_

- 1 -

Verfahren zum Verbessern der Abschleppeiqnunα eines mit einem Keqelscheiben- umschlinqunqsqetriebe ausgerüsteten Fahrzeugs sowie Kegelscheibenpaar

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern der Abschleppeignung eines mit einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ausgerüsteten Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft weiter ein Kegelscheibenpaar für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe.

Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, enthalten im Allgemeinen zwei Kegelscheibenpaare, die von einem Umschlingungs- mittel, beispielsweise einer Gliederkette, umschlungen werden. Durch gegensinnige Veränderung des Abstandes zwischen den Kegelscheiben jedes Kegelscheibenpaares lässt sich die übersetzung des Getriebes kontinuierlich verändern.

Ein Problem von mit einem solchen Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ausgerüsteten Kraftfahrzeugen liegt darin, dass bei einem Ausfall des Antriebsmotors des Fahrzeugs ein Abschleppen nur innerhalb eng definierter Bedingungen möglich ist, damit es zu keinen Beschädigungen insbesondere wegen mangelnder öldruck- bzw. Hydraulikdruckversorgung kommt. Beim Abschleppen mit stehendem Motor und damit nicht angetriebener Pumpe zur Bereitstellung von Hydraulikdruck wird bei herkömmlichen Kegelscheibenumschlingungsgetrieben, fast der gesamte Antriebsstrang von den Rädern her bis zu einer Anfahrkupplung bzw. einem Wandler angetrieben. Aufgrund mangelhafter Schmierung können dabei Getriebeschäden, insbesondere an Kupplungen, Planetensätzen (meist als Wendesätze für die Rückwärtsfahrt), Lagern usw. auftreten, wenn die strikten Anforderungen an maximale Fahrgeschwindigkeit und maximale Fahrstrecke nicht eingehalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abschleppprobleme, die beim Abschleppen von mit einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ausgerüsteten Fahrzeugen bestehen, zu vermindern.

Eine erste Lösung dieser Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Verbessern der Abschleppeignung eines mit einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ausgerüsteten Fahrzeugs erzielt, bei welchem Verfahren ein Drehmoment übertragender Eingriff zwischen dem Kegel- scheibenumschlingungsgetriebe und dem Antriebsmotor des Fahrzeugs bei vom Fahrzeug

her auf das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe wirkendem Drehmoment und fehlender Hydraulikdruckbeaufschlagung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes unterbrochen wird.

Vorteilhafterweise ist der Drehmoment übertragende Eingriff durch Hydraulikdruckbeaufschlagung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes wieder herstellbar.

Eine weitere Lösung der Erfindungsaufgabe wird mit einem Kegelscheibenpaar für ein Kegel- scheibenumschlingungsgetriebe erzielt, welches Kegelscheibenpaar enthält eine Eingangswelle, die starr mit einer Festscheibe verbunden ist, eine auf der Welle axial verschiebbar und drehfest angeordneten Wegscheibe, ein von einem Antriebsmotor antreibbares Eingangsbauteil, eine Drehmomentfühleinrichtung mit einem mit dem Eingangsbauteil in Drehmoment ü- bertragenden Eingriff stehenden ersten Bauteil mit ersten Formflächen und einem mit der Wegscheibe in Drehmoment übertragendem Eingriff stehenden zweiten Bauteil mit zweiten Formflächen und zwischen den Formflächen angeordnete Wälzkörper derart ausgebildet sind, dass bei zunehmenden zwischen den Formflächen wirkendem Drehmoment sich die Formflächen unter Abwälzen der zwischen ihnen angeordneten Wälzkörper gegen eine die Formflächen aufeinander zu drängende Kraft voneinander entfernen, wobei die Formflächen derart ausgebildet sind, dass sie sich bei einer geringen oder fehlenden, sich aufeinander zu drängenden Kraft derart voneinander entfernen, dass die Wälzkörper die Formflächen überlaufen und die Drehmomentübertragung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil unterbrochen ist.

Das erfindungsgemäße Kegelscheibenpaar kann derart ausgebildet sein, dass die Drehmomentübertragung nur bei von der Wegscheibe her wirkendem Drehmoment unterbrechbar ist.

