Reibringgetriebe sowie Verfahren zum Betrieb eines derartigen Reibringgetriebes Friction ring gear and method for operating such a friction ring gear
[01] Die Erfindung betrifft ein Reibringgetriebe mit wenigstens zwei mit radialem Abstand angeordneten Reibrädern und mit einem zwischen den Reibrädern angeordneten Reibring, der eines der beiden Reibräder umgibt, wobei die Reibräder und der Reibring über eine Anpresseinrichtung verspannt sind, sowie ein Verfah- ren zum Betrieb eines derartigen Reibringgetriebes.[01] The invention relates to a friction ring transmission with at least two friction wheels arranged at a radial distance and with a friction ring arranged between the friction wheels, which surrounds one of the two friction wheels, the friction wheels and the friction ring being braced by a pressing device, and a method for the Operation of such a friction ring gear.
[02] Getriebe dieser Art fallen in das Gebiet der stufenlos einstellbaren Getriebe (CVT - continuously variable transmission), in welche auch Schwenkscheibengetriebe (toroidal-CVT) sowie Ketten- bzw. Riemen-CVT fallen, die beispielsweise aus der EP 0 466 113, der JP 62-258 254, der JP 2003-028 257, der JP 2001-124 163, der JP 06-174 030 , der JP 06-174 028 oder der US 3,087,348 bzw. aus der US 5,184,981, der US 5,094,652 oder der GB 1 600 974 bekannt sind. Von diesen unterscheiden sich die Reibringgetriebe jedoch dadurch, dass eines der Getriebeglieder ein anderes umgibt, bzw. dadurch dass das reibend die beiden Reibräder verbindende Getriebeglied zwei Laufflächen aufweist, von denen eine erste lediglich mit einem ersten Reibrad und eine zweite lediglich mit einem zweiten Reibrad in Kontakt kommt. Bei den übrigen stufenlos einstellbaren Getrieben gelangt die Kontaktfläche des variablen Getriebegliedes umlaufend abwechselnd mit dem ersten und dem zweiten Getriebeglied in Kontakt.Gearboxes of this type fall in the field of continuously variable transmissions (CVT - continuously variable transmission), which also include swashplate gearboxes (toroidal CVT) and chain or belt CVTs, for example from EP 0 466 113, JP 62-258 254, JP 2003-028 257, JP 2001-124 163, JP 06-174 030, JP 06-174 028 or US 3,087,348 or from US 5,184,981, US 5,094,652 or GB 1,600,974 are known. However, the friction ring gears differ from these in that one of the gear members surrounds another, or in that the gear member that frictionally connects the two friction wheels has two running surfaces, a first of which only has a first friction wheel and a second one only of a second friction wheel Contact comes. In the case of the other continuously variable transmissions, the contact surface of the variable transmission member alternately comes into contact with the first and the second transmission member.
[03] Gattungsgemäße Reibringgetriebe sind beispielsweise aus der EP 0 878 641 AI bzw. aus der EP 0 980 993 A2 bekannt. Beide Druckschriften offenbaren in ihrem zweiten Ausführungsbeispiel eine Anpresseinrichtung, die in Abhängigkeit von dem Drehmoment, welches ein Abtriebskegel der dort offenbarten Kegelreibringgetriebe überträgt, eine Anpresskraft aufbringt, mit welcher die beiden Kegel sowie der zwischen den bei- den Kegeln durch- und den Antriebskegel umgreifend umlaufende Reibring verspannt werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass bei hohen Drehmomenten, bei denen ansonsten die Gefahr eines Durchschlupfes besteht, ein ausreichend hoher Anpressdruck erzeugt wird. Darüber hinaus offenbart die EP 0 980 993 A2 in ihrem ersten Ausfuhrungsbeispiel eine Anpresseinrichtung, deren Anpresskraft über einen Hydraulikzylinder von außen geregelt bzw. eingestellt werden kann.Generic friction ring transmissions are known for example from EP 0 878 641 AI or from EP 0 980 993 A2. In their second exemplary embodiment, both documents disclose a pressing device which, depending on the torque which is transmitted by an output cone of the conical friction ring gear disclosed there, applies a pressing force with which the two cones and the one circulating between the two cones and encompassing the drive cone are encircling Friction ring to be clamped. In this way it can be ensured that a sufficiently high contact pressure is generated at high torques at which there is otherwise a risk of slip. In addition, in its first exemplary embodiment, EP 0 980 993 A2 discloses a pressing device, the pressing force of which can be regulated or adjusted externally via a hydraulic cylinder.
[04] Diese Anordnungen haben jedoch den Nachteil, dass verhältnismäßig viel Anpresskraft in Reserve bereitgestellt werden muss, da in der Position des Reibringes, in welcher dieser in der Nähe des Fußes des von ihm umgebenen Reibkegels positioniert ist, zwischen dem Reibring und diesem Kegel eine wesentlich größere Kontaktfläche vorliegt als dieses in einer Stellung des Reibringes, in welcher der Kegel einen kleineren Radius aufweist, der Fall ist. Durch diese wesentlich größere Kontaktfläche sinkt die Flächenpressung derart, dass ein erheblicher Schlupf auftreten bzw. der Reibring auf dem von ihm umgebenen Kegel aufschwimmen kann. Ins-
besondere wenn große Drehmomente übertragen werden sollen, muss dann eine erhebliche Anpressung vorgenommen werden, welche dann bei anderen Positionen des Reibrings zu unnötigen Verlusten führt. Eine Vergrößerung des Radius der Reibringes ist aus Gründen der Bauraumgröße nicht denkbar, um diesem Problem Herr zu werden. Des weiteren sind diese Probleme bei den vorgenannten beziehungsweise bei anderen stufenlos einstellbaren Getrieben nicht zu finden, da hier die miteinander in Kontakt stehenden Flächen der jeweiligen Getriebeglieder voneinander abweichende Umlaufbahnen aufweisen.[04] However, these arrangements have the disadvantage that a relatively large contact pressure must be provided in reserve, since in the position of the friction ring, in which it is positioned in the vicinity of the foot of the friction cone surrounded by it, one between the friction ring and this cone there is a much larger contact surface than this in a position of the friction ring in which the cone has a smaller radius, which is the case. As a result of this substantially larger contact surface, the surface pressure drops in such a way that considerable slippage occurs or the friction ring can float on the cone surrounding it. INS Especially if large torques are to be transmitted, a considerable amount of pressure must then be applied, which then leads to unnecessary losses in other positions of the friction ring. An increase in the radius of the friction ring is not conceivable due to the size of the installation space in order to deal with this problem. Furthermore, these problems cannot be found in the aforementioned or other continuously variable transmissions, since here the surfaces of the respective transmission members in contact with one another have orbits that differ from one another.
[05] Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Getriebe bereitzustellen, welches diesbezüglich Vorteile bringt.[05] It is an object of the present invention to provide a transmission which has advantages in this regard.
[06] Als Lösung schlägt die Erfindung ein Reibringgetriebe mit wenigstens zwei mit radialem Abstand angeordneten Reibrädern und mit einem zwischen den Reibrädern angeordneten Reibring, der eines der beiden Reibräder umgibt, wobei die Reibräder und der Reibring über eine Anpresseinrichtung verspannt sind, vor, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Anpresseinrichtung zumindest zwei Teilanpresseinrichtungen um- fasst, von denen die erste der beiden Teilanpresseinrichtungen eine kürzere Reaktionszeit als die zweite der beiden Teilanpresseinrichtungen aufweist.[06] As a solution, the invention proposes a friction ring transmission with at least two friction wheels arranged at a radial distance and with a friction ring arranged between the friction wheels, which surrounds one of the two friction wheels, the friction wheels and the friction ring being clamped via a pressing device, which characterized in that the pressing device comprises at least two partial pressing devices, of which the first of the two partial pressing devices has a shorter reaction time than the second of the two partial pressing devices.
[07] Es versteht sich, dass eine derartige, zwei Teilanpresseinrichtungen umfassende Anpresseinrichtung für verschiedenste Getriebe, bei denen ein Getriebeglied, insbesondere ein Reibring oder ein anderes, reibend wirksames Getriebeglied ein anderes Getriebeglied umgibt, vorteilhaft zur Anwendung kommen kann. Hierzu zählen insbesondere alle Arten umlaufender Getriebe, die reibend miteinander wechselwirkende Getriebeglieder besitzen.It goes without saying that such a pressing device, comprising two partial pressing devices, for a wide variety of transmissions in which a transmission member, in particular a friction ring or another, frictionally effective transmission member surrounds another transmission member, can be used advantageously. This includes in particular all types of rotating gears that have frictionally interacting gear elements.
[08] Hierbei kann die zweite Teilanpresseinrichtung gezielt derart angesteuert werden, dass die Anpresseinrichtung insgesamt in Abhängigkeit von der Position des Reibringes - oder in Abhängigkeit von einer ähnlich signifikanten Kenngröße, wie beispielsweise in Abhängigkeit von dem Übersetzungsverhältnis - eine Anpresskraft bereit stellt, welche der überproportionalen notwendigen Anpresskraft, die auf Grund des geringen Radiusunterschiedes zwischen dem Reibring und dem von dem Reibring umgebenen Kegel benötigten, über- proportional hohen Anpresskraft Rechnung trägt. Auf diese Weise wird es insbesondere möglich, dass die erste Teilanpresseinrichtung nach wie vor verhältnismäßig einfach und somit störunanfällig ausgestaltet werden kann.[08] Here, the second partial pressing device can be controlled in such a way that the pressing device as a whole provides a pressing force depending on the position of the friction ring - or depending on a similarly significant parameter, such as depending on the transmission ratio - which provides the disproportionate force necessary pressing force, which takes into account a disproportionately high pressing force due to the small radius difference between the friction ring and the cone surrounded by the friction ring. In this way it becomes possible, in particular, that the first partial pressing device can still be designed to be relatively simple and therefore not susceptible to faults.
[09] Vorzugsweise wird die Reaktionszeit der ersten Teilanpresseinrichtung so kurz gewählt, dass auf Stöße oder ähnliches schnell reagiert werden kann. Vorzugsweise wird eine Anordnung gewählt, die rein echa- nisch ausgebildet ist und somit nahezu keine Reaktionszeit aufweist. Auf diese Weise kann sich die Anpresseinrichtung kurzzeitigen Schwankungen schnell anpassen, wodurch insbesondere ein Schlupf zwischen den aufeinander wälzenden Getriebegliedern vermieden werden kann.
[10] Es kann insbesondere ausreichen, die erste Teilanpresseinrichtung ungeregelt und lediglich in Abhängigkeit von kritischen Kenngrößen, wie insbesondere dem übertragenen Drehmoment, unmittelbar anzusteuern. Auf diese Weise kann sich die erste Teilanpresseinrichtung -und somit auch die gesamte Anpresseinrichtung - äußerst schnell und zuverlässig auf Stöße bzw. nahezu unstetige oder unstetige Änderungen der kriti- sehen Kenngröße einstellen. Hierzu braucht insbesondere die erste Teilanpresseinrichtung nicht hinsichtlich ihrer von der Kenngröße abhängigen Kennlinie optimiert sein. Vielmehr ist es von Bedeutung, dass die erste Teilanpresseinrichtung auf Stöße bzw. Unstetigkeiten geeignet - insbesondere mit ausreichend kurzer Reaktionszeit - reagieren kann.[09] The reaction time of the first partial pressing device is preferably chosen to be so short that it is possible to react quickly to impacts or the like. An arrangement is preferably chosen which is purely mechanical and thus has almost no reaction time. In this way, the pressing device can quickly adapt to short-term fluctuations, as a result of which, in particular, slippage between the gear members rolling on one another can be avoided. [10] It may be sufficient, in particular, to directly control the first partial pressing device unregulated and only as a function of critical parameters, such as, in particular, the transmitted torque. In this way, the first partial pressing device - and thus also the entire pressing device - can adjust extremely quickly and reliably to shocks or almost discontinuous or discontinuous changes in the critical parameter. For this purpose, in particular, the first partial pressure device does not need to be optimized with regard to its characteristic curve, which is dependent on the parameter. Rather, it is important that the first partial pressing device can react appropriately to impacts or discontinuities - in particular with a sufficiently short reaction time.
[11] Eine optimale Kennlinie der gesamten Anpresseinrichtung wird vorzugsweise durch die zweite Teil- anpresseinrichtung umgesetzt, die somit vorzugsweise hinsichtlich ihrer Kennlinie bzw. hinsichtlich der Kennlinie der gesamten Anpresseinrichtung optimiert sein kann, ohne auf Stöße oder plötzliche Unstetigkeiten kurzfristig reagieren zu können bzw. zu müssen. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die zweite Teilanpresseinrichtung entsprechend geregelt bzw. gesteuert ist, so dass die Kennlinie bestmöglich gewählt werden kann. Insbesondere kann die zweite Teilanpresseinrichtung durch unterschiedliche bzw. verscl edenste Kenngrößen angesteuert werden und somit detailliert auf die jeweiligen Anforderungen reagieren. Darüber hinaus kann die Teilanpresseinrichtung, insbesondere in ihrem Regelkreis, hinsichtlich einer Schwingungsdämpfung optimiert sein, was in der Regel ebenfalls zu einer Reduktion der Reaktionszeiten führt. Letzteres ist jedoch, wie bereits vorstehend erläutert, nicht so kritisch, da die erste Teilanpressung mit entsprechend kürzeren Reaktionszeiten reagieren kann.[11] An optimal characteristic curve of the entire pressing device is preferably implemented by the second partial pressing device, which can thus preferably be optimized with regard to its characteristic curve or with regard to the characteristic curve of the entire pressing device without being able to react or react to impacts or sudden discontinuities in the short term have to. In particular, it is advantageous if the second partial pressure device is regulated or controlled accordingly, so that the characteristic curve can be selected as best as possible. In particular, the second partial pressure device can be controlled by different or different characteristics and thus react in detail to the respective requirements. In addition, the partial pressure device, in particular in its control circuit, can be optimized with regard to vibration damping, which generally also leads to a reduction in the response times. However, as already explained above, the latter is not so critical since the first partial contact pressure can react with correspondingly shorter reaction times.
[12] Eine erfindungsgemäße Anordnung kann es bei geeigneter Ausgestaltung insbesondere ermöglichen, die Verluste in einem entsprechenden Getriebe erheblich zu minimieren. Insbesondere besteht die Möglichkeit, die erste Teilanpresseinrichtung unter Sicherheitsaspekten bzw. in Bezug auf die Betriebssicherheit optimiert auszulegen, während die zweite Teilanpresseinrichtung in ihrer Kennlinie derart gewählt ist, dass eine sicherheitsbedingte, von der ersten Teilanpresseinrichtung herrührende Kennlinienverschiebung in geeigneter Weise kompensiert wird.An arrangement according to the invention, with a suitable design, can in particular make it possible to considerably minimize the losses in a corresponding transmission. In particular, there is the possibility of designing the first partial contact pressure device to be optimized in terms of safety or in terms of operational safety, while the characteristic of the second partial contact pressure device is selected such that a safety-related shift in the characteristic curve originating from the first partial contact pressure device is compensated for in a suitable manner.
[13] Dementsprechend löst unabhängig von den übrigen Merkmalen vorstehend erläuterten Anordnung ein Reibringgetriebe mit wenigstens zwei mit radialem Abstand angeordneten Reibrädern und mit einem zwischen den Reibrädern angeordneten Reibring, der eines der beiden Reibräder umgibt, wobei die Reibräder und der Reibring über eine Anpresseinrichtung verspannt sind, die vorstehend genannte Aufgabe, bei welchem die Anpresseinrichtung zumindest zwei Teilanpresseinrichtungen umfasst sowie bei welchem die erste Teilanpresseinrichtung eine Anpresskraft bereitstellt, die größer oder gleich der von der gesamten Anpresseinrichtung bereitzustellenden Anpresskraft ist, und die zweite Teilanpresseinrichtung, die von der Anpresseinrichtung bereitgestellte Anpresskraft reduziert.
[14] Bei einer derartigen Ausgestaltung kann die erste Teilanpresseinrichtung die notwendige Anpresskraft in einem Übermaß bereitstellen, so dass insbesondere kurzzeitige Schwankungen betriebssicher aufgefangen werden können. Durch die zweite Teilanpresseinrichtung kann die übermäßige Anpresskraft wieder reduziert werden, wodurch sich Verluste minimieren lassen, ohne dass die Gefahr besteht, dass bei kurzzeitigen Stößen oder ähnlichem eine unzureichende Anpresskraft zur Verfugung steht.Accordingly, regardless of the other features explained above, a friction ring transmission with at least two friction wheels arranged at a radial distance and with a friction ring arranged between the friction wheels, which surrounds one of the two friction wheels, wherein the friction wheels and the friction ring are clamped via a pressing device , The above-mentioned task, in which the pressing device comprises at least two partial pressing devices and in which the first partial pressing device provides a pressing force that is greater than or equal to the pressing force to be provided by the entire pressing device, and the second partial pressing device reduces the pressing force provided by the pressing device. [14] In such an embodiment, the first partial pressing device can provide the necessary pressing force in excess, so that, in particular, short-term fluctuations can be reliably absorbed. The second partial pressing device can reduce the excessive pressing force again, so that losses can be minimized without the risk that an insufficient pressing force is available in the event of brief impacts or the like.
