DE3200944C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wechselgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Wechselgetriebe ist aus der US-PS 31 52 490 bekannt. Hier sind die axial beweglichen Riemenscheibenhälften der Vorgelegewelle zu einem Block zusammengefaßt, der hydraulisch axial bewegt wird, um das jeweilige Übersetzungsverhältnis des Wechselgetriebes einzustellen. Zum Spannen der Riemen ist jede der axial beweglichen Riemenscheibenhälften der Riemenscheiben der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch eine eigene Feder belastet. Dies hat zur Folge, daß in Abhängigkeit von der jeweiligen Lage der Federn und somit der Abhängigkeit der sich ändernden Federcharakteristik verschiedene Spannkräfte in den beiden Riemen wirksam sind. Diese unterschiedlichen Riemenspannungen wirken sich in unterschiedlichen, entgegengesetzten Reaktionskräften auf den angetrieben bewegbaren Block aus den axial beweglichen Riemenscheibenhälften der Riemenscheiben der Vorgelegewelle ein, was die Steuerkräfte zumindest in einer Richtung negativ beeinflußt.

Aus der DE-PS 6 48 493 ist es bekannt, die Riemen dadurch vorzuspannen, daß die Vorlegewelle gegenüber der Antriebs- und Abtriebswelle in Richtung des Riemenverlaufs lageverändert wird. Auch wird es vorgesehen, ein Spannen der Riemen durch eine Druckfeder vorzunehmen, die auf der Vorgelegewelle zwischen den benachbarten Riemenscheibenhälften der beiden Riemenscheiben angeordnet ist und selbsttätig für einen Ausgleich sorgt. Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß die richtigen Scheibenhälften der Vorgelegewelle nicht in einem einzigen Block zusammengefaßt und zwangsgesteuert werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wechselgetriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Spannen der Riemen so bewerkstelligt werden kann, daß sich die Spannkräfte nicht negativ auf die Betätigung des Wechselgetriebes auswirken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Diese Lösung besteht in erster Linie darin, daß auf die axial beweglichen Riemenscheibenhälften der Antriebswelle und der Abtriebswelle ein und dasselbe Druckmittel einwirkt. Dies hat zur Folge, daß sich die Spannkräfte, die entgegengesetzt auf die Riemenscheibenhälften wirken, einander vollständig ausgleichen und daher keinen negativen Einfluß auf die aktive Verstellverschiebung einer der beweglichen Riemenscheibenhälften ausübt. Somit kann der Verstellbetrieb mit geringeren Kräften von statten gehen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht durch eine erste Ausführungsform eines Wechselgetriebes,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht durch eine abgewandelte Ausführungsform eines Wechselgetriebes und

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht durch ein Wechselgetriebe mit einer mechanischen Vorspannung der Riemen.

In Fig. 1 ist eine Antriebswelle mit 10 bezeich­ net, die durch eine (nicht dargestellte) hydraulische Kupplung an die Welle einer (ebenfalls nicht dargestellten) Brennkraft­ maschine anzuschließen ist. Die Antriebswelle 10 ist auf Lagern 11 und 12 drehbar gelagert und trägt eine an ihr befestigte kegelstumpf­ förmige Riemenscheibenhälfte 13. An der Antriebswelle 10 ist drehfest und durch eine Kugelverbindung 9 axial verschiebbar auch eine kegelstumpfförmige Riemenscheibenhälfte 14 angeordnet, die einen mit 15 bezeichneten Kolben bildet, der im Innen­ raum eines Zylinders 16 verschiebbar eingesetzt ist.

Eine Druckkammer 17 mit veränderlichen Volumen befindet sich zwischen dem Zy­ linder 16 und dem Kolben 15 liegt und ist mit Drucköl gefüllt, da diese durch einen Kanal 18 und eine Leitung 8 mit einem Druckbehälter 19 verbunden ist, der aus zwei durch Membranen 20 getrennten Kam­ mern besteht, von denen die eine mit 21 bezeichnet und mit Öl gefüllt ist, und die andere, mit 22 bezeichnete Kammer mit Druck­ gas gefüllt ist, um das Öl unter Druck zu halten.