Mit Vorteil ist das erste Bauteil ein mit einem auf der Eingangswelle gelagerten Eingangsrad drehfest verbundenes Ringbauteil, an dessen vom Eingangsrad angewandter Stirnseite die ersten Formflächen ausgebildet sind, und das zweite Bauteil ein die Eingangswelle umgreifender, relativ zur Eingangswelle axial verschiebbarer Kolben ist, zwischen dem und der Wegscheibe eine Druckkammer angeordnet ist, in die ein von der Druckquelle her mit Hydraulikdruck beaufschlagbarer Zulaufkanal und aus der ein Ablaufkanal führt, wobei der wirksame Querschnitt einer Zulauf- und/oder Ablauföffnung durch die axiale Stellung des Fühlkolbens veränderbar ist.

Die Wälzkörper sind bevorzugt als in einem Käfig gehaltene Kugeln ausgebildet.

Die Formflächen können radial auswärts in ohne Rampen ausgebildete Laufbahnen übergehen und die Kugeln radial beweglich sein, so dass die Kugeln in Folge von Fliehkraft bei fehlendem Hydraulikdruck und hohen Drehzahlen auf weitgehend ebenen Laufbahnen ablaufen.

Die Kugeln können axial in Richtung auf Taschen vorgespannt sein, die in den ersten oder den zweiten Formflächen ausgebildet sind, um zu vermeiden, dass sie bei gelöster Drehmomentübertragung ständig gegen Rampen der Formflächen laufen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.

In den Figuren stellen dar:

Figur 1 einen Querschnitt durch ein Kegelscheibenpaar eines Kegelscheibenumschlin- gungsgetriebes,

Figur 2 einen Ausschnitt der Figur 1,

Figur 3 einen Ausschnitt aus abgerollten Formflächen, bei deren maximaler gegenseitiger Annäherung, und Figur 4 eine Ansicht ähnlich der Figur 3 bei durch Relatiwerdrehung gegenüber der

Ansicht der Figur 3 etwas voneinander entfernten Formflächen.

Ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, an dem die Erfindung nachfolgend beispielhaft erläutert wird, ist hinsichtlich seines Grundaufbaus in dem Aufsatz „multitronik - Das neue Au- tomatikgetriebe von Audi", auf Seite 548 und folgende der ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 102 (2000) 7/8 beschrieben.

Gemäß Figur 1 weist ein Kegelscheibenpaar eines solchen Kegelscheibenumschlingungsge- triebes eine Eingangswelle 10 auf, die einteilig mit einer Festscheibe 12 ausgebildet ist. Auf der Welle 10 ist axial verschiebbar, jedoch drehfest mit der Welle verbunden der Festscheibe gegenüberliegend eine Wegscheibe 14 angeordnet. Ein nicht dargestelltes Umschlingungs- mittel läuft zwischen den Kegelflächen der Scheiben sowie den Kegelflächen eines weiteren, nicht dargestellten Kegelscheibenpaars um.

- A -

In der in Figur 1 dargestellten Stellung, in der die Wegscheibe 14 gemäß der Figur weitest- gehend nach links bewegt ist, liegt ein Ringflansch 16 der Wegscheibe, über den die axial verschiebbare, jedoch drehfeste Führung der Wegscheibe 14 an der Eingangswelle 10 erfolgt, mit seinem linken Stirnende an einem mit der Welle 10 starr verbundenen Stützring 18 an, der in seinem radial äußeren Bereich in einer zur Wegscheibe 14 hin offenen Ringkammer endet, in der ein mit der Wegscheibe 14 starr verbundener Kolben 20 unter Abdichtung axial verschiebbar ist. Zwischen dem Kolben 20 und dem Stützring 18 ist eine Verstellkammer 22 ausgebildet, die über einen in der Welle 10 ausgebildeten Axialkanal 24 und einen über eine Radialbohrung der Welle 10 und eine umlaufende Nut mit dem Axiaikanal 24 verbundene und durch den Stützring 18 hindurchführende Zuleitung 26 verbunden ist. Die Verstellkammer 22 ist mit Hydraulikdruck zum Verstellen der übersetzung des Getriebes bzw. des Abstandes zwischen der Wegscheibe 14 und der Festscheibe 12 verbunden.

