DE10148204A1

DE10148204A1 - Stufenloses Getriebe

Info

Publication number: DE10148204A1
Application number: DE2001148204
Authority: DE
Inventors: Bernd Vahlensieck
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-10

Abstract

Vorliegende Erfindung betrifft ein stufenloses Getriebe mit zwei Fahrbereichen, mit einem Leistungszweig mit stufenlos regelbarer Drehzahl und einem mechanischen Leistungszweig. DOLLAR A Im ersten Fahrbereich wird der mechanische Leistungszweig, einem auf der Antriebswelle (3) sitzenden ersten Stirnrad (1), welches mit dem auf der Zwischenwelle (10) sitzenden Losrad (5) kämmt, über eine Kupplung (L) mit einem als Summierungsgetriebe wirkenden Planetengetriebe (11) trieblich verbunden. Der zweite Leistungszweig führt ebenfalls über das erste Stirnrad (1) und ein weiteres auf der Vorlegewelle (4) sitzendes zweites Stirnrad (2) in die Primärseite des Variators (9). Die Sekundärseite des Variators (9) ist fest mit dem Sonnenrad (13) im Summierungsgetriebe verbunden. In dem zweiten Fahrbereich verbindet eine geschlossene Kupplung (H) bei geöffneter Kupplung (L) den Ausgang des Variators (9) mit dem Ausgang des Planetengetriebes (17).

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein stufenloses Getriebe mit zwei Fahrbereichen, einem Leistungszweig mit stufenlos regelbarer Drehzahl und einem mechanischen Leistungszweig und weiteren Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein gattungsgemäßes stufenloses Getriebe ist in der internationalen Patentanmeldung WO 99/0181 beschrieben. Das beschriebene stufenlose Getriebe weist ebenfalls zwei Fahrbereiche auf. Im ersten Fahrbereich wird der mechanische Leistungszweig, zwei ineinander kämmende Stirnräder, über eine Kupplung K1 mit einem als Summierungsgetriebe wirkenden Planetengetriebe trieblich verbunden. Der zweite Leistungszweig führt über zwei weitere Stirnräder in die Primärseite des Variators. Die Sekundärseite des Variators ist fest mit dem Summierungsgetriebe verbunden. In dem zweiten Fahrbereich verbindet eine Kupplung K2 bei geöffneter Kupplung K1 den Ausgang des Variators mit dem Ausgang des Planetengetriebes.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die Anordnung der Leistungsverzweigung in dem stufenlosen Getriebe des bewährten beschriebenen Standes der Technik vorteilhaft zu gestalten.

Diese Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen stufenlosen Getriebe gelöst.

Das erfindungsgemäße stufenlose Getriebe ist ein leistungsverzweigtes Getriebe mit einem stufenlos regelbaren und einem mechanischen Leistungszweig. Der stufenlos regelbare Leistungszweig führt über einen Variator in ein Planetengetriebe und treibt dort das Sonnenrad an. Der mechanische Leistungszweig führt über zwei ineinander kämmende Zahnräder und eine geschlossene Kupplung L in das Planetengetriebe und treibt den Planetenradträger an. Die Stirnradstufe ist zwischen dem Variator und dem als Summierungsgetriebe ausgebildeten Planetengetriebe angeordnet. Der Variator ist antriebsmotorseitig angeordnet. Für den Antrieb des Variators und den mechanischen Leistungszweig wird nur eine einzige Stirnradstufe eingesetzt.

Es sind zwei Fahrbereiche in dem leistungsverzweigten Getriebe einstellbar.

In dem ersten Fahrbereich wird bei geschlossener Kupplung L die Antriebswelle trieblich über eine Stirnradstufe mit dem Planetenradträger verbunden während das Sonnenrad über den Variator angetrieben wird. In dem Planetenradgetriebe werden also im ersten Fahrbereich beide Leistungszweige summiert. Dies ermöglicht bei entsprechender Abstimmung der Leistungszweige ein komfortables stufenlos ausgeführtes Anfahren.