Um die durch die beiden Riemenscheibenhälften 13 und 14 gebil­ dete, allgemein mit 23 bezeichnete Riemenscheibe ist ein mit 24 bezeichneter Riemen gelegt.

In Fig. 1 ist mit 25 eine Vorgelegewelle bezeichnet, die auf Lagern 26 und 27 drehbar gelagert ist und an der kegel­ stumpfförmige Riemenscheibenhälften 28 und 29 befestigt sind. Die Vorgelegewelle 25 trägt einen mit 30 bezeichneten Block, der aus zwei kegelstumpfförmigen Riemenscheibenhälften 31 und 32 besteht. Der Block 30 ist drehfest, aber durch eine Ku­ gelverbindung 7 axial verschiebbar an der Vorgelegewelle 25 befestigt, könnte jedoch auch freilaufend angeordnet sein. Die Riemen­ scheibenhälften 28 und 31 bilden die Riemenscheibe 33, um die der Riemen 24 gelegt ist, und die Riemenscheibenhälften 29 und 32 bilden die Riemenscheibe 34, um die ein Riemen 35 ge­ legt ist. Der Block 30 ist innen hohl und bildet einen inneren zy­ linderförmigen Hohlraum, der durch eine an der Vorgelegewelle 25 befestig­ te Trennwand 38 in zwei Kammern mit veränderlichem Volumen 36 und 37 geteilt ist. Mit 39 und 40 sind zwei Kanäle in der Vorgelegewelle 25 bezeichnet, die zu den Kammern 36 und 37 führen. Durch Leitungen 41 und 42 sind diese Kanäle mit einem Steuerschieber 43 und über diesen und eine Leitung 44 mit dem Druckbehälter 19 und eine Rücklaufleitung 46 mit einem Öltank 47 verbunden. Mit 45 ist eine Pumpe bezeichnet, die über ein Druckregelven­ til 48 und eine Leitung 49 den Druckbehälter 19 versorgt.

Die Lage des Steuerschiebers 43 wird durch eine Schiebestange 50, eine Zwischenstange 51, einen Hebel 52 und eine Ausschlußstange 53 in Abhängigkeit von vorgegebe­ nen Betriebsparametern gesteuert.

Im vorliegenden Fall wird als Koppelelement für den Steuer­ schieber 43 ein Mitnehmer 54 benutzt, der die Axiallage des Blocks 30 und da­ her das am Getriebe eingeschaltete Übersetzungsverhältnis erfaßt um über eine Gleitstange 55 und einem Hebel 52 den Steuerschieber zu betätigen.

In Fig. 1 ist schließlich mit 56 eine Abtriebswelle des Ge­ triebes bezeichnet, die mit einer (nicht dargestellten) Hauptwel­ le verbunden ist. Die Abtriebswelle 56 ist auf Lagern 57 und 58 drehbar gelagert und mit einer kegelstumpfförmigen Riemen­ scheibenhälfte 59 verbunden. An der Abtriebswelle 56 ist drehfest und durch eine Kugelverbindung 66 axial verschiebbar eine kegel­ stumpfförmige Riemenscheibenhälfte 60 befestigt, die einen mit 61 bezeichneten Kolben bildet, der im inneren Hohlraum eines Zylinders 62 verschiebbar eingesetzt ist, der ebenfalls an der Abtriebswelle 56 befestigt ist. Eine Druckkammer 63 mit veränderlichem Volumen befindet sich zwischen dem Zylinder 62 und dem Kolben 61 und ist mit Drucköl ge­ füllt, da diese durch einen Kanal 67 und eine Leitung 64 ebenso wie die Druckkammer 17 mit dem Druck­ behälter 19 verbunden ist.