Auf der von der Wegscheibe 14 abgewandten Seite des Stützrings 14 ist auf der Welle 10 ein Fühlkolben 28 axial verschiebbar angeordnet, der mit dem Stützring 18 axial verschiebbar und drehfest verbunden ist. Der Fühlkolben 28 und der Stützring 18 sind an ihren aufeinander zugewandten Seiten derart geformt, dass eine radial innere Druckkammer 30 und eine radial äußere Druckkammer 32 zwischen ihn gebildet sind, deren Volumen sich bei einer axialen Verschiebung des Fühlkolbens 28 ändert.

An seiner von der Wegscheibe 14 abgewandten Rückseite ist der Fühlkolben 28 mit einer umlaufenden, insgesamt ringförmigen Formfläche 34 ausgebildet, der gegenüberliegend eine weitere Formfläche 35 eines Ringbauteils 36 angeordnet ist. Zwischen den Formflächen 34 und 35 sind im dargestellten Beispiel als Kugeln 37 ausgebildete Wälzkörper aufgenommen, die von einem Käfig 38 gehalten werden. Die Kugeln 37 bilden zusammen mit den Formflächen 34 und 35 einen Drehmomentfühler, dessen obere Hälfte in Figur 1 eingekreist ist. Das Ringbauteil 36 ist starr oder über eine Verzahnung mit einem Eingangsrad 40 verbunden ist, das mittels eines Lagers 42 auf der Welle 10 axial unverschiebbar gelagert ist. Das Ringbauteil 36 weist eine Außenverzahnung 44 auf, über die es von einem nicht dargestellten Antriebsmotor her drehantreibbar ist.

Die radial innere Druckkammer 30 ist über radiale Bohrungen mit einem Axialkanal 46 der Welle 10 verbunden, welcher Axialkanal 46 von einer Hydraulikpumpe her mit Hydraulikdruck beaufschlagbar ist. Weiter ist die Druckkammer 30 über radiale Ablaufbohrungen 48 mit einem Ablaufkanal 50 verbunden. Die radial innere Druckkammer 30 ist über nicht dargestellte

Durchlässe mit einem Druckraum 52 verbunden, der zwischen dem Stützring 18 und der Wegscheibe 14 radial innerhalb der Verstellkammer 22 ausgebildet ist. Der Druckraum 52 ist über Durchlässe der Wegscheibe 14 mit einer zwischen der Wegscheibe 14 und der Welle 10 ausgebildeten Ringkammer 54 verbunden. Die radial äußere Druckkammer 32 ist über radiale Durchlässe, die durch den Stützring 18 und die Welle führen, mit einem weiteren Axialkanal 56 der Welle verbunden, von dem in der dargestellten Stellung der Wegscheibe 14 nicht von der Wegscheibe überdeckte Radialkanäle 58 in den Freiraum zwischen den Kegelscheiben 14 und 12 führen.

Die Funktion des bisher beschriebenen Kegelscheibenpaars ist an sich bekannt und wird daher nur kurz erläutert:

In Figur 1 ist die Stellung des Kegelscheibenpaars mit größtmöglichem Abstand zwischen den Schreiben 12 und 14 dargestellt. Sei angenommen, dass der Axialkanal 46 mit Hydraulikdruck beaufschlagt ist, der in der radial inneren Druckkammer 30 wirkt und den Fühlkolben 28 gemäß der Figur nach links drängt. Wenn das Eingangsrad 40 von einem Antriebsmotor her angetrieben wird, wird von der drehfest mit dem Eingangsrad verbundenen Formfläche 35 über die Kugeln 37 Drehmoment auf die Formfläche 34 des Fühlkolbens 28 übertragen, was dazu führt, dass sich der Fühlkolben 28 dadurch, dass sich die Kugeln 37 längs Rampen wenigstens einer der Formflächen 34 und 35 bewegen, der Abstand zwischen den Formflächen vergrößert und sich der Fühlkolben gemäß Figur 1 nach rechts bewegt. Dabei verschließt der Fühlkolben zunehmend die in den Ablaufkanal 50 mündende Ablaufbohrung 48, wodurch der Druck in der radial inneren Druckkammer 30 ansteigt, so dass die Anpresskraft, mit der die Wegscheibe 14 in Richtung auf die Festscheibe 12 gedrängt wird, zunimmt und insgesamt dem wirksamen Drehmoment proportional ist. Wenn die Wegscheibe 14 insbesondere durch Beaufschlagung der Verstellkammer 22 mit Hydraulikdruck nach rechts verschoben wird, kommt die mit dem Druckraum 52 verbundene Ringkammer 54 in überdeckung mit dem Radialkanal 58, wodurch auch die radial äußere Druckkammer 32 mit Druck beaufschlagt wird, so dass das zum Bewegen des Fühlkolbens 28 nach rechts erforderliche Drehmoment zunimmt. Der durch die Formflächen und die Kugeln gebildete Drehmomentfühler hat somit eine übersetzungsabhängige Stufung.