In dem zweiten Fahrbereich ist über die geschlossene Kupplung H das Hohlrad mit dem Planetenträger verbunden. Der mechanische Leistungszweig ist nicht mit dem Planetenradgetriebe verbunden, da die Kupplung L geöffnet ist. Die gesamte Leistung wird also über den Variator dem Planetengetriebe zugeführt und ermöglicht somit eine höhere Abtriebsdrehzahl in dem zweiten Fahrbereich.

Weiterhin ist das Getriebe nach dem Summierungsgetriebe gemäß der internationalen Patentanmeldung WO 99/0181 ausgeführt.

In vorliegender Erfindung ist gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik die Anordnung der Leistungsverzweigung derart vorteilhaft ausgeführt, daß ein Stirnrad eingespart werden kann und sich die gesamte Anordnung bedeutend verkürzt. Besonders für land- und forstwirtschaftliche Nutzfahrzeuge ist die kürzere Baulänge des Getriebes von großer Bedeutung. Grund hierfür liegt darin, dass derartige Fahrzeuge, aufgrund ihres Einsatzes wie beispielsweise in Obstplantagen oder im Weinbau schmal ausgebildet sein müssen.

In dem folgenden Ausführungsbeispiel ist die vorteilhafte Ausgestaltung der Anordnung der Leistungsverzweigung in einem stufenlosen Getriebe dargestellt. Dabei ist der Teil des stufenlosen Getriebes, welche den Variator, die Stirnradstufe und das Summierungsgetriebe dargestellt. Der Getriebeteil nach dem Summierungsgetriebe ist in der internationalen Patentanmeldung WO 99/0181 beschrieben.