[15] Die Anpresseinrichtung, insbesondere die erste Teilanpresseinrichtung kann ein Federelement umfassen. Hierbei kann das Federelement derart ausgebildet sein, dass es eine Grundlast bereitstellt, so dass die Anpresseinrichtung mit ihren mechanischen weiteren Anpressmitteln, die variable reagieren können, lediglich von dieser Grundlast ausgehend, die Anpresskraft bereitzustellen braucht. Letzteres gilt insbesondere für die erste Teilanpresseinrichtung, so dass die von dieser Teilanpresseinrichtung zu dmchlaufende Kennlime wesentlich flacher gewählt werden kann. Insbesondere ist es hierdurch möglich, lineare Rampen für mechanische Anpressmittel vorzusehen, ohne dass zu große Anpresskräfte bereit gestellt werden, die dann durch die zweite Teilanpresseinrichtung wieder kompensiert werden müssten. Es versteht sich, dass eine derartige Anordnung aus zwei Teilanpresseinrichtungen, die zumindest ein Federelement umfassen, aus diesem Grunde auch unab- hängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung bei Reibringgetrieben bzw. bei stufenlos einstellbaren Getrieben vorteilhaft ist. Dieses gilt insbesondere dann, wenn die zweite Teilanpresseinrichtung hydraulische Komponenten aufweist.[15] The pressing device, in particular the first partial pressing device, can comprise a spring element. Here, the spring element can be designed such that it provides a basic load, so that the pressing device with its further mechanical pressing means, which can react variable, only needs to provide the pressing force starting from this basic load. The latter applies in particular to the first partial pressing device, so that the characteristic lines to be run through by this partial pressing device can be chosen to be substantially flatter. In particular, this makes it possible to provide linear ramps for mechanical pressing means without having to provide excessive pressing forces which would then have to be compensated for again by the second partial pressing device. It goes without saying that such an arrangement of two partial pressing devices, which comprise at least one spring element, is advantageous for this reason, independently of the other features of the present invention, in the case of friction ring transmissions or in the case of continuously variable transmissions. This applies in particular if the second partial pressing device has hydraulic components.
[16] Dementsprechend ist es kumulativ bzw. alternativ von Vorteil, wenn die zweite Anpresseinrichtung eine der von der ersten Teilanpresseinrichtung aufgebrachten Kraft entgegengesetzte Kraft aufbringt. Auf diese Weise kann insbesondere eine Kjaftreduktion betriebssicher vorgenommen werden. Darüber hinaus kann bei einer derartigen Anordnung die erste Teilanpresseinrichtung ihre Kennlinie unmittelbar und direkt ausspielen und, falls notwendig, der durch die zweite Teilanpresseinrichtung bedingten Kraftreduktion entgegen wirken.Accordingly, it is cumulatively or alternatively advantageous if the second pressing device applies a force opposite to the force applied by the first partial pressing device. In this way, in particular a reduction in strength can be carried out reliably. In addition, with such an arrangement, the first partial pressure device can play its characteristic directly and directly and, if necessary, counteract the reduction in force caused by the second partial pressure device.
[17] Vorzugsweise kompensiert dementsprechend die zweite Teilanpresseinrichtung die von der ersten Teilanpresseinrichtung aufgebrachte Kraft teilweise, was bei geeigneter Ausgestaltung auch unabhängig von den vorgenannten Merkmalen zu den vorbeschriebenen Vorteilen führt.Accordingly, the second partial pressing device preferably partially compensates for the force applied by the first partial pressing device, which, with a suitable design, also leads to the advantages described above, independently of the aforementioned features.
[18] Auch wenn lediglich einzeln bei einer Anpresseinrichtung bzw. einem entsprechenden Getriebe eingesetzt, können die vorgenannten Merkmale eine erhebliche Verlustreduktion bewirken, wenn die Anpresseinrichtung in geeigneter Weise optimiert ist. Insbesondere ist es möglich, die durch die Anpresskräfte bedingten Lagerkräfte, mit denen die jeweiligen Getriebeglieder an einem Gestell bzw. Gehäuse gelagert sind, auf ein Minimum zu reduzieren, wodurch Verluste in erheblichem Maße vermieden werden können. Hierbei können bei den vorbeschriebenen Anordnungen insbesondere die Sicherheitsmargen, die notwendigerweise zur Absicherung gegen unvorhersehbare bzw. schnelle Änderungen der Betriebsparameter vorgesehen sein müssen, auf ein Minimum reduziert werden, da die erste Teilanpresseinrichtung schnell bzw. mit ausreichenden Kraftreser-
ven reagieren kann. Während normaler Betriebszustände wird dagegen durch die zweite Teilanpresseinrichtung vorzugsweise die Anpresskraft bzw. die resultierende Verspannkraft mit dem Gestell bzw. Gehäuse reduziert. Dieses bedingt eine Reduktion der Gesamtverluste, da Stöße bzw. schnelle Änderungen nur kurzzeitig auftreten und somit über die Gesamtbetriebszeit eine nur untergeordnete Rolle spielen.[18] Even if used only individually in a pressing device or a corresponding gear, the aforementioned features can bring about a considerable reduction in loss if the pressing device is optimized in a suitable manner. In particular, it is possible to reduce the bearing forces caused by the contact forces with which the respective transmission members are mounted on a frame or housing to a minimum, as a result of which losses can be avoided to a considerable extent. In the case of the above-described arrangements, in particular the safety margins, which must necessarily be provided to safeguard against unforeseeable or rapid changes in the operating parameters, can be reduced to a minimum, since the first partial pressure device can be operated quickly or with sufficient force reserves. ven can react. On the other hand, during normal operating conditions, the contact pressure or the resulting bracing force with the frame or housing is preferably reduced by the second partial pressing device. This leads to a reduction in the total losses, since shocks or rapid changes occur only briefly and therefore only play a minor role over the total operating time.
[19] Es versteht sich, dass eine erfindungsgemäße Anpresseinrichtung bei verschiedensten Getrieben mit aufeinander wälzenden Getriebegliedern zur Anwendung kommen kann. Sie eignet sich insbesondere für Anordnungen, bei denen die jeweiligen Getriebeglieder im Reibschluss oder reibend bzw. unter Gefahr eines Schlupfes bei unzureichender Anpresskraft miteinander wechselwirken. Insbesondere kann durch eine derartige Anpresseinrichtung bei derartigen Anordnungen ein Verlust minimiert werden.[19] It goes without saying that a pressing device according to the invention can be used in a wide variety of gearboxes with gear members rolling on one another. It is particularly suitable for arrangements in which the respective transmission members interact with one another in a frictional or frictional manner or under the risk of slipping if there is insufficient contact force. In particular, such a pressing device can minimize loss in such arrangements.
[20] Bei einem hydraulischen System kann ein entsprechender Anpressdruck beispielsweise durch einen elektromagnetisch angesteuerten Kolben aufgebracht werden. Eine derartige Anordnung baut klein und kompakt und weist einen mechanisch einfachen Aufbau auf.[20] In the case of a hydraulic system, a corresponding contact pressure can be applied, for example, by an electromagnetically controlled piston. Such an arrangement is small and compact and has a mechanically simple structure.
[21] Der Kolben kann auf seinem Hubweg zunächst eine Überlauf-/Nachfüllöflhung verschließen. Durch eine derartige Anordnung bzw. Verfahrensführung kann jederzeit gewährleistet werden, dass ausreichend Hyd- raulikflüssigkeit zwischen Kolben und Anpresseinrichtung vorhanden ist. Ist der Kolben mit einer Kraft beaufschlagt, so sorgt er dafür, dass das Fluid solange in Richtung auf die Anpresseinrichtung komprimiert wird, bis diese einen ausreichenden Gegendruck erzeugt. Ist der Kolben nicht beaufschlagt, so kann zuviel Fluid durch die Öffnung entweichen, während andererseits bei zuwenig Fluid über diese Öffnung aus einem Reservoir Fluid nachgeführt werden kann.[21] The piston can initially close an overflow / refill opening on its stroke. Such an arrangement or process control can ensure at all times that sufficient hydraulic fluid is present between the piston and the pressing device. If a force is applied to the piston, it ensures that the fluid is compressed in the direction of the pressing device until it generates sufficient counter pressure. If the piston is not acted upon, too much fluid can escape through the opening, while on the other hand, if there is too little fluid, fluid can be fed from a reservoir through this opening.
[22] Alternativ kann für die hydraulische Ansteuerung eine Zahnradpumpe vorgesehen sein. Eine derartige Zahnradpumpe ist verhältnismäßig kostengünstig und hat darüber hinaus den Vorteil, dass sie äußerst wartungsarm und betriebssicher auch variable Anpressdrucke, beispielsweise durch variable Rotationsgeschwindigkeiten bzw. variable Drehmomente, aufbringen kann. Insbesondere kann die Zahnradpumpe elektromotorisch angetrieben werden, wobei vorzugsweise ein stromabhängiges Drehmoment bereitgestellt wird. Dieses kann insbesondere durch eine Strombegrenzung bzw. Stromregelung erfolgen, die in der Regel in einem Kraftfahrzeug einfacher umzusetzen ist, als eine Spannungsregelung. Andererseits kann eine Spannungsregelung insbesondere bei einer digitalen Ansteuerung vorteilhaft, da einfacher zu realisieren, sein. Auf diese Weise kann einfach und zuverlässig eine variable Anpresskraft bereitgestellt werden, wobei die Zahnradpumpe sogar bewusst hinsichtlich ihrer Flügel nicht zur Gänze abgedichtet sein braucht und durchaus einen Schlupf aufwei- sen kann. Insbesondere bei einer ein Drehmoment regelnden Ansteuerung kann die notwendige Anpresskraft beispielsweise durch eine höhere Drehzahl gewährleistet werden.
[23] Statt einer Zahnradpumpe kann auch eine andere Pumpe, insbesondere eine andere Pumpe, die lediglich ähnlich einer Zahnradpumpe einen Druckgradienten bereitstellt bzw. die eine innere Leckage aufweist, zur Anwendung kommen.[22] Alternatively, a gear pump can be provided for the hydraulic control. Such a gear pump is relatively inexpensive and also has the advantage that it can also apply variable contact pressures, for example by means of variable rotational speeds or variable torques, in an extremely low-maintenance and reliable manner. In particular, the gear pump can be driven by an electric motor, wherein a current-dependent torque is preferably provided. This can be done in particular by a current limitation or current regulation, which is generally easier to implement in a motor vehicle than a voltage regulation. On the other hand, voltage regulation can be advantageous, particularly in the case of digital control, since it is easier to implement. In this way, a variable contact pressure can be provided simply and reliably, the gear pump even deliberately not needing to be completely sealed with respect to its wings and can certainly have a slip. In particular in the case of a control regulating a torque, the necessary contact pressure can be ensured, for example, by a higher speed. [23] Instead of a gear pump, another pump, in particular another pump, which only provides a pressure gradient similar to a gear pump or which has an internal leakage, can also be used.
[24] Es versteht sich, dass diese Einrichtungen zur Erzeugung einer variablen Anpresskraft auch unabhän- gig von den übrigen Merkmalen der Anpresseinrichtungen bzw. Getrieben vorteilhaft für stufenlos einstellbare Getriebe, wie insbesondere für Kegelreibringgetriebe, vorteilhaft sind, um über den Verstellweg bzw. die Bandbreite des Übersetzungsverhältnisses jeweils den optimalen Anpressdruck für das stufenlos einstellbare Getriebe zu gewährleisten.[24] It goes without saying that these devices for generating a variable contact pressure are also advantageous for continuously variable transmissions, such as in particular for bevel friction ring transmissions, independently of the other characteristics of the contact devices or gearboxes, in order to provide information about the adjustment path or the bandwidth the gear ratio to ensure the optimal contact pressure for the continuously variable transmission.
[25] Kumulativ bzw. alternativ wird ein Verfahren zum Betrieb eines Reibringgetriebes mit wenigstens einem Eingangsglied und wenigstens einem Ausgangsglied, die mittels einer Anpresseinrichtung gegeneinander gepresst werden, vorgeschlagen,, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Anpresseinrichtung mit einer Betriebszustand-Anpresskraft-Kennlinie betrieben wird, die zwischen einem Ruhezustand des Reibgetriebes und einem ersten Betriebszustand eine andere mittlere Steigung als zwischen dem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand hat. Ebenso wird kumulativ bzw. alternativ ein Reibringgetriebe mit wenigstens zwei Betriebszuständen vorgeschlagen, bei welchem wenigstens ein Eingangsglied und wenigstens ein Ausgangsglied mittels wenigstens einer Anpresseinrichtung mit einer in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebszustand variierenden Anpresskraft gegeneinander gepresst werden und welches sich durch eine Anpresseinrichtung mit der bereits vorstehend beschriebenen Betriebszustand-Anpresskraft-Kennlinie auszeichnet. Durch ein derartiges Verfahren bzw. durch eine derartige Anordnung kann, auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung die Wirtschaftlichkeit beim Betrieb eines Reibringgetriebes erhöht werden.[25] Cumulatively or alternatively, a method for operating a friction ring transmission with at least one input member and at least one output member, which are pressed against one another by means of a pressing device, is proposed, which is characterized in that the pressing device is operated with an operating state-pressing force characteristic curve between a rest state of the friction gear and a first operating state has a different mean slope than between the first operating state and a second operating state. Likewise, cumulatively or alternatively, a friction ring transmission with at least two operating states is proposed, in which at least one input member and at least one output member are pressed against one another by means of at least one pressing device with a pressing force that varies depending on the respective operating state, and which is characterized by a pressing device with the one already described above characterized operating condition-contact force characteristic. By means of such a method or by means of such an arrangement, the economy when operating a friction ring transmission can be increased, regardless of the other features of the present invention.
[26] Insbesondere ist eine derartige, variierende Kennlinie für die Anpresseinrichtung bei allen Reibgetrieben, bei welchen wenigstens ein Eingangsglied und wenigstens ein das Eingangsglied umgreifendes Ausgangsglied reibend miteinander wechselwirken vorteilhaft. In diesem Zusammenhang umfasst der Begriff „reibend" jede nicht formschlüssige Wechselwirkung zwischen zwei umlaufenden Getriebegliedern, wobei vorzugsweise .bei zu hohen Drehmomenten ein zerstörungsfreier Schlupf zwischen den beiden Getriebegliedern auftreten kann. Insbesondere umfasst dieser Begriff auch eine Wechselwirkung, die durch hydrostatische bzw. hydrodynamische bzw. elektrostatische, elektrodynamische oder magnetische Kräfte zwischen den beiden Getriebegliedern wirkt. Vorliegende Erfindung umfasst somit insbesondere auch Reibgetriebe, bei welchen zwischen den eigentlichen mechanischen Getriebegliedern ein mit einem Fluid, wie beispielsweise einem Gas oder einer Flüssigkeit, gefüllter Spalt verbleibt und die Geschwindigkeiten, die Spaltbreiten, die Drücke und ähnliches derart dimensioniert sind, dass dieses Fluid beispielsweise durch Scherkräfte eine Wechselwirkung zwischen den beiden Getriebegliedern bedingt. Insofern eignet sich auch diese variierende Kennlinie für Reibgetriebe, bei
welchen zwischen den beiden Getriebegliedern ein die Wechselwirkung vermittelndes Medium bzw. mehrere derartiger Medien, wie Fluide oder aber ein weiteres Getriebeglied, vorgesehen sind.In particular, such a varying characteristic curve for the pressing device is advantageous in all friction gears, in which at least one input element and at least one output element engaging around the input element interact with one another in a frictional manner. In this context, the term "rubbing" encompasses any non-positive interaction between two rotating transmission members, whereby non-destructive slip between the two transmission members can preferably occur at high torques. In particular, this term also includes an interaction that is caused by hydrostatic or hydrodynamic or Electrostatic, electrodynamic or magnetic forces act between the two transmission members, and the present invention thus also includes, in particular, friction gears in which a gap filled with a fluid, such as a gas or a liquid, remains between the actual mechanical transmission members and the speeds, the gap widths , the pressures and the like are dimensioned such that this fluid causes an interaction between the two transmission members, for example due to shear forces. In this respect, this varying characteristic curve f is also suitable r frictional transmission unit, wherein which are provided between the two transmission members, a medium mediating the interaction or a plurality of such media, such as fluids or another transmission member.
