DE19533158A1 - Verstellvorrichtung für ein stufenloses Umschlingungsgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für eine axial auf einer Antriebswelle eines stufenlosen Umschlingungsgetriebes verstellbaren Kegelscheibe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Stufenlose Umschlingungsgetriebe verfügen bekanntermaßen über eine mit der Kurbelwelle einer Antriebsmaschine verbundenden Primärwelle, auf der ein erster Kegelscheibensatz angeordnet ist. Auf einer Sekundärwelle des Getriebe ist ein zweiter Kegelscheibensatz angeordnet, wobei der Sekundärkegelscheibensatz von dem Primärkegelscheibensatz mittels eines flexiblen Übertragungselementes (Kette, Schubgliederband) angetrieben wird. Zur stufenlosen Einstellung des Übersetzungsverhältnisses eines solchen Getriebes ist üb­ licherweise eine Kegelscheibe eines jeden Kegelscheibensatzes derart auf der An- bzw. Abtriebswelle angeordnet, daß diese Kegelscheibe mittels einer Verstellvorrichtung axial auf dieser verschiebbar ist. Insbesondere bei Getrieben mit trocken laufendem Riemen, die aufgrund des lokalen Reibwertes zwischen dem Riemen und den Kegelscheiben geringere Anpress- und Verstellkräfte benötigen als mit Öl geschmiert umlaufende Ketten oder Schubgliederbänder, kann die Verstellung mechanisch erfolgen.

So ist denn aus der EP-A 405 021 ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe bekannt, bei dem die axiale Verschiebung der einen Kegelscheibe gegen die andere durch das Verdre­ hen eines Gewindes auf der Primärwelle mittels eines ein Innengewinde aufweisendes Gleitstück erfolgt. Dieses Gleitstück wird zur Übertragung der für die Verstellung der einen Kegelscheibe notwendigen Drehbewegung von einem Elektromotor über ein Verstellgetrie­ be angetrieben. Dieses Verstellgetriebe ist im wesentlichen oberhalb von der Primärwelle und dem ersten Kegelscheibensatzes angeordnet. Nachteilig an dieser Verstellvorrichtung ist der hohe Bauraumbedarf und die vergleichsweise hohen Stellkraftverluste in dem Stellsystem.

Außerdem ist aus der EP-A 582 307 ein Verstellmechanismus für ein Umschlingungsgetrie­ be beschriebener Bauweise bekanntgeworden, bei dem das Verstellgewinde für die axial verschiebliche Kegelscheibe mit dem Scheibensatz rotiert und über ein Differenzialgetriebe angetrieben wird. Die Besonderheit bei diesem Aufbau besteht darin, daß an beiden Ach­ sen, also an der Primärachse und an der Sekundärachse des Umschlingungsgetriebes ein Verstellmechanismus angeordnet ist. Hierzu ist wegen der Geometrie des Übertragungsmit­ tels eine nicht lineare Übersetzung zwischen den beiden Verstellmechanismen erforderlich. Nachteilig ist auch bei diesem Verstellmechanismus das vergleichsweise aufwendige Stellsysteme und der hohe Bauraumbedarf.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein möglichst kompaktes und nur geringe mechanische Stellverluste aufweisendes Stellsystem für die axial verschiebbare Kegelscheibe eines Kegelscheibensatzes eines derartigen Ge­ triebes vorzustellen. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die erfindungsgemäße Anordnung des den Verstellmechanismus antreibenden Planeten­ getriebes direkt auf der Welle eines Kegelscheibensatzes führt einerseits zu geringeren Leistungsverlusten im Stellsystem und andererseits zu einer kompakteren Bauweise. Diese ist besonders dann wichtig, wenn derartige Umschlingungsgetriebe auch in kleinen Kraft­ fahrzeugen beispielsweise mit Front-Quer-Einbau des Antriebsaggregates genutzt werden soll. Zudem erlaubt die vorgestellte Stellvorrichtung einen vergleichsweise leichten und damit letztlich auch kraftstoffsparenden Aufbau.

