DE19826096A1

DE19826096A1 - Stufenloses Reibradgetriebe

Info

Publication number: DE19826096A1
Application number: DE1998126096
Authority: DE
Inventors: Walter Kuhn; Juergen Wafzig
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 1999-12-16

Abstract

Das Reibradgetriebe weist eine Eingangswelle (3) und wenigstens eine Eingangswelle (5, 12) und wenigstens eine Ausgangsscheibe (6, 11) auf. Zwischen der Eingangsscheibe (5) und einem Axialflansch (9); der mit der Eingangswelle (3) fest verbunden ist und auf dem sich die Eingangsscheibe (5) abstützt, ist ein Universallager (18) vorgesehen, das sowohl die axiale Abstützung als auch die radiale Abstützung dieser Eingangsscheibe (5) übernimmt. Die Eingangswelle (3) des Reibradgetriebes ist mit dem Außenlamellenträger (25) einer Lamellenkupplung (24) direkt und drehfest verbunden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein stufenloses Reibradgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges stufenloses Reibradgetriebe weist übli cherweise koaxial zu einer gemeinsamen Welle angeordnete Eingangs- und Ausgangsscheiben auf, die paarweise zueinan der angeordnet sind und deren Innenflächen toroidförmig ausgestaltet sind sowie zwischen den Paaren von Eingangs- und Ausgangsscheiben angeordnete Reibräder. Diese Reibräder stehen sowohl mit den Eingangsscheiben als auch mit den Ausgangsscheiben in Reibkontakt und übertragen das ihnen von der Eingangsscheibe übertragene Drehmoment auf die Aus gangsscheibe durch reibschlüssigen Kontakt, wobei die Dreh zahl der Reibräder um so höher ist je grösser der Abstand zwischen ihrer Berührungsstelle mit der Eingangsscheibe und der Drehachse ist. Die Drehzahl der Ausgangsscheiben hinge gen ist um so grösser, je näher die Berührungsstelle zwi schen Reibrad und Ausgangsscheibe an der Drehachse liegt. Durch Verschwenkung der Reibräder kann demzufolge die Dreh zahl der Ausgangsscheibe stufenlos und beliebig eingestellt werden. Zu diesem Zweck sind die Drehachsen der Reibräder an einem Träger gelagert, der über eine Verschwenkeinrich tung ansteuerbar ist.

Das Grundprinzip eines derartigen stufenloses Reibrad getriebes ist bereits in der US-2 152 796, die im Jahre 1939 veröffentlicht wurde, beschrieben. Darin sind zwei Paare konkaver Eingangs- und Ausgangsscheiben vorgesehen, zwischen denen schwenkbar gelagerte Reibräder angeordnet sind, so dass ein über eine Eingangswelle den Eingangs scheiben und den Reibrädern übertragenes Drehmoment je nach Relativstellung der Reibräder mit einem davon abhängigen Übersetzungsverhältnis über die Ausgangsscheiben, eine Zahnradstufe und eine Hohlwelle einem Summierungsgetriebe in vorm eines Planetengetriebes zugeführt wird. Der Steg des Planetengetriebes treibt eine Ausgangswelle, die mit den Antriebsrädern, z. B. eines Kraftfahrzeuges, verbunden ist. Die Ausgangswelle kann dabei parallel zur und im Ab stand von der Eingangswelle angeordnet sein. Das Ausgangs zahnrad und die beiden Ausgangsscheiben sind drehbar auf einer Hülse gelagert, die an ihren Enden in Lagerstützen abgestützt ist. Die Anordnung der Lagerstützen zwischen jeweils einer Ein- und Ausgangsscheibe setzt einen genügend grossen Bauraum zwischen diesen Scheiben voraus.

Die unveröffentlichte Patentanmeldung DE 198 20 071.4 der Anmelderin beschreibt ein stufenloses Reibradegetriebe, bei dem die Eingangswelle von einer koaxial dazu angeordne ten Drehmomentwelle umgeben ist; die Eingangswelle er streckt sich durch das ganze stufenlose Getriebe und ist an ihrem einen Ende mit einer Axialscheibe versehen, der eine Anpresseinrichtung zugeordnet ist, welche eine erste Ein gangsscheibe einer Getriebeeinheit in Richtung zu deren zugehörigen Ausgangsscheibe hin beaufschlagt. Zwischen den beiden Ausgangsscheiben der beiden Getriebeinheiten ist ein Zahnrad vorgesehen, welches mit der Ausgangswelle des Reib radgetriebes verbunden ist, wobei zwischen der einen Ein gangswelle und einem mit der Eingangswelle fest verbundenen Axialflansch ein Universallager vorgesehen ist, das sowohl die axiale Abstützung als auch die radiale Abstützung die ser Eingangsscheibe übernimmt.