[27] Bei all diesen Anordnungen wird die Wechselwirkung zwischen den beiden Getriebegliedern zu einem verhältnismäßig großen Teil von den Kräften beherrscht, die auf die jeweilige wechselwirkende Fläche der Getriebeglieder wirken. Wie beispielsweise aus der EP 0 878 641 AI bzw. aus der EP 0 980 993 A2 bekannt, können hierzu die beiden Getriebeglieder in geeigneter Weise verspannt sein, was beispielsweise durch geeignete Lager gewährleistet werden kann. Des Weiteren können, wie einzelne Ausfuhrungsbeispiele in diesen Druckschriften darstellen, Anpresseinrichtungen vorgesehen sein, die über eine bestimmte Grundlast hinausgehend variable Anpresskräfte in Abhängigkeit vom Ausgangsdrehmoment bereitstellen, so dass bei hohen Ausgangsdrehmomenten auch hohe Anpresskräfte erzeugt werden können, wodurch das übertragbare Drehmoment des Reibgetriebes entsprechend erhöht werden kann. Derartige Anordnungen führen nach dem Stand der Technik jedoch zu verhältnismäßig hohen Verlusten bei derartigen Reibgetrieben, wodurch deren Wirtschaftlichkeit in Frage gestellt wird.In all of these arrangements, the interaction between the two transmission members is dominated to a relatively large extent by the forces which act on the respective interacting surface of the transmission members. As is known, for example, from EP 0 878 641 AI or from EP 0 980 993 A2, the two transmission members can be braced in a suitable manner for this purpose, which can be ensured, for example, by suitable bearings. Furthermore, as shown in individual exemplary embodiments in these documents, pressure devices can be provided that provide variable contact forces depending on the output torque beyond a certain base load, so that high contact forces can also be generated at high output torques, which increases the transmissible torque of the friction gear accordingly can be. According to the prior art, however, such arrangements lead to relatively high losses in such friction gears, thereby questioning their economy.
[28] Wie bereits erläutert, brauchen Eingangsglied und Ausgangsglied nicht unmittelbar verbunden sein, vielmehr ist es auch denkbar, das mittelnde Getriebeglieder bzw. die Reibverbindung mittelnde Maßnahmen, wie zusätzliche Fluide oder weitere Wechselwirkungsmechanismen, vorhanden sein können. Wegen der in einem Getriebe herrschenden Kräftegleichgewichte können Eingangsglied und Ausgangsglied auch vertauscht werden. Da jedoch häufig derartige Getriebe in einem komplexen Antriebsstrang zu finden sind, wird diese Differenzierung in der Regel beibehalten werden müssen. Es versteht sich im Übrigen, dass ein Gegeneinan- derpressen der beiden Getriebeglieder auch durch versetzt gerichtete Freiheitsgrade dieser Getriebeglieder erfolgen kann, solange wenigstens eine Komponente der beim Ver- bzw. Anpressen genutzten Freiheitsgrade in geeigneter Weise auf die wechselwirkende Oberfläche eines entsprechenden Getriebegliedes gerichtet ist.[28] As already explained, the input member and the output member do not need to be directly connected, rather it is also conceivable that the averaging gear members or the frictional connection averaging measures, such as additional fluids or further interaction mechanisms, may be present. Because of the balance of forces in a transmission, the input link and output link can also be interchanged. However, since such gears are often found in a complex drive train, this differentiation will generally have to be maintained. It goes without saying that the two gear elements can also be pressed against one another by offset degrees of freedom of these gear elements, as long as at least one component of the degrees of freedom used in the pressing or pressing is directed in a suitable manner onto the interacting surface of a corresponding gear element.
[29] Erfindungsgemäße Reibringgetriebe können in verschiedenen Betriebszuständen sowie unter Berücksichtigung unterschiedlicher Betriebszustandsarten betrieben werden. Derartige Betriebszustandsarten können beispielsweise Eingangs- bzw. Ausgangsdrehmomente, Drehzahlen, Kräfte bzw. Kraftverhältnisse, Drücke oder auch Temperaturen, Zeiten oder ähnliches sowie hierzu proportionale Messgrößen sein. Während des Betriebs eines derartigen Reibgetriebes werden die jeweiligen Betriebszustandsarten in verschiedensten Betriebszuständen genutzt, wobei - je nach konkreter Ausführungsform bzw. Umsetzung - einige Betriebszustandsarten von nur untergeordneter Bedeutung sind oder aber zu anderen, leicht messbaren Betriebszustands- arten proportional sind.[29] Friction ring gears according to the invention can be operated in different operating states and taking into account different operating state types. Such types of operating state can be, for example, input or output torques, speeds, forces or force relationships, pressures or also temperatures, times or the like, and measurement variables proportional to them. During the operation of such a friction gear, the respective operating mode types are used in a wide variety of operating conditions, whereby - depending on the specific embodiment or implementation - some operating mode types are only of minor importance or are proportional to other, easily measurable operating mode types.
[30] Eine variierende Kennlinie lässt sich beispielsweise kumulativ bzw. alternativ mit einem Reibgetriebe realisieren, bei welchem die Anpresseinrichtung wenigstens zwei Anpresseinheiten umfasst. Durch eine derartige, mindestens zwei Komponenten umfassende Anpresseinrichtung kann die Betriebszustand-Anpresskraft-
Kennlinie mit verhältnismäßig einfachen Mitteln an gewünschte Erfordernisse angepasst werden. Dieses gilt insbesondere für die verschiedenen mittleren Steigungen der Betriebszustand-Anpresskraft-Kennlinie, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Diesbezüglich beschreibt der Begriff „mittlere Steigung" zwischen zwei Be- triebszuständen bzw. zwischen einem Betriebszustand und einem Ruhezustand einen Wert, der durch eine gemittelte Steigung bzw. durch eine gemittelte Gerade der ersten Ableitung in dem entsprechenden Intervall der Betriebszustand-Anpresskraft-Kennlinie ermittelt ist. Durch die Steigungsänderung besteht die Möglichkeit, die Betriebszustand-Anpresskraft-Kennlinie zumindest in zweierlei Hinsicht bezüglich der Notwendigkeiten im Antrieb zu optimieren. So kann zwischen den beiden Betriebszuständen für möglichst optimale Verhältnisse bezüglich der Antriebskraft in Abhängigkeit des jeweiligen konkreten Betriebszustands gesorgt werden, so dass die Anpresskraft in Bezug auf den momentanen Betriebszustand möglichst optimal gewählt ist. Hierdurch können bei optimaler Leistung des Reibgetriebes Verluste minimiert werden. Die Anpassung der Kennlinie zwischen ersten Betriebszustand und Ruhezustand ermöglicht hingegen einen direkten Übergang zwischen diesen beiden Zuständen, wodurch Grundlasten und somit Grundverluste darüber hinausgehend minimiert werden können. Es versteht sich hierbei, dass diese Maßnahme nicht zwingend allein zu einem optimalen Ergebnis führen muss, wobei dieses -je nach vorliegenden Randbedingungen - bereits der Fall sein kann. Der Fachmann erhält jedoch hierdurch eine Möglichkeit, die Leistungsfähigkeit derartiger Reibgetriebe zu verbessern. Er wird hierbei gegebenenfalls einen Kompromiss zwischen weiteren, leistungssteigernden Maßnahmen und - gegebenenfalls - höheren Kosten eingehen.[30] A varying characteristic curve can be realized, for example, cumulatively or alternatively with a friction gear, in which the pressing device comprises at least two pressing units. By means of such a pressing device comprising at least two components, the operating state pressing force Characteristic curve can be adapted to desired requirements with relatively simple means. This applies in particular to the various mean slopes of the operating state-contact force characteristic curve, as described above. In this regard, the term “average slope” between two operating states or between an operating state and a rest state describes a value that is determined by an average slope or by an average straight line of the first derivative in the corresponding interval of the operating state-contact pressure characteristic Due to the change in slope, there is the possibility of optimizing the operating state-contact force characteristic curve at least in two respects with regard to the necessities in the drive.Thus, the best possible conditions regarding the driving force depending on the respective specific operating state can be ensured between the two operating states, The contact pressure is optimally selected in relation to the current operating state. This allows losses to be minimized with optimal performance of the friction gear. The adaptation of the characteristic curve between the first operating state and idle state enables hi against a direct transition between these two states, whereby base loads and thus base losses can also be minimized. It goes without saying that this measure does not necessarily have to lead to an optimal result alone, although this can already be the case, depending on the existing boundary conditions. However, this gives the person skilled in the art the opportunity to improve the performance of such friction gears. If necessary, he will compromise between further, performance-enhancing measures and - possibly - higher costs.
[31] Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die beiden Anpresseinheiten als Bestandteil der Anpresseinrich- tung unterschiedliche Betriebszustand-Anpresskraft-Kennlinien aufweisen. Durch Kombination der beiden Kennlinien kann die Gesamtkennlinie der Anpresseinrichtung übersichtlich und in nachvollziehbarer Weise entsprechend angepasst werden.[31] In particular, it is advantageous if the two pressing units have different operating state-pressing force characteristics as a component of the pressing device. By combining the two characteristic curves, the overall characteristic curve of the pressing device can be adapted in a clear and comprehensible manner.
[32] Vorzugsweise können die beiden Anpresseinheiten im ersten Betriebszustand jeweils einen ersten Beitrag zur Anpresskraft erbringen und im zweiten Betriebszustand jeweils einen zweiten Beitrag zur Anpress- kraft erbringen, wobei die Differenz zwischen ersten und zweiten Beitrag der ersten Anpresseinrichtung von der Differenz zwischen ersten und zweiten Beitrag der zweiten Anpresseinrichtung abweicht. Auf diese Weise wird ein System bereitgestellt, bei welchem die jeweiligen Anpresseinheiten in den jeweiligen Betriebszuständen einen unterschiedlichen Beitrag zur gesamten Anpresskraft der Anpresseinrichtung leisten, wodurch die Kennlinie der gesamten Anpresseinrichtung auf konstruktiv einfache Weise beeinflusst werden kann.[32] Preferably, the two pressing units can each make a first contribution to the pressing force in the first operating state and each make a second contribution to the pressing force in the second operating state, the difference between the first and second contribution of the first pressing device being the difference between the first and second Contribution of the second pressing device differs. In this way, a system is provided in which the respective pressing units make a different contribution to the total pressing force of the pressing device in the respective operating states, as a result of which the characteristic curve of the entire pressing device can be influenced in a structurally simple manner.
[33] Die beiden Anpresseinheiten können hierbei, unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung, bezüglich der Betriebszustandsermittlung und/oder Anpresskraft parallel oder in Reihe wirkend ausgebildet sein. Hierdurch sowie durch geeignete Übersetzungsverhältnisse bei einer entsprechenden Kopp-
hing kann die Gesamtkennlinie der Anpresseinrichtung ohne Weiteres an die bestehenden Erfordernisse angepasst werden.[33] The two pressing units can be designed to act in parallel or in series, independently of the other features of the present invention, with regard to the determination of the operating state and / or pressing force. As a result, as well as by suitable gear ratios with a corresponding coupling The overall characteristic of the pressing device can be easily adapted to the existing requirements.
[34] Zwar ist es durch geeignete Kurveribahnen oder ähnliche Maßnahmen möglich, eine Betriebszustand- Anpresskraft-Kennlinie für eine derartige Anpresseinrichtung in verhältnismäßig weiten Grenzen anzupassen. Dieses hat jedoch in der Regel den Nachteil, dass externe Einflüsse, wie Toleranzen, Spiel, thermische Expansion oder ähnliches, eine Verlagerung auf der Kennlinie bewirken, so dass diese Kennlinie nicht mehr korrekt in Abhängigkeit von dem entsprechenden Betriebszustand durchlaufen wird. Insbesondere in diesen Fällen ist daher nicht mehr gewährleistet, dass eine Betriebszustandsänderang auch die gewünschte Änderung der Anpresskraft bedingt. Aus diesem Grunde wird vorliegend - auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorlie- gender Erfindung - vorgeschlagen, dass wenigstens eine Anpresseinheit, vorzugsweise beide oder alle Anpresseinheiten, eine Betriebszustand- Anpresskraft-Kennlinie mit einer im Wesentlichen konstanten Steigung aufweisen. Eine derartige Anordnung ist verhältnismäßig unempfindlich gegen Toleranzprobleme bzw. die vorgenannten Störungen, da bei jeder Anpresseinheit, die entsprechend ausgelegt ist, eine externe Störung insofern keine Relevanz aufweist, als dass eine Änderung des Betriebszustandes wegen der konstanten Steigung der jeweiligen Kennlime unabhängig von derartigen Störungen die gleiche Änderung der entsprechend Anpresskraft bedingt. Insofern ist eine derartige Lösung insbesondere dann von Vorteil, wenn Reibgetriebe mit Anpresseinrichtungen, deren Gesamtkennlinie von einer Geraden abweicht, Verwendung finden. In diesem Zusammenhang versteht es sich, dass der Begriff „im Wesentlichen konstante Steigung" auf die ansonsten im System ohnehin vorhandenen Toleranzen sowie auf die übrigen Genauigkeitsanforderungen in dem Gesamtan- triebsstrang zu sehen ist, so dass diesbezüglich der Begriff der „Konstanz" einer Steigung nicht enger als dieses die Gesamtgenauigkeit bzw. Gesamttoleranz des Systems erfordert, anzusetzen ist.[34] It is admittedly possible, by means of suitable curve tracks or similar measures, to adapt an operating state-contact force characteristic curve for such a pressing device within relatively wide limits. However, this usually has the disadvantage that external influences, such as tolerances, play, thermal expansion or the like, cause a shift on the characteristic curve, so that this characteristic curve is no longer run correctly depending on the corresponding operating state. In these cases, in particular, it is no longer guaranteed that an operating state change also causes the desired change in the contact pressure. For this reason, it is proposed here - also independently of the other features of the present invention - that at least one pressing unit, preferably both or all pressing units, have an operating state-pressing force characteristic curve with a substantially constant slope. Such an arrangement is relatively insensitive to tolerance problems or the aforementioned malfunctions, since with each pressing unit which is designed accordingly, an external malfunction is irrelevant insofar as a change in the operating state is independent of such malfunctions due to the constant increase in the respective characteristics same change in the corresponding contact force. In this respect, such a solution is particularly advantageous when friction gears with pressure devices whose overall characteristic deviates from a straight line are used. In this context, it goes without saying that the term “essentially constant slope” can be seen on the tolerances that are otherwise present in the system anyway and on the other accuracy requirements in the overall drive train, so that the term “constancy” of a slope does not apply in this regard narrower than the overall accuracy or overall tolerance of the system requires.
[35] Vorzugsweise sind die Anpresseinheiten miteinander gekoppelt, wobei die Kopplung mechanisch bzw. hydrodynamisch oder hydrostatisch ausgebildet sein kann. Dieses gilt insbesondere auch für den Fall, dass die Anpresseinheiten getrennt jeweils an einem Getriebeglied vorgesehen sind. Insbesondere bei einer eingangssei- tig vorgesehenen Anpresseinrichtung bzw. Anpresseinheit besteht die Möglichkeit, eine Eingangslast zu berücksichtigen, wobei dieses insbesondere dadurch geschehen kann, dass bei Teillasten die Anpresskraft reduziert wird, wodurch die Gesamtverluste des Reibringgetriebes reduziert werden können, so dass eine derartige, antriebsseitig vorgesehene Anpresseinrichtung bzw. Anpresseinheit auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung vorteilhaft ist.[35] The contact pressure units are preferably coupled to one another, wherein the coupling can be designed mechanically or hydrodynamically or hydrostatically. This also applies in particular to the case where the pressure units are each provided separately on a transmission link. In particular, in the case of a pressing device or pressing unit provided on the input side, there is the possibility of taking an input load into account, this being possible in particular by reducing the pressing force under partial loads, as a result of which the total losses of the friction ring transmission can be reduced, so that such a drive side provided pressing device or pressing unit is also advantageous independently of the other features of the present invention.
[36] Durch die Kopplung der eingangsseitigen Anpresseinheit mit einer ausgangsseitigen Anpresseinheit wird es darüber hinaus möglich, bei optimalem Volllastverhalten die Anpresskraft unter Teillast zu reduzieren, so dass die Gesamtverluste minimiert werden können.
[37] Als Betriebszustandsart können verschiedene Parameter des jeweiligen Reibgetriebes genutzt werden. Dieses können insbesondere ein Eingangsdrehmoment, ein Ausgangsdrehmoment, die Gesamtlast, auftretende Kräfte oder andere bereits vorstehend erwähnte Parameter sein.[36] Coupling the pressure unit on the input side with a pressure unit on the output side also makes it possible to reduce the pressure force under partial load with optimal full load behavior, so that the total losses can be minimized. [37] Various parameters of the respective friction gear can be used as the operating mode. These can be, in particular, an input torque, an output torque, the total load, occurring forces or other parameters already mentioned above.
[38] Besonders vorteilhaft ist die Überprüfung des Ausgangs- und/oder des Eingangsdrehmomentes sowie - gegebenenfalls - der Gesamtlast, da hieraus unmittelbar Informationen über die an der Reibverbindung, der beiden Getriebeglieder auftretenden bzw. benötigten Kräfte gewonnen werden können.[38] The checking of the output and / or the input torque and, if appropriate, of the total load is particularly advantageous, since information about the forces occurring or required at the friction connection of the two transmission members can be obtained directly from this.