Zur besseren Erläuterung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt in der in Fig. 1 in einer schematischen Darstellungsweise die wesentlichen Komponenten ei­ nes solchen Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes mit dem vorgeschlagenen Stellsystem dargestellt sind. Fig. 2 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der ein von langsam auf schnell übersetzendes Differenzialgetriebe vorgesehen ist.

In Fig. 1 ist mit PW die Primärwelle des Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes bezeich­ net, die mit der Kurbelwelle eines hier nicht dargestellten Antriebsmotors verbindbar ist. Auf dieser Primärwelle sind zwei Kegelscheiben 1, 2 des Primärkegelscheibensatzes befindlich, wobei die Kegelscheibe 1 mit der Primärwelle fest verbunden ist, während die Kegelscheibe 2 drehfest aber axial gegen die Kegelscheibe 1 verschiebblich auf der Primärwelle angeordnet ist.

Mit SW ist die Sekundärwelle des Umschlingungsgetriebes bezeichnet, auf der ein Sekun­ därkegelscheibensatz mit einer feststehenden Kegelscheibe 13 und seiner axial dazu ver­ schiebblichen Kegelscheibe 14 aufgebaut ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Ein­ fachheit halber die Kegelscheibe 14 von einer Feder 15 belastet dargestellt, wenngleich zur Erzeugung der notwendigen Anpreßkraft für das beide Kegelscheibensätze verbindende flexible Übertragungselement 27 auch ein konventionelles hydraulisches Stellsystem denk­ bar ist.

Die axial verschiebbliche Kegelscheibe 2 ist im Bereich der Primärwelle als Hohlwelle 30 ausgebildet, in der ein Außengewinde 16 eingearbeitet ist. In diesen Außengewinde faßt das Innengewinde 21 einer Stellhülse 3, deren Axialkräfte über ein Axiallager 4 gegen die Primärwelle PW abgestützt werden. Durch den Aufbau dieser Stellvorrichtung bedingt tre­ ten in diesem Lager 4 aber nur während des Verstellvorgangs Relativbewegungen auf.

Die Stellhülse 3 selbst ist Bestandteil eines mit einem Stellmotor 12 über eine Eingriffsver­ zahnung verbundenden Planetengetriebes 17. Das Planetengetriebe 17 verfügt über einen eine Außenverzahnung aufweisenden Planetenträger 11, der zur Ermöglichung einer Drehbewegung in einem Lager 18 geführt wird. Dieser Planetenträger 11 trägt gestufte Pla­ netenräder 5, deren erste Stufe 22 mit einem Sonnenrad 8 kämmen, das mit der Stellhülse 3 fest verbunden ist. Die zweite Stufe 23 dieser Planetenräder 5 kämmen mit einem weite­ ren Sonnenrad 7, das über ein Lager 10 auf der Stellhülse 3 angeordnet ist.

Mit dem Getriebegehäuse 24 fest verbunden ist ein zweiter Planetenträger 20, auf dem gestufte Planetenräder 6 angeordnet sind, deren eine Stufe 25 ebenfalls mit dem über dem Lager 10 auf der Stellhülse 3 gelagerten Sonnenrad 7 kämmen, während die andere Stufe 26 der Planetenräder 6 mit einem Sonnenrad 9 kämmen, das auf der Primärwelle des Getriebes befestigt ist. Vorzugsweise haben die Planetenstufen 22, 26 einen größeren Durchmesser als die Planetenstufen 23, 25. Anstelle des Sonnenrades 7 kann auch ein nicht dargestelltes Hohlrad vorgesehen sein, welches mit dem Zahnstufen 23, 25 der Plane­ tenräder 5,6 kämmt und gehäusefest gelagert ist.