Bei konventionellen Kegelscheibenumschlingungsgetrieben ist die relative Verdrehbarkeit zwischen den Formflächen 34 und 35 durch einen axialen Anschlag des Fühlkolbens 28 und/oder an den Enden von Rampen der Formflächen ausgebildete Höcker begrenzt, so dass

kein Wälzkörper bzw. keine Kugel eine Rampe überfahren kann und in die Tasche der nächsten Rampe gelangt. Dies führt dazu, dass bei geschlepptem Getriebe, d.h. insbesondere bei stehendem Antriebsmotor und dadurch fehlender Hydraulikversorgung der wegen des fehlenden Hydraulikdrucks gemäß der Figur 1 ganz nach rechts bewegte Fühlkolben unter Zwischenanordnung der Kugeln 37 das Eingangsrad 40 und die diesem bis zur Anfahrkupplung nachgeschalteten Bauteile, wie Kupplungen, Planetensätze usw. drehantreibt, wodurch die eingangs genannten Einschränkungen hinsichtlich der Abschleppbarkeit des Fahrzeugs gegeben sind.

Erfindungsgemäß ist der Drehmomentfühler deshalb derart ausgebildet, dass er bei unzureichendem Hydraulikdruck in der radial inneren Druckkammer 30 bzw. beiden Druckkammern 30 und 32 den Drehmomentfluss unterbricht, so dass keine Drehmomentübertragung von der Wegscheibe 14 auf das Eingangsrad 40 erfolgt.

Figur 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Figur 1 mit dem Drehmomentfühler.

Figur 3 zeigt eine Abwicklung der Formflächen in Höhe der Ebene Ill-Ill der Figur 2 bei fehlendem Drehmoment. Figur 4 zeigt die Ansicht der Figur 3 bei vorhandenem Drehmoment.

In Figur 2 ist deutlich sichtbar, wie die Kugeln 37 von einem Käfig 38 zwischen den Formflächen 34 und 35 gehalten werden, wobei sich der Käfig 38 über einen seitlichen Ansatz an dem Außenrand des Ringbauteils 36 abstützt.

In Figur 3 sind die sich gegenüberliegenden Formflächen 34 und 35 abgewickelt dargestellt, wobei kein Drehmoment zwischen dem Fühlkolben 28 und dem Ringbauteil 36 vorhanden ist, so dass sich die Formflächen maximal aneinander annähern und die Kugeln 37 in den sich gegenüberliegenden Vertiefungen bzw. Taschen jeder Formfläche gehalten sind. Der Abstand zwischen den Kugeln ist durch den Käfig 38 vorgegeben.

Wenn nun gemäß Figur 4 auf den Fühlkolben 28 beim Schleppen des Fahrzeugs ein gemäß dem Pfeil nach links gerichtetes Drehmoment ausgeübt wird, führt dies dazu, dass sich der Fühlkolben 28 relativ zum Ringbauteil 36 in Richtung des Pfeils verdreht (im dargestellten Zustand um die in Umfangsrichtung gemessene Strecke s), wodurch sich die Rampen der Formfläche 34 relativ zu den Kugeln 37 bewegen. Im dargestellten Zustand hat sich die Formfläche 34 gegenüber der Formfläche 35 um eine in Umfangsrichtung gemessene Strecke s bewegt,