[39] Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn für den Vergleich der mittleren Steigung zwischen Ruhezustand und ersten Betriebszustand bzw. ersten Betriebszustand und zweiten Betriebszustand der erste Betriebszustand das niedrigste, unter Volllast erwartete Drehmoment und der zweite Betriebszustand das höchste, unter Volllast erwartete Drehmoment ist. Dementsprechend kann für eine geeignete Dimensionierung der Kennlinie die notwendige Anpresskraft für das niedrigste, unter Volllast erwartete Drehmoment und für das höchste, unter Volllast erwartete Drehmoment ermittelt werden, so dass die entsprechende Kennlinie unmittelbar als Gerade zwischen diesen beiden Punkten ausgebildet werden kann.Accordingly, it is advantageous if, for the comparison of the mean slope between the idle state and the first operating state or the first operating state and the second operating state, the first operating state is the lowest torque expected under full load and the second operating state is the highest torque expected under full load. Accordingly, the necessary contact pressure for the lowest torque expected under full load and for the highest torque expected under full load can be determined for a suitable dimensioning of the characteristic curve, so that the corresponding characteristic curve can be formed directly as a straight line between these two points.
[40] Der Vorteil einer Geraden als Kennlinie wurde bereits vorstehend detailliert erläutert. Ebenso kann zwischen Ruhezustand bzw. der minimal erforderlichen Anpresskraft, damit das Getriebe anfahr sicher nicht schlupft und/oder nicht klappert, und der notwendigen Anpresskraft beim niedrigsten unter Volllast erwarteten Drehmoment eine Gerade gelegt werden, so dass auch hier die Toleranzunempfindlichkeit bei der Verwendung von Kennlinien mit konstanter Steigung genutzt werden kann. Diese Kennlinienwahl hat den großen Vorteil, dass eine Grundlast auf das zwingend notwendige Minimum beschränkt ist, so dass auch diesbezüglich der Wirkungsgrad eines derartigen Reibgetriebes optimiert ist.[40] The advantage of a straight line as a characteristic has already been explained in detail above. It is also possible to lay a straight line between the idle state or the minimum contact pressure required to ensure that the gearbox does not slip and / or rattle, and the necessary contact pressure at the lowest torque expected under full load, so that here too the tolerance insensitivity when using characteristic curves can be used with a constant slope. This choice of characteristic curve has the great advantage that a base load is limited to the absolutely necessary minimum, so that the efficiency of such a friction gear is also optimized in this regard.
[41] Es kann vorteilhaft sein, dass die beiden Anpresseinheiten hinsichtlich ihrer jeweiligen Anpresskraft, bzw. hinsichtlich ihres Beitrags zur Gesamtanpresskraft der Anpresseinrichtung durch verschiedene Betriebszustandsarten variiert werden. So kann diesbezüglich eine Anpresseinheit beispielsweise hinsichtlich des Eingangsdrehmoments bzw. der Gesamtlast und eine Anpresseinheit hinsichtlich des Ausgangsdrehmoments in ihrer Anpresskraft variiert werden. Auf diese Weise kann das Gesamtverhalten des Reibgetriebes in einer großen Bandbreite an die gegebenen Erfordernisse angepasst werden, so dass es insbesondere hinsichtlich seines Wirkungsgrades optimiert werden kann.[41] It can be advantageous that the two pressing units can be varied in terms of their respective pressing force, or in terms of their contribution to the total pressing force of the pressing device, by different operating mode types. In this regard, a contact pressure unit can be varied in terms of its contact force, for example with regard to the input torque or the total load, and a contact unit with regard to the output torque. In this way, the overall behavior of the friction gear can be adapted to the given requirements in a wide range, so that it can be optimized in particular with regard to its efficiency.
[42] Weitere Vorteile, Eigenschaften und Ziele vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen Figur 1 ein erstes erfϊndungsgemäßes Getriebe mit Anpresseinrichtung in schematischer Schnittdarstellung;
Figur 2 den Ausgangskegel eines zweiten erfindungsgemäßen Getriebes mit Anpresseinrichtung in ähnlicher Darstellung wie Figur 1;[42] Further advantages, properties and objectives of the present invention are explained with the aid of the following description of the attached drawing. In the drawing, FIG. 1 shows a first gear according to the invention with a pressing device in a schematic sectional view; Figure 2 shows the output cone of a second transmission according to the invention with pressing device in a similar representation as Figure 1;
Figur 3 den Ausgangskegel eines dritten erfindungsgemäßen Getriebes mit Anpresseinrichtung in ähnlicher Darstellung wie Figur 1;Figure 3 shows the output cone of a third transmission according to the invention with pressing device in a similar representation as Figure 1;
Figur 4 eine schematische Darstellung der Kraftverhältnisse bei den Ausfuhrungsformen nach Figur i;Figure 4 is a schematic representation of the force relationships in the embodiments of Figure i;
Figur 5 eine schematische Darstellung der Kraftverhältnisse bei den Ausführungsformen nach Figuren 2 und 3;Figure 5 is a schematic representation of the force relationships in the embodiments of Figures 2 and 3;
Figur 6 eine schematische Darstellung der Kraftverhältnisse bei einer Alternative;Figure 6 is a schematic representation of the force relationships in an alternative;
Figur 7 eine schematische Darstellung der Kräfteverhältnisse bei einer Alternative;Figure 7 is a schematic representation of the balance of power in an alternative;
Figur 8 eine schematische Darstellung der Kräfteverhältnisse bei einer weiteren Alternative;Figure 8 is a schematic representation of the balance of power in a further alternative;
Figur 9 eine schematische Darstellung der Kräfteverhältnisse bei einem anderen Ausfuhrungsbeispiel;FIG. 9 shows a schematic representation of the balance of forces in another exemplary embodiment;
Figur 10 eine schematische Schnittdarstellung der in Figur 6 angedeuteten Alternative in ähnlicher Darstellung wie Figur 1;Figure 10 is a schematic sectional view of the alternative indicated in Figure 6 in a similar representation as Figure 1;
Figur 11 eine alternative Umsetzung der in Figur 6 angedeuteten Alternative in ähnlicher Darstellung wie Figur 1;FIG. 11 shows an alternative implementation of the alternative indicated in FIG. 6 in a representation similar to that of FIG. 1;
Figur 12 eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Getriebes mit einer alternativen Anpresseinrichtung;Figure 12 is a schematic sectional view of another gear with an alternative pressing device;
Figur 13 eine hydraulische Ansteuerung für ein erfindungsgemäßes Getriebe;FIG. 13 shows a hydraulic control for a transmission according to the invention;
Figur 14 ein erfindungsgemäßes Reibgetriebe in schematischer Schnittdarstellung;FIG. 14 shows a frictional transmission according to the invention in a schematic sectional illustration;
Figur 15 einen schematischen Ausschnitt aus Figur 14;FIG. 15 shows a schematic section from FIG. 14;
Figur 16 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise der Anpresseinrichtung aus den Figuren 14 und 15;FIG. 16 shows a schematic illustration of the mode of operation of the pressing device from FIGS. 14 and 15;
Figur 17 die Kennlinie der inneren Kugeleinheit der Anordnung nach den Figuren 14 und 15;17 shows the characteristic curve of the inner spherical unit of the arrangement according to FIGS. 14 and 15;
Figur 18 die Kennlinie der äußeren Kugeleinheit der Anordnung nach den Figuren 14 und 15;18 shows the characteristic curve of the outer ball unit of the arrangement according to FIGS. 14 and 15;
Figur 19 die Kennlinie der gesamten Anpresseinheit der Anordnung nach den Figuren 14 und 15; Figur 20 eine alternative Kennlinie der inneren Kugeleinheit der Anordnung nach den Figuren 14 und 15;19 shows the characteristic of the entire pressing unit of the arrangement according to FIGS. 14 and 15; FIG. 20 shows an alternative characteristic curve of the inner spherical unit of the arrangement according to FIGS. 14 and 15;
Figur 21 eine an die Kennlinie nach Figur 20 angepasste Kennlinie der äußeren Kugeleinheit der Anordnung nach den Figuren 14 und 15;FIG. 21 shows a characteristic curve of the outer ball unit of the arrangement according to FIGS. 14 and 15 adapted to the characteristic curve according to FIG. 20;
Figur 22 die Kennlinie der gesamten Anpresseinheit unter Berücksichtigung der Kennlinien nach den Figuren 20 und 21 der Anordnung nach den Figuren 14 und 15;FIG. 22 shows the characteristic curve of the entire pressing unit taking into account the characteristic curves according to FIGS. 20 and 21 of the arrangement according to FIGS. 14 and 15;
Figur 23 eine mögliche Kennlinie einer Anpresseinrichtung;FIG. 23 shows a possible characteristic curve of a pressing device;
Figur 24 eine weitere mögliche Kennlinie einer Anpresseinrichtung;FIG. 24 another possible characteristic curve of a pressing device;
Figur 25 eine besonders vorteilhafte Kennlinienausgestaltung;
Figur 26 ein zweites erfϊndungsgemäßes Reibgetriebe in schematischer Schπittdarstellung;FIG. 25 shows a particularly advantageous characteristic curve configuration; FIG. 26 shows a second friction gear according to the invention in a schematic sectional view;
Figur 27 die Kennlime der Eingangsanpresseinheit der Anordnung nach der Figur 26;FIG. 27 the characteristic lines of the input pressure unit of the arrangement according to FIG. 26;
Figur 28 die Kennlinie der Ausgangsanpresseinheit der Anordnung nach der Figur 26;FIG. 28 shows the characteristic curve of the initial pressing unit of the arrangement according to FIG. 26;
Figur 29 die Kennlinie der gesamten Anpresseinheit der Anordnung nach der Figur 26; Figur 30 ein drittes erfindungsgemäßes Reibgetriebe in schematischer Schnittdarstellung;FIG. 29 the characteristic curve of the entire pressing unit of the arrangement according to FIG. 26; FIG. 30 shows a third friction gear according to the invention in a schematic sectional illustration;
Figur 31 ein viertes erfindungsgemäßes Reibgetriebe in schematischer Schnittdarstellung;FIG. 31 shows a fourth friction gear according to the invention in a schematic sectional illustration;
Figur 32 die Kennlime der Eingangsanpresseinheit der Anordnungen nach der Figur 30 und 31;FIG. 32 the characteristic lines of the input pressure unit of the arrangements according to FIGS. 30 and 31;
Figur 33 die Kennlinie der Ausgangsanpresseinheit der Anordnungen nach den Figuren 30 und 31; und Figur 34 die Kennlime der gesamten Anpresseinrichtung der Anordnungen nach den Figuren 30 undFIG. 33 the characteristic curve of the initial pressing unit of the arrangements according to FIGS. 30 and 31; and FIG. 34 the characteristic lines of the entire pressing device of the arrangements according to FIGS. 30 and
31.31st
[43] Das Getriebe nach Figur 1 umfasst einen Eingangskegel 1 und einen Ausgangskegel 2, die über einen verstellbaren Reibring 3 in an sich bekannter Weise miteinander wechselwirken. Hierbei ist der Eingangskegel 1 mit einer Antriebswelle 4 und der Ausgangskegel 2 mit einer Abtriebswelle 5 wirkverbunden. Die Kegel 1, 2 sind bei diesem Ausfuhrungsbeispiel in radialer Richtung durch Zylinderrollenlager 6 gelagert. Darüber hinaus sind die Kegel 1, 2 in axialer Richtung in diesem Ausfuhrungsbeispiel durch Vierpunktlager 7A gegeneinander verspannt, so dass die notwendigen Anpresskräήe aufgebracht werden können, damit Drehmoment über den Reibring 3 von dem Eingangskegel 1 auf den Ausgangskegel 2 und umgekehrt übertragen werden kann. Die axiale Abstützung des Eingangskegels 1 ist in vorliegenden Figuren nicht explizit dargestellt, kann jedoch beispielsweise ebenfalls durch ein Vierpunktlager 7A oder aber auch durch ein Axial-Zylinderrollenlager oder ähnliches erfolgen.1 comprises an input cone 1 and an output cone 2, which interact with one another in a manner known per se via an adjustable friction ring 3. Here, the input cone 1 is operatively connected to an input shaft 4 and the output cone 2 is connected to an output shaft 5. In this exemplary embodiment, the cones 1, 2 are supported in the radial direction by cylindrical roller bearings 6. In addition, the cones 1, 2 are braced against each other in the axial direction in this exemplary embodiment by four-point bearings 7A, so that the necessary contact forces can be applied so that torque can be transmitted from the input cone 1 to the output cone 2 and vice versa via the friction ring 3. The axial support of the input cone 1 is not explicitly shown in the present figures, but can also be provided, for example, by a four-point bearing 7A or else by an axial cylindrical roller bearing or the like.
[44] Zur Verspannung bzw. zum Erzeugen der notwendigen Anpresskräfte ist darüber hinaus zwischen der Abtriebswelle 5 und dem Ausgangskegel 2 eine Anpresseinrichtung 8 vorgesehen, während bei diesem Ausfuhrungsbeispiel die Eingangswelle 4 unmittelbar mit dem Eingangskegel 1 verbunden ist. Die Anpresseinrich- tung 8 ist in der Lage, den axialen Abstand zwischen dem Ausgangskegel 2 und dem Lager 7A an der Abtriebswelle 5 zu variieren bzw. - in verspanntem Zustand - entsprechend variierende Anpresskräfte zu erzeugen.To clamp or to generate the necessary contact forces, a pressing device 8 is also provided between the output shaft 5 and the output cone 2, while in this exemplary embodiment the input shaft 4 is directly connected to the input cone 1. The pressing device 8 is able to vary the axial distance between the output cone 2 and the bearing 7A on the output shaft 5 or - in the tensioned state - to generate correspondingly varying pressing forces.
[45] Es versteht sich, dass statt der Lager 6 und 7A auch andere Lageranordnungen, wie Axial- Schrägkugellager, Axial-Pendelkugellager, Axial-Rillenkugellager, Kegelrollenlager oder ähnliche Lager bzw. Lagerarten miteinander kombiniert werden können, um die Kegel 1, 2 einerseits radial und andererseits ausreichend axial verspannt zu lagern. Ebenso können beispielsweise hydrodynamische oder hydrostatische Lager zur[45] It goes without saying that instead of bearings 6 and 7A, other bearing arrangements, such as axial angular contact ball bearings, axial self-aligning ball bearings, axial deep groove ball bearings, tapered roller bearings or similar bearings or bearing types can be combined with one another in order to achieve taper 1, 2 on the one hand to be supported radially and on the other hand sufficiently axially clamped. Likewise, for example, hydrodynamic or hydrostatic bearings can be used
Anwendung kommen.Application come.
1 /
[46] Im Betrieb kann der Reibring 3 in an dieser Stelle nicht näher erläuterter, aber bekannter Art und Weise verstellt und auf diese Weise das Übersetzungsverhältnis des Getriebes gewählt werden. Es versteht sich, dass im Betrieb die Gesamtanordnung insbesondere unterschiedlichen Drehmomenten unterliegt bzw. unterliegen kann. Da es sich bei der Wirkverbindung zwischen den beiden Kegeln 1, 2 um eine Reibverbindung han- delt, sind vorzugsweise die Anpresskräfte ausreichend hoch zu wählen, damit ein beherrschbarer Schlupf an dem Reibring 3 auftritt. Andererseits würden unnötig hohe Anpresskräfte zu einer verhältnismäßig starken Grundlast fuhren, die wiederum den Wirkungsgrad des Reibgetriebes beeinträchtigen würde. Ein beherrschbarer und insbesondere auch ausreichend hoher Schlupf kann vorteilhaft sein, um die Regelung des Getriebes zu erleichtern, da dann lediglich die Drehzahl als Regelgröße notwendig ist, während die Drehmomente über die Anpresskraft entsprechend angepasst und übertragen werden. 1 / [46] In operation, the friction ring 3 can be adjusted in a manner which is not explained in more detail here, but is known, and the transmission ratio of the transmission can be selected in this way. It is understood that the overall arrangement is or is subject to different torques in operation. Since the operative connection between the two cones 1, 2 is a frictional connection, the contact forces should preferably be selected to be sufficiently high so that controllable slip occurs on the friction ring 3. On the other hand, unnecessarily high contact forces would lead to a relatively strong base load, which in turn would affect the efficiency of the friction gear. A manageable and in particular also sufficiently high slip can be advantageous in order to facilitate the control of the transmission, since then only the speed is necessary as a controlled variable, while the torques are correspondingly adapted and transmitted via the contact pressure.
[47] In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass der Betrieb eines Reibringgetriebes bei kontrolliertem Schlupf auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung vorteilhaft ist, um zu große Verluste, welche durch übergroße Anpresskräfte, die einen Schlupf verhindern sollen, bedingt sind, vermeiden zu können.In this context, it should be mentioned that the operation of a friction ring transmission with controlled slip is also advantageous independently of the other features of the present invention, in order to avoid excessive losses which are caused by excessive contact forces which are intended to prevent slip ,
[48] Um die Anpresskraft in geeigneter Weise einstellen zu können, ist bei vorliegendem Ausfuhrungsbeispiel eine drehmomentabhängige Anpresskraftregelung gewählt, wobei jedoch die Anpresskraft, wie nachfolgend erläutert wird, auch von anderen Betriebszuständen abhängig gewählt werden kann. Wie unmittelbar aus Figur 1 ersichtlich, wird für die Anpresskraftregelung insbesondere das Ausgangsdrehmoment als Stellgröße gewählt.[48] In order to be able to adjust the contact pressure in a suitable manner, a torque-dependent contact pressure control is selected in the present exemplary embodiment, but the contact pressure, as will be explained below, can also be selected depending on other operating states. As can be seen directly from FIG. 1, in particular the output torque is selected as the manipulated variable for the contact pressure control.