Die Verstellung der axial verschieblichen Kegelscheibe 2 erfolgt durch eine Aktivierung des Stellmotors 12 der mit einem Zahnrad 19 an seiner Antriebswelle in die Außenverzahnung des Planetenträgers 11 greift. Dadurch erfolgt ein Verdrehen des Planetenträgers 11, der sonst wegen des selbsthemmend ausgelegten Gewindes der Stellhülse 3 stillsteht. Zwi­ schen der Drehbewegung des Planetenträgers 11 und der Verstellbewegung des Sonnen­ rad 8 relativ zum Sonnenrad 9 entsteht eine Stellübersetzung, deren Übersetzungsver­ hältnis sich durch die Wahl der Zahnanzahl der Sonnenräder 7, 8, 9 wählen läßt. Sofern der Stellmotor 12 den Planetenträger 11 nicht auslenkt, drehen sich die Planeten 5, und 6, momentenfrei um ihre Achsen.

Durch den gewählten Aufbau kann die Anpreßkraft für das Übertragungselement 27 des Getriebes mit geringeren Verlusten im Stellsystem aufgebracht werden. Die während des größten Teils der Betriebsdauer nämlich dem, in der kein Verstellbetrieb stattfindet, momen­ tenfrei rotierenden Planetenräder 5 und 6 verursachen dabei kaum Leistungsverluste.

Durch die große Übersetzung des Planetengetriebes 17 entfällt ein gesondertes Verstellge­ triebe und durch dessen Anordnung direkt auf der Primär- oder Sekundärwelle des Um­ schlingungsgetriebes läßt sich eine besonders kompakte Bauweise erreichen. Die große Übersetzung wird insbesondere dadurch ermöglicht, daß die Zähnezahldifferenzen zwi­ schen den Sonnenrädern 7 und 8 sowie zwischen den beiden Seiten der Planetenräder 5 und 6 in die Übersetzung eingehen.

In einer anderen Ausführungsform (Fig. 2), in der das Planetengetriebe von einem lang­ samen Stellantrieb in eine schnelle Stellbewegung wandeln soll, ist die Stellhülse 3 eben­ falls in das Stellgetriebe einbezogen. Dieses Stellgetriebe 34 wird in beschriebener Weise von einem Antriebszahnrad 19 des Stellmotors 12 über ein mit einer Außenverzahnung versehenen Planetenträger 11 angetrieben, wobei der Planetenträger wiederum in einem Drehlager 18 geführt wird ist. Auf dem Planetenträger 11 ist ein Planetenrad 33 gelagert, das einerseits mit einem Sonnenrad 8 kämmt, welches auf der Stellhülse 3 befestigt ist und andererseits mit einem Hohlrad 31 kämmt, das sich um die Primärwelle PW dreht und vor­ zugsweise über ein Lager 32 mit dem Getriebegehäuse 24 verbunden ist. In einer anderen Ausgestaltungsform kann das Hohlrad 31 aber auch auf dem Planetenträger 11 oder auf der Hülse 3 gelagert sein.

Mit dem Getriebegehäuse 24 verbunden ist auch ein zweiter Planetenträger 36, der Plane­ ten 37 trägt, die ebenfalls mit den Hohlrad 31 sowie mit einem auf der Primär-/ oder Sekun­ därwelle befestigtem Sonnenrad 38 in Zahneingriff stehen. In dieser, ebenso wie in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, ist die Stellhülse 3 über ein Lager 4 gegen die Pri­ mär- oder Sekundärwelle abgestützt.

Da die Ausführung der Lager 4 in Fig. 1 und Fig. 2 als Wälzlager lediglich zur Minimie­ rung der für den Verstellvorgang erforderlichen Leistung des Stellmotors dienen, kann auf diese bei entsprechender Dimensionierung der Stell-Leistung des Stellmotors 12 verzichtet werden.