Ein nicht dargestellter Motor treibt das stufenlose Getriebe über eine Antriebswelle 3 an. Diese ist über ein . erstes und ein zweites Stirnrad 1 und 2 mit einer Vorgelegewelle 4 trieblich verbunden. Weiterhin ist die Antriebswelle 3 über das erste Stirnrad 1 mit einem auf einer Zwischenwelle 10 angebrachten Losrad 5 verbunden.
Die Vorgelegewelle 4 treibt ein Primärkegelscheibenpaar 6 eines Variators 9 an. Ein Umschlingungsorgan 8 überträgt die Leistung von dem Primärkegelscheibenpaar 6 auf ein Sekundärkegelscheibenpaar 7, welches mit der Zwischenwelle drehfest verbunden ist. Die Leistungsübertragung über den Variator 9 stellt den stufenlos regelbaren Leistungszweig dar, da je nach Stellung der Kegelscheibenpaare die Übersetzung im Variator 9 stufenlos verändert werden kann. Den mechanischen Leistungszweig bildet die ineinander kämmende Verbindung 12 von dem ersten Stirnrad 1 und dem Losrad 5.
Besonders vorteilhaft an dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist, dass der Antrieb und Abtrieb des Variators 9 in axialer Richtung auf der gleichen Seite ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, dass das erste Stirnrad 1 mit dem zweiten Stirnrad 2 und außerdem noch mit dem auf der Zwischenwelle 10 angeordneten Losrad 5 kämmt. Das erste Stirnrad 1 treibt folglich den mechanischen Leistungszweig sowie den Leistungszweig mit stufenlos regelbarer Drehzahl an. Ein weiteres Zahnrad, welches ausschließlich den mechanischen Leistungszweig trieblich mit der Antriebswelle 3 verbindet kann somit eingespart werden.
Weiterhin befindet sich drehfest auf der Zwischenwelle 10 ein Sonnenrad 13 als zentraler Drehpunkt für ein Planetengetriebe 11. In der Umfangsverzahnung des Sonnenrades 13 greifen mindestens zwei Planetenräder 14 ein. Fixiert sind die Achsen der Planetenräder 14 auf dem Planetenträger 15. Das Hohlrad 16 greift mit seiner Innenverzahnung von außen in die Planetenräder. In diesem Planetengetriebe wird der mechanische Leistungszweig und der stufenlos regelbare Leistungszweig aufsummiert.
Die Betätigungseinrichtungen des Variators sind vorzugsweise an der Primärseite dem Summierungsgetriebe und an der Sekundärseite dem Antriebsmotor zugeordnet.
Zwei Kupplungen L und H unterteilen den Betrieb des stufenlosen Getriebes in zwei Fahrbereiche. Der erste Fahrbereich wird durch die geschlossene Kupplung L und die geöffnete Kupplung H eingestellt. Der zweite Fahrbereich stellt sich bei umgekehrter Schaltstellung der Kupplungen L und H ein.
Im ersten Fahrbereich überträgt die geschlossene Kupplung L die Leistung des mechanischen Leistungszweiges auf den Planetenträger 15. In dem ersten Fahrbereich wird somit der mechanische und der stufenlos regelbare Leistungszweig in dem als Planetengetriebe 11 ausgebildeten Summierungsgetriebe zusammengeführt. Der Planetenträger 15 läuft also bei konstanter Antriebsmotordrehzahl mit einer festen (übersetzungsabhängigen) Drehzahl um das Sonnenrad 13, welches sich mit der Drehzahl der Zwischenwelle 10 dreht. Wird die Drehzahl des Sonnenrades 13 auf die Drehzahl des Planetenträgers 15 in bestimmter Weise eingestellt, steht das Hohlrad 15 still. Eine folgende Änderung der Drehzahl des Sonnenrades durch die Veränderung der Übersetzung des Variators bewirkt nun sofort eine Drehbewegung des Hohlrades 15, welches den Abtrieb des Planetengetriebes 17 darstellt. Der erste Fahrbereich erzeugt auf diese Weise ein ruhiges stufenlos durchführbares Anfahren in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung.
Im zweiten Fahrbereich wird über den mechanischen Leistungszweig keine Leistung in das Planetengetriebe übertragen, da das Losrad 5 frei auf der Zwischenwelle 10 läuft. Ausschließlich der stufenlos regelbare Leistungszweig treibt, wie im ersten Fahrbereich, das Sonnenrad 13an. Die geschlossene Kupplung H verbindet das Hohlrad 16 fest mit dem Planetenträger 15. Somit ist der Abtrieb des Planetengetriebes 17 drehfest über das Sonnenrad 15 mit dem Ausgang des Variators 9 verbunden. Bezugszeichen 1 Stirnrad
2 Stirnrad
3 Antriebswelle
4 Vorgelegewelle
5 Losrad
6 Primärkegelscheibenpaar
7 Sekundärkegelscheibenpaar
8 Umschlingungsorgan
9 Umschlingungsgetriebe, Variator
10 Zwischenwelle
11 Planetengetriebe
12 Kämmende Verbindung
13 Sonnenrad
14 Planetenrad
15 Planetenträger
16 Hohlrad
17 Abtrieb/Ausgang des Planetengetriebes
L Kupplung
H Kupplung

Claims

1. Stufenloses Getriebe mit zwei Fahrbereichen, mit einem Leistungszweig mit stufenlos regelbarer Drehzahl in Form eines Variators (9) und einem mechanischen Leistungszweig, der im ersten Fahrbereich über eine Kupplung (L) mit einem als Summierungsgetriebe wirkenden Planetengetriebe (11) verbunden wird und mit einer Kupplung (H), die in dem zweiten Fahrbereich bei geöffneter Kupplung (L) den Ausgang des Variators (9) mit dem Ausgang des Planetengetriebes (11) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die An- und Abtriebseite des Variators (9) in axialer Richtung des Getriebes gleich sind und deren Ausrichtung zum Getriebe hin ausgebildet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsseite des Variators (9) über einem mit einer Vorgelegewelle (4) fest verbundenen zweiten Stirnrad (2) und einem mit der Antriebswelle (3) fest verbunden ersten Stirnrad (1) in einem festen Übersetzungsverhältnis mit der Antriebswelle (3) verbunden ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stirnrad (1) mit einem Losrad (5), welches auf der Abtriebsseite des Variators (9) auf einer Zwischenwelle (10) angeordnet ist, kämmt und dadurch eine feste Übersetzungsdrehzahl im ersten Fahrbereich in das als Summierungsgetriebe wirkenden Planetengetriebe (11) führt.