[49] Bei vorliegendem Ausfuhrungsbeispiel umfasst die Anpresseinrichtung 8 zwei Anstellscheiben 9, 10, die Führungsbahnen für Kugeln 11 aufweisen und sich einerseits über die Anstellscheibe 9 an der Welle 5 und andererseits über die Anstellscheibe 10 an dem Ausgangskegel 2 abstützen. Hierbei sind die Anstellscheiben 9 bzw. 10 derart ausgestaltet, dass das Drehmoment von dem Abtriebskegel 2 auf die Anstellscheibe 10 über die Kugeln 11 auf die Anstellscheibe 9 und von dort auf die Abtriebswelle 5 übertragen wird. Die Führungsbahnen für die Kugeln 11 sind hierbei derart ausgestaltet, dass ein erhöhtes Drehmoment eine Rotation der beiden Anstellscheiben 9, 10 zueinander bedingt, die wiederum dazu führt, dass die Kugeln 11 entlang der Führungsbahnen verlagert werden, wodurch die Anstellscheiben 9 und 10 auseinander gedrückt werden. In einer idealisierten Anordnung, die an sich starr ist, werden Bewegungen nicht ausgeführt; das Drehmoment bedingt durch die schrägen Führungsbahnen unmittelbar eine Anpresskrafterhöhung. Auf diese Weise erzeugt die Anpress- einrichtung 8 eine vom Ausgangsdrehmoment abhängige Anpresskraft.In the present exemplary embodiment, the pressing device 8 comprises two adjusting disks 9, 10 which have guideways for balls 11 and are supported on the one hand via the adjusting disk 9 on the shaft 5 and on the other hand via the adjusting disk 10 on the output cone 2. Here, the adjusting disks 9 and 10 are configured such that the torque is transmitted from the output cone 2 to the adjusting disk 10 via the balls 11 to the adjusting disk 9 and from there to the output shaft 5. The guideways for the balls 11 are designed such that an increased torque causes the two adjusting disks 9, 10 to rotate relative to one another, which in turn leads to the balls 11 being displaced along the guideways, as a result of which the adjusting disks 9 and 10 are pressed apart , In an idealized arrangement that is rigid in itself, movements are not carried out; the torque directly increases the contact pressure due to the sloping guideways. In this way, the pressing device 8 generates a pressing force that is dependent on the output torque.
[50] Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass sie als mechanische Einrichtung extrem kurze Reaktionszeiten aufweist und insbesondere auf Stöße im ausgangsseitigen Antriebsstrang sehr gut reagieren kann.
[51] Parallel zu den Kugeln 11 werden die Platten 9, 10 durch eine Federanordnung 12 auseinander gedrückt, die der Anpresseinrichtung 8 eine gewisse Grundlast verleiht. Hierdurch wird es möglich, lineare Rampen für die Kugeln 11 in den Anstellscheiben 9 und 10 vorzusehen, ohne dass ein Übermaß an überdimensionierter Anpresskraft durch diese Anpresseinrichtung 8 bereitgestellt wird. Lineare Rampen haben hierbei den Vorteil, dass die Kennlinie unabhängig von anderen Größen, wie beispielsweise unabhängig von thermischen Expansionsprozessen oder von baulichen Toleranzen, ist.The advantage of this arrangement is that, as a mechanical device, it has extremely short reaction times and can react very well in particular to impacts in the drive train on the output side. [51] Parallel to the balls 11, the plates 9, 10 are pressed apart by a spring arrangement 12, which gives the pressing device 8 a certain base load. This makes it possible to provide linear ramps for the balls 11 in the adjusting disks 9 and 10 without an excessive dimension of the pressing force being provided by this pressing device 8. Linear ramps have the advantage that the characteristic curve is independent of other variables, such as independent of thermal expansion processes or structural tolerances.
[52] Leider lässt sich die Kennlinie der Anordnung aus den Platten 9 und 10 sowie den Kugeln 11 und der Feder 12 nur bedingt optimieren. Insofern weist die Kennlime Bereiche auf, in denen eine übermäßige Anpresskraft bereitgestellt wird. Hierdurch werden die Gesamtverluste des entsprechenden Getriebes erheblich erhöht. Aus diesem Grunde weist die Anordnung aus Figur 1 eine Kraftkompensation, insbesondere für Teillastbereiche, auf. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel erfolgt dieses hydraulisch, indem zwischen einer mit der Abtriebswelle 5 verbundenen Platte und der Anpressplatte 10 ein Druck hydraulisch erzeugt wird, welcher der von den Kugeln erzeugten Anpresskraft entgegenwirkt. Auf diese Weise kann die überschüssige bzw, nicht notwendige, von den Kugeln 11 und der Feder 12 erzeugte Anpresskraft hydraulisch kompensiert werden, indem von einem Bauteil 13, welches fest mit der Abtriebswelle 5 verbunden ist, eine Gegenkraft erzeugt wird. Die Kompensation erfolgt hierbei derart, dass auch in Abhängigkeit von der Position des Reibringes axial entlang der beiden Kegel die Gesamtanpressung entsprechend gesteuert wird, wobei in den Positionen, in welchen der Reibring 3 das starke Ende des Eingangskegels 1 umgibt, eine verhältnismäßig große Anpresskraft bereitgestellt wird, welche dazu dient, ein Aufschwimmen des Reibring 3 betriebssicher zu verhindern. Statt einer Positionsmessung kann beispielsweise auch das Übersetzungsverhältnis als zur Position proportionale Kenngröße gewählt werden. Ebenso sind andere Kenngrößen denkbar, die dementsprechend verwendet werden. Je weiter der Reibring 3 zum spitzen Ende des Eingangskegels 1 positioniert ist, desto stärker wird die Anpresskraft kompensiert. Es ist andererseits denkbar, dass die Kompensation weniger stark erfolgt, wenn es gilt, konkurrierende Effekte zu beherrschen.[52] Unfortunately, the characteristic curve of the arrangement of the plates 9 and 10 as well as the balls 11 and the spring 12 can only be optimized to a limited extent. In this respect, the Kennlime has areas in which an excessive pressure force is provided. As a result, the total losses of the corresponding transmission are increased considerably. For this reason, the arrangement from FIG. 1 has force compensation, in particular for partial load ranges. In this exemplary embodiment, this takes place hydraulically, in that a pressure is generated hydraulically between a plate connected to the output shaft 5 and the pressure plate 10, which counteracts the pressure force generated by the balls. In this way, the excess or unnecessary contact pressure generated by the balls 11 and the spring 12 can be hydraulically compensated by generating a counterforce from a component 13 which is firmly connected to the output shaft 5. The compensation takes place in such a way that, depending on the position of the friction ring axially along the two cones, the total contact pressure is controlled accordingly, with a comparatively large contact pressure being provided in the positions in which the friction ring 3 surrounds the strong end of the input cone 1 , which serves to prevent floating of the friction ring 3 reliably. Instead of a position measurement, the transmission ratio can, for example, also be selected as a parameter proportional to the position. Other parameters that are used accordingly are also conceivable. The further the friction ring 3 is positioned to the pointed end of the input cone 1, the more the contact pressure is compensated for. On the other hand, it is conceivable that the compensation takes place less strongly if it is necessary to master competing effects.
[53] Die entsprechenden Verhältnisse sind in Figur 4 schematisch dargestellt, wobei die Stärke der Pfeile die jeweiligen Kräfte in ihrer Höhe widerspiegelt. Durch den Hydraulikdruck 14 wird somit eine zu große Kraft der Kugeln 11 bzw. der Feder 12 kompensiert, so dass die Lager 6, 7A nicht unnötig belastet werden. Hierbei deutet der Pfeil 90 äußere Kräfte von der Abtriebswelle 5, der Pfeil 91 äußere Kräfte von dem Ausgangskegel und die Pfeile 92 innere Kräfte.The corresponding relationships are shown schematically in FIG. 4, the strength of the arrows reflecting the magnitude of the respective forces. The hydraulic pressure 14 thus compensates for an excessive force of the balls 11 or the spring 12, so that the bearings 6, 7A are not unnecessarily loaded. The arrow 90 indicates external forces from the output shaft 5, the arrow 91 external forces from the output cone and the arrows 92 internal forces.
[54] Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Hydraulikdruck 14 über eine Hydraulikleitung 15 bereitgestellt, die in einer Zusatzwelle 16 angeordnet ist, welche über eine Schraube 17 fest mit der Welle 5 verbunden ist. Die Schraube 17 schließt darüber hinaus eine Befiillöfftiung 18, die im Zusammenspiel mit einer Leitung 19 und einer Hinterschneidung 20 dazu dient, den Hydraulikraum betriebssicher blasen-
frei zu befüllen. Die Welle 16 weist an ihrem von der Antriebswelle 5 abgewandten Ende eine Hydraulikdichtung auf, so dass der hydraulische Druck 14 von außen in gewünschter Weise und ohne Weiteres aufgebaut bzw. gesteuert werden kann.In the embodiment shown in Figure 1, the hydraulic pressure 14 is provided via a hydraulic line 15 which is arranged in an additional shaft 16 which is fixedly connected to the shaft 5 via a screw 17. The screw 17 also closes a filling opening 18 which, in conjunction with a line 19 and an undercut 20, serves to blow the hydraulic chamber in a reliable manner. free to fill. The shaft 16 has a hydraulic seal at its end facing away from the drive shaft 5, so that the hydraulic pressure 14 can be built up or controlled from the outside in the desired manner and without further ado.
[55] Die Anordnung nach Figur 1 weist darüber hinaus einen Montagekörper 21 auf, über den der Ab- triebskegel 2 radial gelagert ist. Durch diesen Montagekörper 21 kann die Anpresseinrichtung 8 ohne Weiteres im Inneren des Abtriebskegels 2 montiert werden.The arrangement according to FIG. 1 also has a mounting body 21, via which the output cone 2 is mounted radially. By means of this mounting body 21, the pressing device 8 can easily be mounted inside the driven cone 2.
[56] Die in Figur 2 dargestellte Anordnung entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform nach Figur 1, so dass identisch wirkende Baugruppen auch mit identischen Bezugsziffern versehen sind und nicht erneut explizit erläutert werden.The arrangement shown in FIG. 2 essentially corresponds to the embodiment according to FIG. 1, so that modules with an identical effect are also provided with identical reference numerals and are not explicitly explained again.
[57] Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch die Grundlast nicht durch eine parallel geschaltete Feder sondern durch eine mit der Anpresseinrichtung 8 in Reihe geschaltete Feder 22 erzeugt, die sich an der Abtriebswelle 5 abstützt, was bei vorliegendem Ausführungsbeispiel an einem Vierpunktlager 23 erfolgt, welches einerseits somit die Anpresskraft zwischen Anstellscheibe 9 und Abtriebswelle 5 überträgt und andererseits der Axiallagerung des Abtriebskegels 2 bezüglich der Abtriebswelle 5 dient.In this embodiment, however, the base load is not generated by a spring connected in parallel but by a spring 22 connected in series with the pressing device 8, which is supported on the output shaft 5, which in the present embodiment is carried out on a four-point bearing 23, which on the one hand thus the contact pressure between the adjusting disk 9 and the output shaft 5 is transmitted and, on the other hand, the axial bearing of the output cone 2 with respect to the output shaft 5 is used.
[58] Darüber ragt die Hydraulikzufuhr 24, entgegen der Hydraulikzufuhr 24 bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1, bis weit in den Abtriebskegel 2 hinein, so dass die entsprechende Dichtung 25 unmittelbar an dem fest mit der Abtriebswelle 5 verbundenen Bauteil 13, nachfolgend Gegenplatte 13 genannt, angeordnet ist. Durch Beaufschlagen der in der Hydraulikzufuhr 24 vorgesehenen Leitung 26 mit einem Druck wird somit zwischen der Gegenplatte 13 und der Anstellscheibe 10 ein hydraulischer Druck 14 aufgebaut, welcher der von den Kugeln 11 aufgebrachten Anpresskraft entgegenwirkt und somit die Gesamtanpresskraft der Anpresseinrichtung 8 reduziert.[58] The hydraulic feed 24, contrary to the hydraulic feed 24 in the exemplary embodiment according to FIG. 1, projects far into the output cone 2, so that the corresponding seal 25 is located directly on the component 13, hereinafter referred to as the counter plate 13, which is firmly connected to the output shaft 5 , is arranged. By applying a pressure to the line 26 provided in the hydraulic supply 24, a hydraulic pressure 14 is thus built up between the counter plate 13 and the adjusting disk 10, which counteracts the contact pressure applied by the balls 11 and thus reduces the total contact pressure of the contact pressure device 8.
[59] Wie unmittelbar aus Figur 2 ersichtlich, ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Gegenplatte 13 in die Welle 5 geschraubt, während bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 eine zusätzliche Schraube mit der bereits vorstehend erwähnten Doppelfunktion hierfür zur Anwendung kommt. Der zwischen Anstellplatte 10 und Gegenplatte 13 vorgesehene Hydraulikraum ist über Dichtungen 27 (in Figur 1 nicht dargestellt) nach außen abgedichtet.As can be seen directly from FIG. 2, in this exemplary embodiment the counter plate 13 is screwed into the shaft 5, while in the exemplary embodiment according to FIG. 1 an additional screw with the double function already mentioned is used for this. The hydraulic space provided between the adjusting plate 10 and the counter plate 13 is sealed to the outside via seals 27 (not shown in FIG. 1).
[60] Wie unmittelbar aus Figur 5 ersichtlich, resultiert aus der in Figur 2 dargestellten Anordnung eine ähnliche Funktionsweise, wie bei dem in Figuren 1 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel. Auch hier wird durch den Druck 14 eine kompensierende Kraft erzeugt, so dass die Gesamtanpresskraft und somit die auf die Lager 6, 7A wirkende Verspannkraft über den Druck 14 auf ein Minimum reduziert werden kann.
[61] Statt einer Hydraulik kann für die zweite Teilanpresseinrichtung statt eine Druck 14 aufbauende Anordnung auch eine motorische Anordnung gewählt werden, wie in Figur 3 exemplarisch dargestellt, wobei das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 im übrigen dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 entspricht und wie in Figur 5 dargestellt wirkt.As can be seen directly from FIG. 5, the arrangement shown in FIG. 2 results in a similar mode of operation as in the embodiment shown in FIGS. 1 and 4. Here, too, a compensating force is generated by the pressure 14, so that the total contact force and thus the bracing force acting on the bearings 6, 7A can be reduced to a minimum via the pressure 14. [61] Instead of a hydraulic system, a motor arrangement can also be selected for the second partial pressing device instead of a pressure 14 arrangement, as exemplified in FIG. 3, the exemplary embodiment according to FIG. 3 otherwise corresponding to the exemplary embodiment according to FIG. 2 and as in FIG. 5 appears depicted.
[62] Auch diese Anordnung erzeugt über eine in Reihe geschaltete Federanordnung 22, die sich über ein Vierpunktlager an der Abtriebswelle 5 abstützt, eine Grundlast. Zur Umsetzung des motorischen Antriebs der zweiten Teilanpresseinrichtung 14 ist in einer Gewindebohrung 28A der Abtriebswelle 5 ein Gewindebolzen 28B vorgesehen, der sich über ein Vierpunktlager 29 an der Anstellplatte 10 und an dem Abtriebskegel 2 abstützt, wobei bei dieser Anordnung die Gewindebohrung 28A in ihrer Funktion der Funktion der Gegenplatte 13 entspricht. Der Gewindebolzen 28B kann über einen Motor 30, welcher über eine elektrische Leitung 32 und Schleifringe 33 angesteuert werden kann, und ein Getriebe 31 bezüglich der Welle 5 verlagert werden, wodurch eine variable Gegenkraft zu der von den Kugeln 11 und der Feder 22 erzeugten Anpresskraft erzeugt werden kann.This arrangement also generates a base load via a spring arrangement 22 connected in series, which is supported on the output shaft 5 via a four-point bearing. In order to implement the motor drive of the second partial pressing device 14, a threaded bolt 28B is provided in a threaded bore 28A of the output shaft 5, which is supported via a four-point bearing 29 on the positioning plate 10 and on the driven cone 2, with the threaded bore 28A functioning in this arrangement Function of the counter plate 13 corresponds. The threaded bolt 28B can be displaced with respect to the shaft 5 via a motor 30, which can be controlled via an electrical line 32 and slip rings 33, and a transmission 31, as a result of which a variable counterforce is generated to the contact force generated by the balls 11 and the spring 22 can be.