Claims (6)

1. Stufen loses Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit einer von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine antreibbaren Primärwelle (PW),
einer von der Primärwelle (PW) antreibbaren Sekundärwelle (SW),
einem auf der Primärwelle (PW) angeordneten Primärkegelscheibensatz und einem auf der Sekundärwelle (SW) angeordneten Sekundärkegelscheibensatz, und
einem die beiden Kegelscheibensätze umschlingendes Übertragungsmittel (27), wobei jeder Kegelscheibensatz eine mit der zugeordneten Welle (PW, SW) fest ver­ bundenden Kegelscheibe (1, 13) und eine drehfest, aber axial auf dieser Welle ver­ schiebbaren Kegelscheibe (2,14) umfaßt,
bei dem ein Stellmotor (12) und ein mit diesem zusammenwirkendes Planetengetriebe (17) für die Verstellung der Kegelscheiben (2) vorgesehen ist,
wobei die Kegelscheibe (2) einen hohlzylindrischen und die Welle (PW) umfassenden Fortsatz (30) aufweist, der ein Außengewinde (16) trägt,
und bei dem das von dem Stellmotor (12) antreibbare Planetengetriebe (17) eine Stellhülse (3) antreibt, die ein Innengewinde (21) aufweist, welche mit dem Außen­ gewinde (16) des Fortsatzes (30) der Kegelscheibe (2) in Zahneingriff steht, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stellhülse (3) mit einem Sonnenrad (8) und mit einem Lager (10) für ein Son­ nenrad (7) fest verbunden ist,
daß die Welle (PW) mit einem Sonnenrad (9) fest verbunden ist,
daß das Sonnenrad (8) mit einer ersten Zahnstufe (22) von gestuften Planetenrädern (5) kämmt,
daß das im Lager (10) gelagerte Sonnenrad (7) mit der zweiten Zahnstufe (23) der Planetenräder (5) kämmt,
daß das Sonnenrad (7) mit der ersten Zahnstufe (26) von gestuften Planetenräder (6) kämmt,
daß das Sonnenrad (9) mit der zweiten Zahnstufe (25) der Planetenrädern (6) kämmt,
daß die Planeten (5) von einem Planetenträger (11) getragen werden,
daß der Planetenträger (11) in einem gehäusefesten Lager (18) gelagert ist,
daß der Planetenträger (11) über eine Außenverzahnung verfügt, die von einem Stellmotor (12) verstellbar ist, und
daß die Planeten (6) mittels eines Planetenträgers (20) gehäusefest gelagert sind.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenstufen (22, 26) der Planetenräder (5, 6) vorzugsweise einen größeren Durchmesser aufweisen als die Planetenstufen (23, 25) dieser Planetenräder (5, 6).

3. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellhülse (3) sich in einem Drucklager (4) abstützt, daß auf der Welle (PW), befestigt ist.

4. Getriebe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde (16, 21) selbsthemmend ausgebildet sind.

5. Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (34) über ein Sonnenrad (8) verfügt, das drehfest mit der Stellhülse (3) verbunden ist,
daß ein weiteres Sonnenrad (38) vorgesehen ist, das drehfest mit der Welle (PW), verbunden ist,
daß ein Planetenträger (11) vorhanden ist, der von einem Stellantrieb (12) antreibbar und in einem gehäusefesten Lager (18) gelagert ist,
daß der Planetenträger (11) Planeten (33) trägt die einerseits mit dem Sonnenrad (8) und andererseits mit einem Hohlrad (31) kämmen, wobei das Hohlrad (31) um die Primärwelle (PW) dreht und sich vorzugsweise in einem gehäusefesten Lager (32) abstützt, und bei dem ein gehäusefester Planetenträger (36) vorgesehen ist, der Pla­ neten (37) trägt wobei die Planeten (37) mit dem Sonnenrad (38) und dem Hohlrad (31) kämmen.

6. Getriebe nach einem der Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Sonnenrades (7) ein Hohlrad vorgesehen ist, welches mit den Zahnstufen (23, 25) der Planetenräder (5, 6) kämmt.