wodurch sich die Bauteile 28 und 36 um die Strecke h - hi voneinander entfernt haben. Wenn die Strecke, um die sich der Fühlkolben 28 vom Ringbauteil 36 entfernen kann, größer ist als das Maß h (Höhe einer Rampe) kann sich die Formfläche 34 relativ zur Formfläche 36 drehen, ohne dass eine Drehmomentübertragung erfolgt, da die Rampenscheitel sich an den Kugeln vorbeibewegen können. Auf diese Weise ist beim Schleppen die Drehmomentübertragung unterbrochen.

Wenn das Drehmoment vom Ringbauteil 36 her wirkt, bewegt sich die Formfläche 35 in Gegenrichtung zum Pfeil der Figur 4. Wegen der symmetrischen Gestaltung der Formflächen ist auch in diesem Fall bei zu geringem Anpressdruck des Fühlkolbens 28 in Richtung auf das Ringbauteil 36 die Unterbrechung der Drehmomentübertragung möglich, so dass das Kegel- scheibenumschlingungsgetriebe bei zu geringem Anpressdruck vor einem mit starkem Verschleiß behafteten Rutschen des Umschlingungsmittels längs der Kegelflächen geschützt ist.

Durch unsymmetrische Gestaltung der Formflächen bezüglich der Umfangsrichtung kann die Art der Drehmomentunterbrechung bei geschlepptem oder angetriebenem Fahrzeug unterschiedlich sein. Die Formflächen können beispielsweise durch Integration einer Freilaufeinrichtung derart gestaltet sein, das eine Drehmomentunterbrechung nur bei geschlepptem Fahrzeug erfolgt und bei getriebenem Fahrzeug unterbunden ist.

Sobald genügend Hydraulikdruck vorhanden ist, setzt die normale Drehmomentübertragungsfunktion zwischen dem Ringbauteil 36 und dem Fühlkolben 28 wieder ein.

Zur Vermeidung eines immer wiederkehrenden Aufschiagens der sich an einem Rampenscheitel vorbeibewegenden Kugeln auf eine nachfolgende Rampe können die Kugeln im Käfig 38 radial derart freibeweglich geführt sein, dass sie sich durch Fliehkraft radial nach außen aus Rampenbereichen der Formflächen weg auf weiter außen liegende Laufbahnen bzw. Laufkreise bewegen, längs denen sie auf vorwiegend ebenen Laufflächen umlaufen.

Alternativ kann der Käfig 38 beispielsweise durch zusätzliche Federelemente axial auf eine Seite gezogen werden, so dass die Kugeln gemäß Figur 4 sicher in den Taschen der Formfläche 36 liegen bleiben.

Ein weiterer Vorteil, der mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Drehmomentfühleinrichtung erreicht wird, liegt darin, dass eine Zusatzfeder, die üblicherweise im vom Antriebsmotor

angetriebenen Scheibenpaar enthalten ist, beispielsweise eine Tellerfeder, entfallen kann. Eine im abtriebsseitigen Scheibenpaar üblicherweise vorhandene Feder kann ebenfalls entfallen oder schwächer ausgelegt werden.

Die Erfindung ist bei weitgehend allen Kegelscheibenumschlingungsgetrieben einsetzbar, bei dem die Drehmomentübertragung vom Antriebsmotor zum Umschlingungsgetriebe über einen in das Umschlingungsgetriebe integrierten Drehmomentfühler erfolgt, der mit sich über Wälzkörper gegenseitig abstützende Form- bzw. Rampenflächen arbeitet, die relativ zueinander verdeckbar und in ihrem axialen Abstand veränderbar sind.

Bezuαszeichenliste

Eingangswelle

Festscheibe

Wegscheibe

Ringflansch

Stützring

Kolben

Verstellkammer

Axialkanal

Zuleitung

Fühlkolben

Druckkammer

Formfläche

Formfläche

Ringbauteil

Kugel

Käfig

Eingangsrad

Lager

Außenverzahnung

Axialkanal

Ablaufbohrung

Ablaufkanal

Druckraum

Ringkammer

Axialkanal

Radialkanal