[63] Wie in Figur 6 angedeutet, kann eine erfindungsgemäße Anordnung auch ohne eine Grundlast erzeu- gende Federanordnung umgesetzt werden. Schematische Anordnungen, die den Verhältnissen nach Figur 6 entsprechen, sind in Figuren 10 und 11 dargestellt. Auch hier ist eine Anpresseinrichtung 8 vorgesehen, bei welcher eine Anstellplatte 9 sich an der Abtriebswelle 5 abstützt und Kurvenbahnen für Kugeln 11 aufweist. Die hierzu korrespondierenden Kugelbahnen sind jedoch, statt wie bei den Ausfuhrungsbeispielen nach Figuren 1 bis 5 in einer weiteren Anstellplatte, unmittelbar in dem Abtriebskegel 2 vorgesehen. Dementsprechend greift die zweite Teilanpresseinrichtung 14 über einen Druckraum 34 auch unmittelbar an dem Abtriebskegel 2 an. Im übrigen entspricht die Funktionsweise der Funktionsweise der bereits dargestellten Ausführungsbeispiele, so dass auf eine detaillierte Diskussion verzichtet wird. Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 10 die axiale Lagerung der Kegel 1, 2 über Axial-Zylinderrollenlager 7B erfolgt. Darüber hinaus erfolgt eine Ansteuerung der zweiten Teilanpresseinrichtung 14 bei diesem Ausführungs- beispiel vorrangig in Abhängigkeit vom Eingangsdrehmoment, welches mittels der Eingangswelle 4, einer mit der Eingangswelle 4 verbundenen Anstellscheibe 35, Kugeln 36 sowie einem drehfest mit dem Antriebskegel 1 verbundenen, aber axial verlagerbaren Kolben 37 erfasst und hydraulisch über eine Leitung 38 an den Druckraum 34 weitergegeben wird. Die Leitung 38 ist hierbei über Durchführungen 39 jeweils dichtend mit den Baugruppen, die mit den Kegeln 1, 2 rotieren, verbunden.[63] As indicated in FIG. 6, an arrangement according to the invention can also be implemented without a spring arrangement generating a base load. Schematic arrangements which correspond to the relationships according to FIG. 6 are shown in FIGS. 10 and 11. Here too, a pressing device 8 is provided, in which a positioning plate 9 is supported on the output shaft 5 and has cam tracks for balls 11. The ball tracks corresponding to this, however, are provided directly in the output cone 2 instead of in a further positioning plate as in the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 5. Accordingly, the second partial pressing device 14 also acts directly on the output cone 2 via a pressure chamber 34. Otherwise, the mode of operation corresponds to the mode of operation of the exemplary embodiments already illustrated, so that a detailed discussion is dispensed with. In addition, it should be pointed out that in the exemplary embodiment according to FIG. 10, the cones 1, 2 are axially supported via axial cylindrical roller bearings 7B. In addition, in this exemplary embodiment, the second partial pressing device 14 is primarily controlled as a function of the input torque, which is achieved by means of the input shaft 4, an adjusting disk 35 connected to the input shaft 4, balls 36 and a piston which is non-rotatably connected to the drive cone 1 but is axially displaceable 37 is recorded and passed on hydraulically to the pressure chamber 34 via a line 38. The line 38 is in this case sealed through bushings 39 to the assemblies which rotate with the cones 1, 2.
[64] Neben der durch die Bauteile 35, 36, 37 gebildeten Eingangsdrehmomentansteuerung 40 kann die zweite Teilanpresseinrichtung 14 noch über einen Kolben 41 in Abhängigkeit von weiteren Parametern angesteuert bzw. angeregelt werden.
[65] Eine mechanische Alternative zu der Ausf hrungsform nach Figur 10 stellt Figur 11 dar, wobei das ermittelte Eingangsdrehmoment jedoch über eine Hebelanordnung 42 an die zweite Teilanpresseinrichtung übermittelt wird. Über einen Servo 43 können darüber hinaus weitere Stellgrößen zur Regelung der zweiten Teilanpresseinrichtung genutzt werden.[64] In addition to the input torque control 40 formed by the components 35, 36, 37, the second partial pressure device 14 can also be controlled or regulated via a piston 41 as a function of further parameters. FIG. 11 represents a mechanical alternative to the embodiment according to FIG. 10, but the input torque determined is transmitted to the second partial pressing device via a lever arrangement 42. Via a servo 43, further manipulated variables can also be used to regulate the second partial pressing device.
[66] Die zweite Teilanpresseinrichtung bzw. die gesamte Anpresseinrichtung kann über verschiedene Stellgrößen angesteuert bzw. geregelt werden. Dieses können insbesondere das Motormoment, die Eingangsdrehzahl, die Ausgangsdrehzahl, der Stellweg bzw. die Stellposition des Reibringes 3, die Temperatur des Getriebes bzw. eines Getriebeöls, die Raddrehzahlen bzw. beispielsweise das ABS-(Antiblockiersystem-)Signal, eine externe Stoßerkennung oder sonstige Parameter sein.[66] The second partial pressing device or the entire pressing device can be controlled or regulated via various manipulated variables. This can include, in particular, the engine torque, the input speed, the output speed, the adjustment path or the position of the friction ring 3, the temperature of the transmission or a transmission oil, the wheel speeds or, for example, the ABS (anti-lock braking system) signal, an external shock detection or other Parameters.
[67] Die entsprechenden Messwerte können, wie bereits vorstehend erläutert, hydraulisch oder motorisch bzw. auf sonstige Weise an die Anpresseinrichtung 8 weitergegeben werden. Bei hydraulischen Systemen kann dieses insbesondere durch Pumpen, beispielsweise Zahnradpumpen bzw. durch bereits in einem Kraftfahrzeug vorhandene Pumpen und eine entsprechende Druckregelung geschehen. Darüber hinaus sind auch Kolbenanordnungen sowie elektromotorische Systeme denkbar.[67] As already explained above, the corresponding measured values can be forwarded to the pressing device 8 hydraulically or by motor or in some other way. In hydraulic systems, this can be done in particular by pumps, for example gear pumps or by pumps that are already present in a motor vehicle and a corresponding pressure control. Piston arrangements and electromotive systems are also conceivable.
[68] Insbesondere kann beispielsweise eine durch einen Elektromotor 62 angetriebene Zahnradpumpe 61 vorgesehen sein, die aus einem Reservoir 64 Fluid fordern kann. Hierbei kann durch eine an den Elektromotor 62 angelegte Spannung 63 ein Drehmoment auf die Zahnradpumpe 61 aufgebracht werden, welches diese derart dreht, dass dadurch das Fluid bzw. die Anpresseinrichtung 8 einen dem durch das Drehmoment bedingten Druck entsprechenden Gegendruck erzeugt.[68] In particular, a gear pump 61 driven by an electric motor 62 can be provided, for example, which can require fluid from a reservoir 64. Here, a torque 63 can be applied to the gear pump 61 by a voltage 63 applied to the electric motor 62, which rotates it in such a way that the fluid or the pressing device 8 thereby generates a back pressure corresponding to the pressure caused by the torque.
[69] Eine ähnliche Funktionsweise ist in der Figur 7 dargestellt, bei welcher die inneren Kräfte 92 mittels zu einem hydraulischen Druck 14 parallel geschalteten Kugeln 11 und einer dazu in Reihe geschalteten Federanordnung 12 bereitgestellt werden. Den inneren Kräften 92 stehen die äußere Kraft 90 von der Abtriebswelle 5 sowie die äußere Kraft 91 von dem Ausgangskegel 2 gegenüber.A similar mode of operation is shown in FIG. 7, in which the internal forces 92 are provided by means of balls 11 connected in parallel to a hydraulic pressure 14 and a spring arrangement 12 connected in series with them. The internal forces 92 are opposed by the external force 90 from the output shaft 5 and the external force 91 by the output cone 2.
[70] Die in der Figur 8 gezeigte alternative Funktionsweise umfasst eine Anordnung aus Kugeln 11 und einen dazu parallel geschalteten hydraulischen Druck 14, wobei die Kugeln 11 und der hydraulische Druck 14 innere Kräfte 92 hervorgerufen. Diesen inneren Kräften 92 stehen die äußere Kraft 90 von der Abtriebswelle 5 sowie die äußere Kraft 91 von dem Abtriebskegel 2 entgegen. Die Anordnung nach Figur 8 kommt wie die Anordnung nach Figur 6 ohne ein zusätzliches Federelement aus.The alternative mode of operation shown in FIG. 8 comprises an arrangement of balls 11 and a hydraulic pressure 14 connected in parallel therewith, the balls 11 and the hydraulic pressure 14 causing internal forces 92. These internal forces 92 are opposed by the external force 90 from the output shaft 5 and the external force 91 by the output cone 2. The arrangement according to FIG. 8, like the arrangement according to FIG. 6, does not require an additional spring element.
[71] Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 9 sind Kugeln 11, ein hydraulischer Druck 14 und ein Fe- derelement 12 in ihrer Funktionsweise parallel geschaltet. Hieraus resultieren die inneren Kräfte 92, welche der äußeren Kraft 90 und der äußeren Kraft 91 entgegenstehen.
[72] Das in der Figur 12 dargestellte Getriebe umfasst einen Eingangskegel 1 und einen Ausgangskegel 2, die über einen verstellbaren Reibring 3 miteinander wechselwirken. Der Eingangskegel 1 ist mit einer Antriebswelle 4 und der Ausgangskegel 2 mit einer Abtriebswelle 5 wirkverbunden. Der Eingangskegel 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel zum einen durch Zylinderrollenlager und zum anderen durch Kegelrollenlager 80 gelagert. Insbesondere die Kegelrollenlager 80 eignen sich besonders gut, neben radial wirkenden Kräften zusätzlich auch axial wirkende Kräfte aufzunehmen. Der Ausgangskegel 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel lediglich durch Zylinderrollenlager 6 gelagert, wobei die Abtriebswelle 5 des Ausgangskegels 2 zusätzlich mittels Kegelrollenlager 81 gelagert ist. Insbesondere durch die Kegelrollenlager 81 sind die beiden Kegel 1 und 2 in axialer Richtung derart gegeneinander verspannt, dass die notwendigen Anpresskräfte aufgebracht werden können, um Drehmoment über den Reibring 3 von dem Eingangskegel 1 auf den Ausgangskegel 2 und umgekehrt übertragen zu können.In the exemplary embodiment according to FIG. 9, balls 11, a hydraulic pressure 14 and a spring element 12 are connected in parallel in their mode of operation. This results in the internal forces 92, which oppose the external force 90 and the external force 91. [72] The transmission shown in FIG. 12 comprises an input cone 1 and an output cone 2, which interact with one another via an adjustable friction ring 3. The input cone 1 is operatively connected to an input shaft 4 and the output cone 2 to an output shaft 5. In this exemplary embodiment, the input cone 1 is supported on the one hand by cylindrical roller bearings and on the other hand by tapered roller bearings 80. In particular, the tapered roller bearings 80 are particularly well suited to absorbing axially acting forces in addition to radially acting forces. In this exemplary embodiment, the output cone 2 is only supported by cylindrical roller bearings 6, the output shaft 5 of the output cone 2 being additionally supported by means of tapered roller bearings 81. In particular by the tapered roller bearings 81, the two cones 1 and 2 are braced against each other in the axial direction in such a way that the necessary contact forces can be applied in order to be able to transmit torque via the friction ring 3 from the input cone 1 to the output cone 2 and vice versa.
[73] Zum Verspannen bzw. zum Erzeugen der notwendigen Anpresskräfte ist darüber hinaus zwischen der Abtriebswelle 5 und dem Ausgangskegel 2 eine Anpresseinrichtung 8 vorgesehen, während bei diesem Ausführungsbeispiel die Eingangswelle 4 ebenfalls unmittelbar mit dem Eingangskegel 1 verbunden ist. Die Anpress- einrichtung 8 ist auch bei diesem Ausrichtungsbeispiel in der Lage, den axialen Abstand zwischen dem Ausgangskegel 2 und dem Kegelrollenlager 81 an der Abtriebswelle 5 zu variieren bzw. - in verspanntem Zustand - entsprechend variierende Anpresskräfte zu erzeugen.[73] For tensioning or for generating the necessary pressing forces, a pressing device 8 is also provided between the output shaft 5 and the output cone 2, while in this exemplary embodiment the input shaft 4 is likewise connected directly to the input cone 1. In this example of alignment, the pressing device 8 is also able to vary the axial distance between the output cone 2 and the tapered roller bearing 81 on the output shaft 5 or, in the clamped state, to generate correspondingly varying pressing forces.
[74] Es versteht sich, dass, wie vorstehend bereits beschrieben, die in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehenen Lager 6, 80 und 81 auch durch andere Lageranordnungen ersetzt bzw. mit anderen Lageranordnungen kombiniert werden können, um die Kegel 1 und 2 einerseits radial und andererseits ausreichend axial verspannt zu lagern. Auch hydrodynamische oder hydrostatische Lager sind hierbei verwendbar.[74] It goes without saying that, as already described above, the bearings 6, 80 and 81 provided in this exemplary embodiment can also be replaced by other bearing arrangements or combined with other bearing arrangements in order to make the cones 1 and 2 radial on the one hand and sufficient on the other hand to be axially clamped. Hydrodynamic or hydrostatic bearings can also be used here.
[75] Das Übersetzungsverhältnis des hier illustrierten Getriebes wird mittels einer Verlagerung des Reibringes 3 gewählt, wodurch auf die Gesamtanordnung unterschiedliche Kräfte, insbesondere unterschiedliche Drehmomente, wirken. Um die Anpresskräfte und damit auch die Reibverbindung zwischen den beiden Kegeln .1 und 2 den unterschiedlichen Betriebsbedingungen vorteilhaft anpassen zu können, umfasst die Anpresseinrichtung 8 zwei Anstellscheiben 9 und 10, die Führungsbahnen für Kugeln 11 aufweisen. Die Anstellscheibe 9 bzw. 10 sind derart ausgestaltet, dass das Drehmoment von dem Abtriebskegel 2 auf die Anstellscheibe 10 über die Kugeln 11 auf die Anstellscheibe 9 und von dort auf die Abtriebswelle 5 übertragen wird. Die Führungsbahnen für die Kugeln 11 sind hierbei derart ausgestaltet, dass ein erhöhtes Drehmoment einer Rotation der beiden Anstellscheiben 9 und 10 zueinander bedingt, die wiederum dazu führt, dass die Kugeln 11 entlang der Führungsbahn verlagert werden, wodurch die Anstellscheiben 9 und 10 auseinander gedrückt werden. Idealer Weise werden Rotationsbewegungen zwischen den beiden Anstellscheiben 9 und 10 nicht ausgeführt, wenn die Anordnung im Wesentlichen starr ist. Das Drehmoment bedingt hierbei durch die schrägen Führungsbahnen
unmittelbar eine Anpresskrafterhöhung. Auf diese Weise erzeugt die Anpresseinrichtung 8 eine vom Ausgangsdrehmoment abhängige Anpresskraft. Vorteilhafter Weise hat die hier beschriebene Anordnung als mechanische Einrichtung extrem kurze Reaktionszeiten und kann insbesondere auf Stöße im ausgangsseitigem Antriebsstrang sehr gut reagieren.[75] The transmission ratio of the transmission illustrated here is selected by moving the friction ring 3, as a result of which different forces, in particular different torques, act on the overall arrangement. In order to be able to advantageously adapt the pressing forces and thus also the frictional connection between the two cones. 1 and 2 to the different operating conditions, the pressing device 8 comprises two adjusting disks 9 and 10 which have guideways for balls 11. The adjusting disc 9 or 10 are configured such that the torque is transmitted from the output cone 2 to the adjusting disc 10 via the balls 11 to the adjusting disc 9 and from there to the output shaft 5. The guideways for the balls 11 are configured in such a way that an increased torque causes the two adjusting disks 9 and 10 to rotate relative to one another, which in turn leads to the balls 11 being displaced along the guideway, as a result of which the adjusting disks 9 and 10 are pressed apart , Ideally, rotational movements between the two adjusting disks 9 and 10 are not carried out if the arrangement is essentially rigid. The torque here is due to the inclined guideways immediately an increase in contact pressure. In this way, the pressing device 8 generates a pressing force that is dependent on the output torque. The arrangement described here, as a mechanical device, advantageously has extremely short reaction times and can react very well, in particular, to impacts in the drive train on the output side.
[76] Parallel zu den Kugeln 11 werden die Anstellscheiben 9 und 10 mittels einer Federanordnung 12 auseinandergedrückt, die in der Anpresseinrichtung 8 eine gewisse Grundlast bereitstellt. Da sich die Kennlinie der vorliegenden Anpresseinrichtung 8 nur bedingt optimieren lässt, weist die Anpresseinrichtung 8 eine Kraftkompensation, insbesondere für Teillastbereiche, auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt dieses hydraulisch, indem zwischen einer mit der Abtriebswelle 5 verbundene Platte der Anstellscheibe 10 ein Druck hydraulisch erzeugt, welcher der von den Kugeln 11 und der Federn 12 erzeugten Anpresskraft entgegenwirkt. Auf diese Weise kann die überschüssige bzw. nicht notwendige, von den Kugeln 11 und den Federn 12 erzeugte Anpresskraft hydraulisch kompensiert werden.[76] Parallel to the balls 11, the adjusting disks 9 and 10 are pressed apart by means of a spring arrangement 12, which provides a certain basic load in the pressing device 8. Since the characteristic of the present pressing device 8 can only be optimized to a limited extent, the pressing device 8 has a force compensation, in particular for partial load ranges. In this exemplary embodiment, this is done hydraulically by hydraulically generating a pressure between a plate of the adjusting disk 10 connected to the output shaft 5, which pressure counteracts the contact pressure generated by the balls 11 and the springs 12. In this way, the excess or unnecessary contact pressure generated by the balls 11 and the springs 12 can be hydraulically compensated.