Um die von den Riemenscheibenhälften 59 und 60 gebildete, all­ gemein mit 65 bezeichnete Riemenscheibe ist der Riemen 35 ge­ legt.

Bei dem zuvor beschriebenen Wechselgetriebe wird der Riemen 24 dadurch gespannt, daß das in der Druckkammer 17 befindliche Drucköl auf den Kolben 15 wirkt. Gleichfalls wird der Riemen 35 durch den von dem in der Druckkammer 63 befindliche Öl auf den Kolben 61 ausgeübten Druck gespannt.

Das Übersetzungsverhältnis wird durch die Verschiebungen des Blocks 30 geändert, und zwar nach rechts (siehe Fig. 1), um das Übersetzungsverhältnis zu verringern und nach links, um das Übersetzungsverhältnis zu vergrößern.

Die von den axial verschiebbaren Riemen­ scheibenhälften 31 und 32 auf die Riemen 24 und 35 wirkenden Längskräfte verwandeln sich in auf die Riemen ausgeübte Radialkräfte, wodurch ein Spannen der Riemen erfolgt.

Ist die gewünschte Axialverschiebung des Blocks 30 erfolgt, so nimmt dieser eine neue Gleichgewichtsstellung ein, weil der Mitnehmer 54 über das beschriebene Gestänge so auf den Hebel 53 wirkt, daß der Steuerschieber 43 wieder geschlossen wird und daher in den beiden Kam­ mern 36 und 37 der gleiche Druck wieder hergestellt wird.

Da sich der Block 30 praktisch im Gleichgewicht befindet und die Spannungswerte der Riemen 24 und 35 im we­ sentlichen gleich sind und somit die entsprechenden auf die Vorgelegewelle 25 ausgeübten Längskräfte minimal oder null sind, sind für die axialen Verschiebungen des Blocks 30 geringe Schubkräfte erforderlich, die sich mit geringem Öldruck und mit kleinen Abmessungen der Riemenscheibenhälften 31 und 32 erzeugen lassen, so daß die Betätigung des Getriebes einen sehr klei­ nen Leistungsaufwand verlangt.

In Fig. 2 weist der Block 30 mit den Riemenscheibenhälften 31 und 32 die Kammern mit veränderlichem Volumen der vorherigen Ausführungsform nicht auf, wofür der von der Riemenscheiben­ hälfte 60 gebildete Kolben 61 mit Kammern 70 und 71 veränderli­ chen Volumens versehen ist, die durch eine an der Abtriebswel­ le 56 befestigten Wand 72 getrennt sind. Die Kammern 70 und 71 sind durch Kanäle 73 und 74 über einen Steuerschieber 43 sowie durch Leitungen 75 und 76 mit dem Druckbehälter 19 zu verbinden. Hier erfolgt somit die Anforderung des Übersetzungsverhältnisses über die Riemenscheibenhälfte 60.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist die Riemen­ scheibenhälfte 13 der Riemenscheibe 23 der Antriebswelle 10 im Getrie­ begehäuse 80 in einem Lager 81 gelagert und durch eine Kugelver­ bindung 83 drehfest mit einer Nabe 82 der Riemenscheibenhälfte 14 verbunden. An der Riemenscheibenhälfte 14 ist ein zylinder­ förmiger Körper 84 befestigt, der durch eine Kugelverbindung 85 mit einem Wellenansatz 86 drehfest verbunden ist, der an der Welle 10 befestigt ist. Die Riemenscheibenhälfte 59 der angetriebenen Riemenscheibe 65 ist ebenfalls im Getriebegehäuse 80 in dem Lager 87 gelagert und durch eine Kugelverbindung 89 drehfest mit einer Nabe 85 der Riemenscheibenhälfte 60 verbunden. An der Riemenscheibenhälfte 60 ist ein zylinderförmiger Körper 90 befe­ stigt, der durch eine Kugelverbindung 91 mit einem an der Abtriebswelle 56 befestigten Wellenansatz 92 drehfest verbunden ist.