Um bei einem derartigen Reibradgetriebe eine sichere Kraftübertragung mit geringem Schlupf zu gewährleisten, müssen die Eingangs- und Ausgangsscheiben sowie die Reibrä der spiel frei durch die axiale Kraftbeaufschlagung zusam mengepresst werden. Bei der Veränderung der Getriebeüber setzung entstehen dabei Verstellvorgänge, wodurch die Reib räder auf den Kurvenbahnen der Eingangsscheiben und Aus gangsscheiben bewegt werden. Dies bedingt eine Veränderung des axialen Abstandes zwischen jedem Scheibenpaar.

Um den spiel freien Kontakt zwischen den Scheiben und den Reibrädern aufrecht zu erhalten, muss nun mindestens eine der Scheiben axial beweglich gelagert sein. Auch die hohen Kräfte im Variator bedingen elastische Verformungen in den Variatorbauteilen. Um trotz dieser Verformungen den Kontakt zwischen den Scheiben und den Reibrädern aufrecht zu erhalten, muss mindestens eine der Scheiben axial beweg lich gelagert sein.

Herkömmliche Reibradgetriebe bedingen also sowohl bei Verstellvorgängen der Reibräder, d. h. bei Übersetzungsän derungen als auch bei Momentenänderungen ein axiales Ver schieben der Scheiben und damit eine axiale Variatorlänge nänderung. Diese Längenänderung kann durch ein Aufspreizen der Anpresseinrichtung erreicht werden, wobei sich Rollen körper zwischen zwei Kurvenbahnen bewegen und diese bei Bedarf relativ zueinander verschieben, d. h. aufspreizen.

Bei Reibradgetrieben mit zwei Getriebeeinheiten wird diese axiale Ausgleichsbewegung von der Anpresseinrichtung auf eine Eingangsscheibe direkt und auf die zweite Ein gangsscheibe über die koaxial zur Eingangswelle angeordnete Drehmomentwelle übertragen. Dabei treten bei den herkömmli chen Reibradgetrieben an den Verbindungsstellen zu den üb rigen Getriebebauteile Axialbewegungen auf, die ausgegli chen werden müssen. Dies geschieht üblicherweise durch mo mentübertragende Kupplungen, welche Axialbewegungen zulas sen, z. B. Klauenkupplungen. Dabei muss jedoch das Gegen stück der Variatorklaue axial z. B. über ein Axiallager geführt werden. Um eine möglichst niedrige Axialreibung, die ansonsten das Variatorverhalten stören würde, zu ge währleisten, muss die Klaue auf einem möglichst grossen Durchmesser angebracht werden. Axiallager mit grossem Durchmesser sind jedoch nur für geringe Relativdrehzahlen geeignet. Ferner benötigt eine für den Axialausgleich er forderliche Kupplung einen gewissen Bauraum im Getriebe.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein stufen loses Reibradgetriebe zu schaffen, das keine derartige se parate Ausgleichskupplung für die Axialbewegungen benötigt, so dass eine Bauraumverkürzung bei gleichzeitiger Verringe rung von Lagerverlusten und Erhöhung des Wirkungsgrades erzielt wird.

Ausgehend von einem stufenlosen Reibradgetriebe der eingangs näher genannten Art, erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit dem im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 an gegebenem Merkmal; eine vorteilhafte Ausgestaltung ist im Unteranspruch beschrieben.

Erfindungsgemäss ist also die Eingangswelle des Reib radgetriebes über ein Koppelteil direkt mit einem Lamellen träger einer Lamellenkupplung verbunden, wobei dieser La mellenträger vorzugsweise der Aussenlamellenträger ist. Die axiale Ausgleichsbewegung bei einer derartigen Verbindung einer Lamellenkupplung mit einem stufenlosen Reibradgetrie be findet in der Lamellenverzahnung-Lamellenträgernutung statt, so dass die Umfangskräfte und damit die Axialreibung bei den grossen möglichen Durchmessern derartiger Lamellen kupplungen relativ klein ist. Da der Aussenlamellenträger fest mit der Drehmomentenwelle des stufenlosen Reibradge triebes gekoppelt ist, entfällt die sonst übliche Axialla gerung, wodurch nicht nur die Lagerverluste verringert, sondern auch der Wirkungsgrad verbessert wird.

Ein erfindungsgemäßes Reibradgetriebe kann vorteilhaf terweise sowohl als einzügiges als auch als zweizügiges Reibradgetriebe ausgebildet sein, wobei letzteres zwei Paa re von Eingangs- und Ausgangsscheiben aufweist.

Das erfindungsgemäße Getriebe kann ebenfalls als einzügiges Getriebe mit einer Eingangs- und einer Ausgangswelle ausge bildet sein, aber auch als zweizügiges Getriebe vorteilhaf terweise eine Eingangswelle, eine koaxial dazu angeordnete Drehmomentwelle und ein Ausgangszahnrad zwischen den beiden Ausgangsscheiben aufweisen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbei spiel dargestellt ist.

In der einzigen Figur ist ein Schnitt durch ein stu fenloses Reibradgetriebe dargestellt.