[77] Der Druck wird über eine Hydraulikleitung 15 bereitgestellt, die in einer Zusatzwelle 16 angeordnet ist. Zwischen der Anpresseinrichtung 8 und dem Ausgangskegel 2 ist ein Ölraum 82 vorgesehen. Durch das in diesem Ölraum 82 angeordnete Öl werden Fliehkräfte, welche insbesondere auf das Öl in der Anpresseinrichtung 8 wirken, besser kompensiert. Um zur Regulierung der Anpresseinrichtung 8 eine genügend große Menge an Öl zur Verfugung zu haben, ist ein Reservoir 64 vorgesehen. Hierbei kann durch eine an dem Elektromotor 62 angelegte Spannung 63 ein Drehmoment auf eine Pumpe 61 aufgebracht werden, worüber die Pumpe 61 derart eingestellt wird, dass dadurch das Fluid bzw. die Anpasseinrichtung 8 einen dem durch das Drehmoment bedingten Druck entsprechenden Gegendruck erzeugt.[77] The pressure is provided via a hydraulic line 15, which is arranged in an additional shaft 16. An oil chamber 82 is provided between the pressing device 8 and the output cone 2. Centrifugal forces, which act in particular on the oil in the pressing device 8, are better compensated for by the oil arranged in this oil chamber 82. In order to have a sufficiently large amount of oil available to regulate the pressing device 8, a reservoir 64 is provided. Here, a torque 63 can be applied to a pump 61 by means of a voltage 63 applied to the electric motor 62, by means of which the pump 61 is adjusted in such a way that the fluid or the adaptation device 8 thereby generates a back pressure corresponding to the pressure caused by the torque.
[78] Als eine geeignete Alternative zeigt sich das in Figur 13 dargestellte Beispiel, bei welchem an einem Gehäuse 44 über einen Abstandhalter 45 eine Spule 46 vorgesehen ist, innerhalb welcher ein Kern 47 mit einem Kolben 48 angeordnet ist, der mittels einer Feder 49 in das Gehäuse 44 gedrückt wird. Wird die Spule 46 mit einem Strom beaufschlagt, so wird der Kern 47 in das Zentrum der Spule 46 entgegen der Federkraft 49 gedrückt, sodass sich der Kolben 48 in einen Zylinder 50 schiebt und auf diese Weise in diesem Zylinder 50 und in einer hieran anschließenden Leitung 51 einen in Abhängigkeit von der an der Spule 46 anliegenden Spannung variablen Druck erzeugt. Die Leitung 51 kann beispielsweise mit der Zufuhr 26 aus den Ausführungsbeispielen nach Figuren 1 und 2 bzw. mit der Leitung 38 aus dem Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 7 verbunden sein.[78] A suitable alternative is the example shown in FIG. 13, in which a coil 46 is provided on a housing 44 via a spacer 45, within which a core 47 with a piston 48 is arranged, which by means of a spring 49 in the housing 44 is pressed. If a current is applied to the coil 46, the core 47 is pressed into the center of the coil 46 against the spring force 49, so that the piston 48 pushes into a cylinder 50 and in this way in this cylinder 50 and in a line connected to it 51 generates a variable pressure as a function of the voltage applied to the coil 46. The line 51 can be connected, for example, to the feed 26 from the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2 or to the line 38 from the exemplary embodiment according to FIG.
[79] In dem Zylinder 50 ist eine Öffnung 52 vorgesehen, welcher bei einer Vorwärtsbewegung des Kolbens 48 als erstes dichtend verschlossen wird. Diese Öffnung 52 ist mit einem Überlauf-/Nachfüllbehälter 53 verbunden, so dass Hydraulikflüssigkeit in entspanntem Zustand der Gesamtanordnung nachgefüllt bzw. abgefüllt werden kann, um beispielweise einer Leckage oder einem durch externe Einflüsse bedingten Überdruck entge-
genzuwirken. Es versteht sich, dass eine derartige elektrische Ansteuerung eines hydraulischen Kolbens und/oder eine derartige Leckagesicherung auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung vorteilhaft zur Anwendung kommen kann.[79] An opening 52 is provided in the cylinder 50, which is sealed first when the piston 48 moves forward. This opening 52 is connected to an overflow / refill container 53, so that hydraulic fluid can be refilled or filled in the relaxed state of the overall arrangement in order, for example, to counter leakage or excess pressure caused by external influences. genzuwirken. It goes without saying that such an electrical control of a hydraulic piston and / or such a leakage protection can also advantageously be used independently of the other features of the present invention.
[80] Das in Figuren 14 bis 22 dargestellte und einschließlich seiner Kennlinien erläuterte Reibgetriebe weist einen Eingangskegel 101 und einen Ausgangskegel 102 auf, die über einen verstellbaren Reibring 103 miteinander wechselwirken. Hierbei ist der Eingangskegel 101 mit einer Antriebswelle 104 und der Ausgangskegel 102 mit einer Abtriebswelle 105 wirkverbunden. Die Kegel 101, 102 sind bei diesem Ausführungsbeispiel in radialer Richtung durch Zylinderrollenlager 106 (lediglich in Figur 14 schematisch dargestellt) gelagert. Darüber hinaus sind die Kegel 101, 102 in axialer Richtung bei diesem Ausführungsbeispiel durch Axial- Zylinderrollenlager 107 gegeneinander verspannt, so dass die notwendigen Anpresskräfte aufgebracht werden können, damit Drehmoment über den Reibring 103 von dem Eingangskegel 101 auf den Ausgangskegel 102 und umgekehrt übertragen werden kann.[80] The friction gear shown in FIGS. 14 to 22 and explained including its characteristic curves has an input cone 101 and an output cone 102 which interact with one another via an adjustable friction ring 103. Here, the input cone 101 is operatively connected to an input shaft 104 and the output cone 102 is connected to an output shaft 105. In this exemplary embodiment, the cones 101, 102 are supported in the radial direction by cylindrical roller bearings 106 (only shown schematically in FIG. 14). In addition, the cones 101, 102 are clamped in the axial direction in this exemplary embodiment by axial cylindrical roller bearings 107, so that the necessary contact forces can be applied so that torque can be transmitted from the input cone 101 to the output cone 102 and vice versa via the friction ring 103 ,
[81] Zur Verspannung bzw. zum Erzeugen der notwendigen Anpresskräfte ist darüber hinaus zwischen der Abtriebswelle 105 und dem Ausgangskegel 102 eine Anpresseinrichtung 108 vorgesehen, während bei diesem Ausführungsbeispiel die Eingangswelle 104 unmittelbar mit dem Eingangskegel 101 verbunden ist. Die Anpresseinrichtung 108 ist in der Lage, den axialen Abstand zwischen dem Ausgangskegel 102 und dem Axial- Zylinderrollenlager 107 an der Abtriebswelle 105 zu variieren bzw. - in verspanntem Zustand - bedingt durch eine Federanordnung 109 entsprechend variierende Anpresskräfte zu erzeugen.For tensioning or for generating the necessary pressing forces, a pressing device 108 is also provided between the output shaft 105 and the output cone 102, while in this exemplary embodiment the input shaft 104 is connected directly to the input cone 101. The pressing device 108 is able to vary the axial distance between the output cone 102 and the axial cylindrical roller bearing 107 on the output shaft 105 or - in the tensioned state - to generate correspondingly varying pressing forces due to a spring arrangement 109.
[82] Es versteht sich, dass statt der Lager 106 und 107 auch andere Lageranordnungen, wie Axial- Schrägkugellager, Axial-PendelroUenlager, Axial-Rillenkugellager, Kegelrollenlager oder ähnliche Lager bzw. Lagerarten miteinander kombiniert werden können, um die Kegel 101, 102 einerseits radial und andererseits ausreichend axial verspannt zu lagern. Ebenso können beispielsweise hydrodynamische oder hydrostatische Lager zur Anwendung kommen.[82] It goes without saying that instead of bearings 106 and 107, other bearing arrangements, such as axial angular contact ball bearings, axial self-aligning spherical bearings, axial deep groove ball bearings, tapered roller bearings or similar bearings or bearing types can be combined with one another in order to produce cones 101, 102 on the one hand to be supported radially and on the other hand sufficiently axially clamped. Likewise, hydrodynamic or hydrostatic bearings can be used, for example.
[83] Im Betrieb kann der Reibring 103 in an dieser Stelle nicht näher erläuterter, aber bekannter Art und Weise verstellt und auf diese Weise das Übersetzungsverhältnis des Getriebes gewählt werden. Es versteht sich, dass im Betrieb die Gesamtanordnung insbesondere unterschiedlichen Drehmomenten unterliegt. Da es sich bei der Wirkverbindung zwischen den beiden Kegeln 101, 102 um eine Reibverbindung handelt, sind vorzugsweise die Anpresskräfte derart zu wählen, dass ein beherrschbarer Schlupf an dem Reibring 103 auftritt. Andererseits würden unnötig hohe Anpresskräfte zu einer verhältnismäßig starken Grundlast führen, die wiederum den Wirkungsgrad des Reibgetriebes beeinträchtigen würde. Aus diesem Grunde ist bei vorliegendem Ausführungsbeispiel eine drehmomentabhängige Anpresskraftregelung gewählt, wobei die Anpresskraft jedoch auch von anderen Betriebszuständen abhängig gewählt werden kann. Wie unmittelbar aus Figuren 14 und 15 ersichtlich, wird für die Anpresskraftregelung das Ausgangsdrehmoment als Stellgröße gewählt, wobei auch
andere Betriebszustandsarten, wie beispielsweise die Gesamtlast oder das Eingangsdrehmoment diesbezüglich genutzt werden können, wie anhand der nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele verdeutlicht werden wird.[83] In operation, the friction ring 103 can be adjusted in a manner which is not explained in more detail here, but is known, and the transmission ratio of the transmission can be selected in this way. It is understood that the overall arrangement is subject to different torques in particular during operation. Since the operative connection between the two cones 101, 102 is a frictional connection, the contact forces should preferably be selected such that controllable slip occurs on the friction ring 103. On the other hand, unnecessarily high contact forces would lead to a relatively strong base load, which in turn would affect the efficiency of the friction gear. For this reason, a torque-dependent contact pressure control has been selected in the present exemplary embodiment, but the contact pressure can also be selected depending on other operating states. As can be seen directly from FIGS. 14 and 15, the output torque is selected as the manipulated variable for the contact pressure control, and also other types of operating states, such as the total load or the input torque, can be used in this regard, as will be illustrated on the basis of the exemplary embodiments explained below.
[84] Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel umfasst die Anpresseinrichtung 108 zwei hinsichtlich ihrer Drehmomentmessung parallel und hinsichtlich ihrer Anpresskraftwirkung in Reihe geschaltete Anpresseinheiten 110 und 111, die jeweils durch innere Kugeln 112 bzw. äußere Kugeln 113 (siehe Figur 15) repräsentiert werden. Die Kugeln 112, 113 laufen jeweils in Kugelbahnen, die in kegel- bzw. wellenseitigen Anpressplatten[84] In the present exemplary embodiment, the pressing device 108 comprises two pressing units 110 and 111 connected in parallel with respect to their torque measurement and in series with respect to their pressing force action, which are each represented by inner balls 112 and outer balls 113 (see FIG. 15). The balls 112, 113 each run in ball tracks, which in the tapered or shaft-side pressure plates
114, 115 und 116 vorgesehen sind. Hierbei sind bei diesem Ausführungsbeispiel die wellenseitigen Anpressplatten 114 und 115 drehfest bezüglich der Abtriebswelle 105 angeordnet, während die kegelseitige Anpress- platte 116 drehfest bezüglich des Abtriebskegels 102 angeordnet ist. Andererseits sind die Anpressplatten 114,114, 115 and 116 are provided. In this exemplary embodiment, the shaft-side pressure plates 114 and 115 are arranged in a rotationally fixed manner with respect to the output shaft 105, while the cone-side pressure plate 116 is arranged in a rotationally fixed manner with respect to the output cone 102. On the other hand, the pressure plates 114,
115, 116 über entsprechende Gleitlager 117, 118, 119 axial verlagerbar an diesen jeweiligen Baugruppen gelagert.115, 116 mounted axially displaceably on these respective assemblies via corresponding slide bearings 117, 118, 119.
[85] Während somit ein Drehmoment von dem Abtriebskegel 102 über das Lager 119 auf die Anpressplatte[85] Thus, a torque from the output cone 102 via the bearing 119 to the pressure plate
116, von dort über die Kugeln 112, 113 sowie über die Anpressplatte 115 und das Lager 118 auf die Anpress- platte 114 und von der Anpressplatte 114 über das Lager 117 auf die Abtriebswelle 105 übertragen wird, können sich die Anpressplatten 114, 115, 116 axial gegen die Federkraft der Federanordnungen 109 und gegen ein Anpresslager 120, welches über ein Axial-Zylinderrollenlager 121 und eine Lagerplatte 122 an dem Abtriebskegel 102 abgestützt ist, verlagern und auf diese Weise in Abhängigkeit von den Kurveribahnen eine drehmomentabhängige Anpresskraft erzeugen. Diesbezüglich zeigen Figuren 14 und 15 im oberen Randbereich der Anpresseinrichtung 108 die Anordnung bei niedrigem Drehmoment, während der untere Bereich die Anordnung bei hohem Drehmoment darstellt, wobei im unteren Bereich erkennbar ist, dass die Anpressplatte 116 bei höheren Drehmomenten an einer Schulter 123 des Abtriebskegels 102 anliegt, so dass auf diese Weise die Kennlinie der Gesamtanordnung ohne Weiteres drehmomentabhängig beeinflusst werden kann.116, from there via the balls 112, 113 and via the pressure plate 115 and the bearing 118 to the pressure plate 114 and from the pressure plate 114 via the bearing 117 to the output shaft 105, the pressure plates 114, 115, 116 axially against the spring force of the spring assemblies 109 and against a pressure bearing 120, which is supported by an axial cylindrical roller bearing 121 and a bearing plate 122 on the driven cone 102, and in this way generate a torque-dependent pressure force depending on the curve tracks. In this regard, FIGS. 14 and 15 show the arrangement at low torque in the upper edge region of the pressing device 108, while the lower region represents the arrangement at high torque, wherein it can be seen in the lower region that the pressing plate 116 at higher torques on a shoulder 123 of the output cone 102 is applied, so that the characteristic of the overall arrangement can be influenced in a torque-dependent manner in this way.
[86] Hierbei zeigt Figur 16 schematisch in flächiger Form das Zusammenspiel der beiden Anpresseinheiten 110 und 111, wobei für Baugruppen, die den Baugruppen aus Figuren 14 und 15 gleichwirkend sind, auch identische Bezugsziffern vergeben sind. Wie unmittelbar ersichtlich laufen die Kugeln 112, 113 in ausgestalteten Kugelbahnen mit verschiedenen Neigungen ß und γ. Es können - ggf. - auch komplexere Bahnen zur Anwendung kommen, wobei insbesondere lineare Bahnen aus Gründen der Zuverlässigkeit, beispielsweise gegen Spiel oder thermische Effekte, vorteilhaft sind. Bei gegebener Verlagerung bzw. bei gegebenen Drehmoment, wie dieses beispielsweise im unteren Teil der Figur 16 anhand eines Verstellweges V gegenüber der Anordnung des oberen Teils der Figur 16 dargestellt ist, bedingen diese Kugelbahnen jeweils einen Hub Hl bzw. H2, woraus ein Gesamthub G resultiert. Durch den Anschlag wird der Hub Hl begrenzt, so dass der Gesamthüb G nicht linear vom Verstellweg V abhängt.
