zeichnung; dabei zeigt

F i g. 1 ein hydraulisch gesteuertes Kegelscheiben-Umschliiigungsgetriebe mit hydraulischer Abstützung und Notanpassung im Abtriebsscheibensatz;

Fig.2 eine Draufsicht auf die Notanpreßeinrichtung in Richtung des Pfeiles Il in F i g. 1 und

F i g. 3 eine Draufsicht gemäß F i g. 2, wobei der Nokken durch eine Rolle ersetzt ist.

Das in F i g. 1 dargestellte Getriebe weist eine Antriebswelle 1 und eine Abtriebswelle 2 auf. Auf der Antriebswelle 1 ist ein Paar Kegelscheiben 3,4 und auf der Abtriebswelle 2 ein Paar Kegelscheiben 5, 6 angeordnet, zwischen denen das Zugmittel 7 umläuft. Die Kegelscheibe 6 ist als axial verschiebbarer Druckzylinder mit Mantel 8 für den mit der inneren Nabe 9 der Kegelscheibe 6 drehfest verbundenen Druckkolben 10 ausgebildet, so daß zwischen Kegelscheibe 6 und Druckkolben 10 ein Druckraum 11 gebildet ist. In diesen Druckraum wird über eine Leitung 12, eine Axialbohrung 13 in der Welle 2 sowie über Bohrungen 14 und 15 in der Welle bzw. in der Nabe 9 Drucköl eingeleitet, um die erforderliche Anpreßkraft auf den Zugmittelstrang 7 zu erzeugen.

Die Notanpreßeinrichtung wird gebildet durch den axial verschiebbaren und drehfest mit der Kegelscheibe 6 verbundenen Druckkolben 10, auf dessen Nabe 17 außen Übertragungsnocken 18 angeordnet sind, und durch den drehfest mit der Abtriebswelle 2 verbundenen Kurven;räger 19. Der Kurventräger 19 stützt sich axial nach außen über einen Sicherungsring od. dgl. an der Welle 2 ab, während an seinem anderen Ende stirnseitig am Umfang Kurven 20 eingearbeitet sind, die mit den Übertragungsnocken 18 zusammenwirken. Dabei sind jeweils mehrere Übertragungsnocken 18 und Kurven 20 über den Umfang verteilt angeordnet

Im Betriebszustand bei Öldruck werden die Nocken 18 in den Kurvengrund der Kurven 20 gedrückt, wie in F i g. 2 in durchgezogenen Linien dargestellt. Sie dienen in dieser Stellung lediglich zur kardanartigen Drehmomentübertragung, nicht jedoch zur Anpressung des Zugmittels. Beim Ausfall des Öldruckes wird durch die Druckfeder 21 und — falls Drehmoment vorhanden — durch die Notanpressung der Druckkolben 10 gegen die Kegelscheibe 6 verschoben und diese drückt das Zugmittel 7 so weit nach außen, bis es seinen maximalen Laufkreis eingenommen hat. Entsprechend nimmt das Zugmittel 7 auf dem Antriebsscheibensatz seinen kleinsten Laufkreis ein, der durch die mechanisch begrenzte größte Spreizung der Kegelscheiben bestimmt ist. Unter Drehmomenteinfluß erfährt der mit der Kegelscheibe 6 drehfest, aber axial verschiebbare Druckkolben 10 und damit der Übertragungsnocken 18 relativ zu dem Kurventräger 19 zusätzlich eine Verschiebung in Umfangsrichtung, bis er beispielsweise die in F i g. 2 gestrichelt dargestellte Position einnimmt. Dies führt zu einer mechanischen Anpressung der Kegelscheibe 6 an das Zugmittel 7, abhängig vom Drehmoment und von dem Kurvenneigungswinkel 22. Die Federanpressung, die nur eine begrenzte Drehmomentübertragung zulassen würde, wird also ergänzt durch eine wesentlich stärkere und drehmomentabhängige Anpressung. Beim Wiedereinsetzen der Hydraulik verläuft der Vorgang in umgekehrter Richtung.

Zur Abdichtung des Druckraumes 11 ist zwischen den Naben der Kegelscheibe 6 und des Druckkolbens 10 eine Dichtung 37 angeordnet.

Der Antriebsscheibensatz hat den üblichen Aufbau. Die Kegelscheibe 4 bildet mit einem Mantel 24 einen Druckzylinder für einen wellenfesten Druckkolben 25, von dem in F i g. 1 nur noch der auf der Welle 1 sitzende Bund zu sehen ist. Auch diesem Druckzylinder geht die Druckflüssigkeit über eine Leitung 26 und eine nicht dargestellte Wellenbohrung zu.

Die Leitungen 12 und 25 sind an einen Steuerschieber mit einem Vierkanten-Steuerkolben 27 angeschlossen, der das ihm von einer Pumpe 28 zugeführt? Drucköl auf die Leitungen 12 bzw. 26 verteilt. Das überschüssige Druckmittel fließt über eine Leitung 32 und ein Überdruckventil 33 in den Druckmittelbehälter zurück. Auch das verdrängte Druckmittel kann aus dem jeweiligen Scheibensatz (Zylinder-Kolben-Aggregat) über den Steuerschieber und eine Rückflußleitung 34 sowie ein zweckmäßigerweise vorhandenes Vorsparmventil 35 in den Druckmittelbehälter zurückfließen. Die Verstellung des Vierkanten-Steuerkolbens 27 erfolgt über einen an ihm angelenkten Steuerhebel 29, der zur Aufrechterhaltung der Getriebeübersetzung mit einem Ende in eine Umfangsnut 30 an der axial verschiebbaren Kegelschei-

be 4 eingreift. Außerdem ist er zur willkürlichen Änderung der Getriebeübersetzung über einen Handhebel 31 verstellbar.

Fig.3 zeigt eine besonders günstige Ausgestaltung für die mechanische Kurven.mpressung. Dabei ist der Endpunkt des Übertragungsnockens 18 durch eine drehbar gelagerte Rolle 36 ersetzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stufenlos einstellbares Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe mit zwischen Paaren von Kegelscheiben umlaufendem Zugmittel, wobei jedes Kegelscheibenpaar eine axial verschiebbare Kegelscheibe aufweist, die durch eine hydraulische Anpreßeinrichtung in Form einer Zylinder-Kolben-Einheit verstellbar ist, deren Zylinder vorzugsweise mit der Kegelscheibe verbunden ist, während der Druckkolben mit einer drehmomentabhängigen mechanischen Anpreßeinrichtung zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Druckkolben (10) an der mechanischen Anpreßeinrichtung (18, 20) axial abstützt, die sich ihrerseits axial an der zugehörigen Welle (2) abstützt.

2. Kegeischeiben-Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (10) an seiner Nabe (17) axial vorstehende Vorsprünge (18) aufweist, die mit stirnseitig angebrachten Kurven (20) eines sich axial an der Welle (2) abstützenden und mit ihr drehfest verbundenen Kurventrägers.(19) zusammenwirken.

3. Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (18) an ihrem freien Ende eine drehbar gelagerte Rolle (36) tragen.

4. Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurven (20) jeweils aus zwei in Umfangsrichtung etwa symmetrischen Kurvenästen bestehen, die mit zunehmender Steigung in den gemeinsamen Kurvengrund hineinlaufen.

5. Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (22) am äußeren Ende der Kurvenäste so flach ist, daß die entstehenden Axialkräfte eine rutschfreie Kraftübertragung am Zugmittel (7) sicherstellen.

6. Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (10) durch eine Druckfeder (21) in Richtung auf die verschiebbare Kegelscheibe (6) belastet ist.