In einer zwischen dem zylinderförmigen Körper 90 und Wellenansatz 92 lie­ genden Kammer 93 ist ein Paar von mit 100 bezeichneten Tellerfedern eingesetzt, die mit einer geeigneten Vor­ spannung zwischen einer ein Ende einer Zugstange 96 bildende Scheibe 94 mit Mutter 95 und der Riemen­ scheibenhälfte 60 eingesetzt ist. Die durch die Naben 82 und 88 verlaufende Zugstange 96 ist am anderen Ende mit einem Teller 97 versehen, der in der zwi­ schen zylinderförmigem Körper 84 und Wellenansatz 86 liegenden Kammer 98 liegt und über ein Axiallager 99 in Axialrichtung gegen die Riemenscheibenhälfte 14 drückt.

In den Block 30 greift eine mit 101 bezeichnete Gabel ein, die über ein Zahnstangengetriebe 103 durch den elektrischen Schrittmotor 102 in Richtung der Achse des Blocks 30 verschiebbar ist. In Fig. 3 ist mit 104 eine Batterie für einen Motor 102 und mit 105 eine Regelvorrichtung für die Stromzuführung bezeichnet, die in der Lage ist, den Strom in Abhängigkeit von den gewünschten Verschiebungen zu modulie­ ren.

Zur Regelvorrichtung 105 gelangen Signale 106 und 107, die von den Mitnehmern der Arbeitsparameter des Motors und des Kraftfahrzeuges geliefert werden und das Ansprechen der Vorrich­ tung 105 auslösen.

Das in Fig. 3 dargestellte Getriebe arbeitet wie diejenigen der vorherigen Figuren, aber hier ist es vorgesehen, daß die Spannung der Riemen 24 und 35 und von den Tellerfedern 100 vorgenommen wird, die durch den Teller 97 und die Zugstange 96 mit gleicher Kraft auf die Rie­ menscheibenhälften 60 und 14 wirken.

Claims (3)

1. Stufenloses, automatisches Wechselgetriebe mit einer Antriebswelle (10) und einer Abtriebswelle (56) und einer Vorlegewelle (25), mit einer Riemenscheibe (23) auf der Antriebswelle (10), einer Riemenscheibe (65) auf der Abtriebswelle (56) und zwei Riemenscheiben (33, 34) auf der Vorgelegewelle (25), von denen jeweils eine einer der Riemenscheiben der Antriebswelle und der Abtriebswelle zugeordnet ist, wobei die Riemenscheiben (23, 33, 34, 65) jeweils aus zwei Riemenscheibenhälften (13, 14; 28, 31, 32, 29; 59, 60) bestehen, von denen eine (13; 28; 29; 59) fest und die andere (14; 31; 32; 60) axial verschiebbar mit der zugehörigen Welle (10, 25, 26) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbaren Riemenscheibenhälften (14; 60) der Antriebswelle (10) und der Abtriebswelle (56) zum Spannen der Riemen durch ein und dasselbe mechanische oder hydraulische Druckmittel beaufschlagt sind.

2. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Riemenscheibenhälften (14; 60) der Antriebswelle (10) und der Abtriebswelle (56) als Teil einer jeweiligen hydraulischen Kolben-Zylindereinheit (15, 16; 61, 62) ausgebildet sind, deren Druckräume (17; 63) mit ein und derselben Druckquelle (19) in Verbindung stehen.

3. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittel eine Feder (100) vorgesehen ist, die zwischen einer der beweglichen Riemenscheibenhälften (14; 60) der Antriebswelle (10) oder der Abtriebswelle (56) und dem einen Ende (94) einer Zugstange (96) angeordnet ist, deren anderes Ende (97) sich über ein Axiallager (99) auf die andere bewegliche Riemenscheibenhälfte abstützt.