[87] Die Kugelbahnen können beispielsweise derart ausgestaltet werden, dass die in Figuren 17 und 18 dargestellten Kennlinien resultieren. Wegen der drehmomentbezogenen Parallelschaltung folgt hieraus die in Figur 19 dargestellte Kennlinie, wobei wegen der Parallelschaltung hinsichtlich des Drehmoments die Momente addiert und wegen der Reihenschaltung hinsichtlich der axialen Anpresskraft die Anpresskraft bei beiden Anpresseinheiten identisch ist. Mit Erreichen der Schulter 123 trägt lediglich die äußere Anpresseinheit 111 mit ihrer Kennlinie zur Gesamtkennlinie bei.16 shows schematically in flat form the interaction of the two pressing units 110 and 111, whereby identical reference numbers are also assigned to modules which have the same effect as the modules from FIGS. 14 and 15. As can be seen immediately, the balls 112, 113 run in configured ball tracks with different inclinations β and γ. More complex tracks can also be used, if necessary, linear tracks in particular being advantageous for reasons of reliability, for example against play or thermal effects. Given a displacement or given torque, as is shown, for example, in the lower part of FIG. 16 using an adjustment path V compared to the arrangement of the upper part of FIG. 16, these ball tracks each require a stroke H1 or H2, which results in a total stroke G. , The stroke H1 is limited by the stop, so that the total stroke G does not depend linearly on the adjustment path V. [87] The ball tracks can, for example, be designed in such a way that the characteristic curves shown in FIGS. 17 and 18 result. Because of the torque-related parallel connection, the characteristic curve shown in FIG. 19 follows from this, the torques adding up because of the parallel connection with regard to the torque and because of the series connection with respect to the axial contact force, the contact pressure is identical for both contact units. When the shoulder 123 is reached, only the outer pressing unit 111 contributes with its characteristic curve to the overall characteristic curve.
[88] Eine andere Kennlinienausgestaltung zeigen Figuren 20 bis 21, wobei durch die negative Steigung bei der inneren Anpresseinheit eine besonders wünschenswerte Gesamtkennlinie (Figur 22) resultiert.[88] FIGS. 20 to 21 show another characteristic curve configuration, the particularly positive overall characteristic curve (FIG. 22) resulting from the negative slope in the inner pressing unit.
[89] Wie unmittelbar aus den Figuren 17 bis 22 ersichtlich, weisen bei vorliegenden Ausfuhrungsbeispielen die Anpresseinheiten eine Betriebszustand-Anpresskraft-Kennlinie bzw. eine Drehmoment-Anpresskraft- Kennlinie mit einer im Wesentlichen konstanten Steigung auf. Durch die Verwendung zweier Anpresseinheiten lässt sich trotz dieser im Wesentlichen konstanten Steigungen eine an die jeweiligen Erfordernisse ange- passte Kennlinie realisieren. Dieses ist unter anderem dadurch möglich, dass die beiden Anpresseinheiten 110, 111 bei einem ersten Drehmoment jeweils einen ersten Beitrag zur Anpresskraft erbringen und bei einem zwei- ten Drehmoment jeweils einen zweiten Beitrag zur Anpresskraft erbringen, wobei die Differenz zwischen ersten und zweiten Beitrag der ersten Anpresseinrichtung 110 von der Differenz zwischen ersten und zweiten Beitrag der zweiten Anpresseinrichtung 111 abweicht.As can be seen directly from FIGS. 17 to 22, the pressing units in the present exemplary embodiments have an operating state-pressing force characteristic curve or a torque-pressing force characteristic curve with a substantially constant slope. By using two pressure units, a characteristic curve adapted to the respective requirements can be achieved despite these essentially constant gradients. This is possible, inter alia, in that the two pressing units 110, 111 each make a first contribution to the pressing force with a first torque and make a second contribution to the pressing force with a second torque, the difference between the first and second contribution of the first Pressing device 110 deviates from the difference between the first and second contribution of the second pressing device 111.
[90] In der Regel werden Reibgetriebe in einem bestimmten Betriebsintervall bezüglich verschiedener Betriebszustandsarten betrieben. Hinsichtlich der Anpresskraft ergibt sich hierbei in der Regel die Anforderung, dass am unteren Ende dieses Intervalls eine bestimmte erste Anpresskraft und am oberen Ende dieses Intervalls eine höhere Anpresskraft vorliegen soll. Um hinsichtlich eventueller Toleranzen keine Probleme zu bekommen, kann es vorteilhaft sein, im Betriebsintervall eine konstante Steigung der Betriebszustand-Anpresskraft- Kennlinie zwischen diesen beiden Punkten vorzusehen. Unter diesen Voraussetzungen kann mit einer lediglich eine Anpresseinheit umfassenden Anpresseinrichtung beispielsweise die in Figur 23 dargestellte Kennlime umgesetzt werden, auch wenn das Betiiebsintervall lediglich zwischen 50 Nm und 350 Nm liegt. Dieses hat jedoch zur Folge, dass in dem System eine erhebliche Grundlast verbleibt, welche den Wirkungsgrad nennenswert reduziert. Diesem lässt sich beispielsweise dadurch begegnen, dass die Kurvenbahn eine veränderliche Steigung erhält, wie dieses in Figur 24 dargestellt ist. Hierbei weist die Kennlinie vorzugsweise im Betriebsbereich zwischen 50 Nm und 350 Nm eine im Wesentliche konstante Steigung und fällt unterhalb des Betriebsbe- reiches auf eine Anpresskraft in der Nähe von 0 N, insbesondere unter 1 N, im Ruhezustand (0 Nm) ab. Auf diese Weise wird die Grundlast im Gesamtsystem erheblich reduziert, wodurch der Gesamtwirkungsgrad gesteigert werden kann. Eine veränderliche Steigung der Kurvenbahn bei einer Anpresseinheit birgt jedoch Tole-
ranzprobleme in sich, was vorliegende Erfindung durch Verwendung wenigstens zweier Anpresseinheiten, wie bereits vorstehend beschrieben, verhindert.[90] As a rule, friction gears are operated in a specific operating interval with regard to different operating status types. With regard to the contact pressure, there is usually the requirement that a certain first contact force should be present at the lower end of this interval and a higher contact force should be present at the upper end of this interval. In order to avoid any problems with regard to possible tolerances, it can be advantageous to provide a constant increase in the operating state-contact force characteristic curve between these two points in the operating interval. Under these conditions, for example, the characteristic lines shown in FIG. 23 can be implemented with a pressing device comprising only one pressing unit, even if the operating interval is only between 50 Nm and 350 Nm. However, this has the consequence that a considerable base load remains in the system, which significantly reduces the efficiency. This can be countered, for example, by giving the cam track a variable slope, as shown in FIG. 24. In this case, the characteristic curve has an essentially constant slope in the operating range between 50 Nm and 350 Nm and drops below the operating range to a contact pressure in the vicinity of 0 N, in particular below 1 N, in the idle state (0 Nm). In this way, the base load in the overall system is significantly reduced, which can increase the overall efficiency. However, a variable slope of the cam track in a pressing unit hides ranz problems in itself, which the present invention prevents by using at least two pressing units, as already described above.
[91] Vorzugsweise schlägt die Erfindung vor, dass, wie insbesondere in Figuren 24 und 25 dargestellt, die Betriebszustand- Anpresskraft-Kennlinie in einem Betriebsbereich (vergl. 50 Nmbis 350 Nm in Figur 24 bzw. 25) eine geringere mittlere Steigung aufweist, als unterhalb dieses Betriebsbereiches. Hierdurch lässt sich die Grundlast des Gesamtsystems erniedrigen, wodurch der Wirkungsgrad steigt. Andererseits sind auch Anordnungen denkbar, die eine Kennlinie ähnlich der in Figur 19 dargestellten Kennlime mit einem Betriebsbereich zwischen 100 Nm und 350 Nm wünschenswert erscheinen lassen. Auch eine derartige Kennlime lässt sich insbesondere durch zwei Anpresseinheiten bei geringer Toleranzempfindlichkeit realisieren.Preferably, the invention proposes that, as shown in particular in FIGS. 24 and 25, the operating state-contact force characteristic curve in an operating range (cf. 50 Nm to 350 Nm in FIGS. 24 and 25) has a lower mean gradient than below this operating area. This allows the base load of the overall system to be reduced, which increases efficiency. On the other hand, arrangements are also conceivable which make a characteristic curve similar to the characteristic line shown in FIG. 19 with an operating range between 100 Nm and 350 Nm appear desirable. Such a characteristic lime can also be realized in particular by two pressing units with a low tolerance sensitivity.
[92] Um darüber hinaus Verluste in dem Gesamtsystem zu minimieren, kann es vorteilhaft sein, die Anpresskraft in Abhängigkeit von einem zweiten Betriebszustand, insbesondere beispielsweise von der Gesamtlast bzw. von einem Eingangsdrehmoment, zu reduzieren, wie dieses beispielsweise in Figur 25 dargestellt ist. Auf diese Weise lässt sich der Wirkungsgrad des Gesamtsystems weiter erhöhen.[92] In order to further minimize losses in the overall system, it may be advantageous to reduce the contact pressure as a function of a second operating state, in particular, for example, of the total load or of an input torque, as is shown, for example, in FIG. 25. In this way, the efficiency of the overall system can be further increased.
[93] Letzteres kann beispielsweise durch die in Figur 26 dargestellte Anordnung gewährleistet werden. Diese Anordnung entspricht im Wesentlichen der in den Figuren 28 und 29 dargestellten Anordnung, wobei die Kegel 101 und 102 bei dieser Anordnung, abgesehen von einer Lagerung durch die Zylinderrollenlager 106, in axialer Richtung durch Schrägkugellager 124 gelagert sind.[93] The latter can be ensured, for example, by the arrangement shown in FIG. 26. This arrangement essentially corresponds to the arrangement shown in FIGS. 28 and 29, the cones 101 and 102 in this arrangement, apart from being supported by the cylindrical roller bearings 106, being supported in the axial direction by angular contact ball bearings 124.
[94] Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Anpresseinrichtung durch zwei Anpresseinheiten 125, 126 gebildet. Abweichend von der Ausgestaltung bei der Anordnung nach den Figuren 28 und 29 ist jedoch eine Anpresseinheit 125 am Ausgangskegel 102 und die andere Anpresseinheit 126 am Eingangskegel 101 angeordnet. Auf diese Weise kann die gesamte Anpresseinrichtung sowohl das Eingangsmoment als auch das Ausgangsmoment unmittelbar ermitteln und in eine Anpresskraft überfuhren. Die Anpresseinheiten 125, 126 weisen die Figuren 27 und 28 dargestellten Kennlinien auf. Hieraus resultiert die in Figur 29 dargestellte Kennlime, die im Wesentlichen der Kennlime der Ausgangsanpresseinheit 125 entspricht, jedoch bei niedrigen Momenten lastabhängig in eine Horizontale übergeht. Die Steigung der Kennlinie der Ausgangsanpresseinheit 125 ist dabei derart gewählt, dass diese Kennlinie die ideale Volllastkennlinie im Betriebsintervall schneidet, so dass bei hohen Ausgangsmomenten eine ausreichend hohe Anpresskraft resultiert. Die Gesamtanordnung ist darüber hinaus derart ausgelegt, dass bei Volllast auch im unteren Drehzahlbereich die ideale Volllastkennlinie nicht unterschritten wird. Bei Teillasten kann die ideale Volllastkennlinie lastabhängig unterschritten werden, so dass hierdurch die Gesamtlast im System weiter reduziert wird, obwohl an sich im Volllastbetrieb zu hohe Anpresskräfte bereitgestellt werden. Durch Wahl der Steigung der Kennlinie für die Ausgangsanpresseinheit 125 kann deren Schnittpunkt mit der idealen Volllastkennlinie verschoben werden, um auf diese Weise die Gesamtverluste zu minimieren. Wie unmittelbar aus Figur 29 ersichtlich, kann die Steigung der Kennlinie der
Ausgangsanpresseinheit 125 nicht gleich der Steigung der idealen Volllastkennlinie im Betriebsbereich gewählt werden, da dann die Effekte durch die zweite Anpresseinheit 126 nicht zum Tragen kommen.[94] In this exemplary embodiment too, the pressing device is formed by two pressing units 125, 126. 28 and 29, a pressing unit 125 is arranged on the output cone 102 and the other pressing unit 126 is arranged on the input cone 101. In this way, the entire pressing device can determine both the input torque and the output torque directly and convert it into a pressing force. The pressing units 125, 126 have the characteristic curves shown in FIGS. 27 and 28. This results in the characteristic lime shown in FIG. 29, which essentially corresponds to the characteristic lime of the output pressing unit 125, but changes to a horizontal at low moments depending on the load. The slope of the characteristic curve of the output contact pressure unit 125 is selected such that this characteristic curve intersects the ideal full-load characteristic curve in the operating interval, so that a sufficiently high contact force results at high output torques. In addition, the overall arrangement is designed in such a way that the ideal full-load characteristic is not undershot even at full speed in the lower speed range. In the case of partial loads, the ideal full-load characteristic curve can be fallen below depending on the load, so that the total load in the system is further reduced, even though excessive contact forces are provided in full-load operation. By choosing the slope of the characteristic curve for the output pressure unit 125, its intersection with the ideal full-load characteristic curve can be shifted in order to minimize the total losses in this way. As can be seen directly from FIG. 29, the slope of the characteristic curve of the Output pressure unit 125 cannot be selected equal to the slope of the ideal full-load characteristic curve in the operating range, since then the effects from the second pressure unit 126 do not come into play.
[95] Letzteres ist andererseits bei einer Kopplung der beiden Anpresseinheiten 125 und 126 möglich, wie dieses anhand der Figuren 30 und 31 beispielhaft dargestellt ist. Auch diese Anordnungen entsprechen im Wesentlichen den Anordnungen nach Figuren 28 und 29 bzw. 26, wobei identisch wirkende Baugruppen auch identisch bezeichnet sind.[95] The latter, on the other hand, is possible when the two pressing units 125 and 126 are coupled, as is illustrated by way of example with reference to FIGS. 30 and 31. These arrangements also essentially correspond to the arrangements according to FIGS. 28 and 29 or 26, with assemblies acting identically being also identified identically.
[96] Auch bei diesen Ausführungsformen sind die Anpresseinheiten 125, 126 jeweils in verschiedenen Getriebegliedern des Reibgetriebes angeordnet, wie dieses bereits bei der Ausführungsform nach Figur 26 der Fall ist. Hierbei umfassen die Anpresseinheiten 125, 126 jeweils Kugelanordnungen 127, 128, die sich jeweils auf Anpressplatten 129, 130 der Eingangswelle 104 bzw. der Ausgangswelle 105 abstützen. Andererseits stützen sich die Kugeln 128 an einer Anpressplatte 131 ab, die axial verlagerbar aber drehfest bezüglich des Eingangskegels 101 vorgesehen ist. Diese Anpressplatte dient gleichzeitig als Kolben für eine hydraulische Rückkopplung 132 mit einem Kolben 133, der seinerseits mit der Anpressplatte 130 verbunden ist. Bei der ausgangsseitigen Anpresseinheit 125 ist eine weitere Anpressplatte nicht vorgesehen, da die Kugeln 127 im Übri- gen unmittelbar an dem Abtriebskegel 102 angeordnet sind, wobei diesbezüglich auch eine separate Anpressplatte zur Aufnahme der entsprechenden Kurvenbahnen vorgesehen sein kann.[96] In these embodiments, too, the pressing units 125, 126 are each arranged in different transmission members of the friction transmission, as is already the case with the embodiment according to FIG. 26. The pressure units 125, 126 each comprise ball arrangements 127, 128, which are each supported on pressure plates 129, 130 of the input shaft 104 and the output shaft 105, respectively. On the other hand, the balls 128 are supported on a pressure plate 131 which is axially displaceable but non-rotatably with respect to the input cone 101. This pressure plate also serves as a piston for hydraulic feedback 132 with a piston 133, which in turn is connected to the pressure plate 130. A further pressure plate is not provided in the pressure unit 125 on the output side, since the balls 127 are otherwise arranged directly on the output cone 102, a separate pressure plate for receiving the corresponding cam tracks also being able to be provided in this regard.
[97] Die hydraulische Rückkopplung 32 ist über Durchführungen 134, 135 in das Innere der Kegel 101, 102 geleitet, wobei statt einer derartigen hydraulischen Rückkopplung 132 auch ein mechanisches System 135 entsprechend der Anordnung nach Figur 31 vorgesehen sein kann, welches mit entsprechenden Platten 136, 137 der Anpresseinheiten 125, 126 wechselwirkt.[97] The hydraulic feedback 32 is passed through bushings 134, 135 into the interior of the cones 101, 102, and instead of such a hydraulic feedback 132, a mechanical system 135 corresponding to the arrangement according to FIG. 31 can also be provided, which is equipped with corresponding plates 136 , 137 of the pressing units 125, 126 interacts.
[98] Eine derartige Kopplung ermöglicht es, die Ausgangsanpresseinheit 125 in ihrer Kennlinie exakt mit der Steigung der Idealkennlinie im Betriebsbereich (siehe beispielsweise Figur 25) zu wählen. Durch die Eingangsanpresseinheit 126 wird diese Kennlinie dann auf die gewünschte Höhe angehoben. Bei niedrigen Lasten erfolgt dementsprechend eine lastabhängige Absenkung, so dass die Gesamtanordnung der Idealkennlinie nach Figur 25 im Wesentlichen erfolgt, wie dieses aus Figur 34 ersichtlich ist.
[98] Such a coupling makes it possible to select the output pressure unit 125 in its characteristic curve exactly with the slope of the ideal characteristic curve in the operating range (see, for example, FIG. 25). This characteristic curve is then raised to the desired height by the input pressure unit 126. Accordingly, a load-dependent lowering takes place at low loads, so that the overall arrangement of the ideal characteristic curve according to FIG. 25 essentially takes place, as can be seen from FIG. 34.