Das Reibradgetriebe 1 (bzw. Toroidgetriebe) weist eine Eingangswelle 3 auf, die mit der Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeuges verbunden ist. Das Getriebe enthält zwei Getriebeeinheiten, die koaxial zur Eingangswelle 3 angeord net sind. Die eine Getriebeeinheit weist eine Eingangs scheibe 5 und eine Ausgangsscheibe 6 auf, deren einander zugewandte Oberflächen toroidförmig ausgestaltet sind; die andere Getriebeeinheit weist eine Eingangsscheibe 12 und eine Ausgangsscheibe 11 auf, deren einander zugewandte Oberflächen ebenfalls toroidförmig ausgestaltet sind. In den beiden Getriebeeinheiten sind jeweils vorzugsweise zwei (nicht dargestellte) Reibräder vorgesehen, die an schwenk baren Trägern befestigt sind; die Reibräder stehen in reib schlüssigem Kontakt mit den beiden ihnen zugewandten Ober flächen der Eingangsscheiben 5, 12 und der Ausgangsschei ben 6, 11, wobei die Reibräder jeder Getriebeeinheit symme trisch zur Achse der Eingangswelle 3 angeordnet sind.

Werden nun die Reibräder durch die nicht im einzelnen dargestellte Verschwenkeinrichtung bezüglich der Längsachse der Eingangswelle 3 geneigt, so verschieben sich die Berüh rungspunkte des Umfangs der Reibräder, wodurch das Überset zungsverhältnis zwischen einer Eingangs- und einer Aus gangsgeschwindigkeit kontinuierlich, d. h. stufenlos einge stellt werden kann.

Die Scheiben 5, 6, 11, 12 sind auf einer Drehmoment welle 20 gelagert, die geringfügig in Axialrichtung relativ zur Eingangswelle verschiebbar ist. Die Eingangsscheibe 5 der einen Getriebeeinheit ist drehfest mit der Drehmoment welle 20 verbunden, jedoch axial gleitend auf ihr über eine Verriegelungsanordnung 19 gelagert. Auch die Eingangsschei be 12 der anderen Getriebeeinheit ist drehfest durch eine Mitnahmeverzahnung mit der Drehmomentwelle 20 verbunden. Die beiden Ausgangsscheiben 6, 11 der beiden Getriebeein heiten, sind spiegelsymmetrisch zueinander und nebeneinan der im Getriebe angeordnet und auf einer gemeinsamen Buchse angeordnet, wobei die Ausgangsscheiben 6 und 11 fest mit einem Zahnrad 8 verbunden sind, das drehbar die Drehmoment welle 20 umgibt. Ein Drehmoment, das von der einen Ein gangsscheibe 5 der Ausgangsscheibe 6 und ein Drehmoment, das von der anderen Eingangsscheibe 12 der Ausgangsschei be 11 übertragen wird, wird von den beiden drehfest mit der Buchse verbundenen Ausgangsscheiben dem Zahnrad 8 übertra gen, welches mit einem nicht dargestellten Zahnrad einer Ausgangswelle kämmt.

Mit 4 ist eine rollenförmige Anpresseinrichtung be zeichnet, die zwischen der Eingangsscheibe 12 mit einer Kurvenbahn und einer Scheibe 10 mit einer Kurvenbahn vorge sehen ist und die in Axialrichtung verschiebbar auf der Eingangswelle 3 gelagert ist sowie drehfest mit ihr verbun den ist, wobei sie mit Hilfe der Anpresseinrichtung 4 die Eingangsscheibe 12 in Axialrichtung zur Ausgangsscheibe 11 hin beaufschlagt.

Mit 9 ist ein Axialflansch bezeichnet, an dem sich die Eingangsscheibe 5 über ein Universallager 18 abstützt und der sowohl der Übertragung der Axialkraft von der Anpres seinrichtung 4 zur Eingangsscheibe 5 dient als auch der Drehmomentmitnahme. Die Eingangsscheibe 5 ist ferner über eine Verriegelungsanordnung 19, die eine drehfeste Verbin dung mit der Drehmomentwelle 20 gewährleistet, axial ver schiebbar auf letzterer gelagert.

Das Universallager 18, welches das herkömmliche Axiallager und das herkömmliche Radiallager der Eingangs scheibe 5 ersetzt, nimmt alle Radial- und Axialkräfte, die auf die Eingangsscheibe 5 einwirken, auf. Es ist vorzugs weise als Kugellager ausgestaltet, das einerseits in eine in der Eingangsscheibe eingearbeitete halbkreisförmige Aus sparung 21 eingreift und andererseits in eine komplementär ausgebildete Aussparung 22 im Axialflansch 9. Diese beiden Aussparungen sind vorteilhafterweise höhenversetzt zueinan der angeordnet. Separate Lagerringe für das Universalla ger 18 sind dadurch überflüssig, wodurch der Bauraum ver kleinert werden kann. Über den Axialflansch 9 wird ferner die von einer Mutter 23 aufgeschraubte Vorspannkraft über tragen, wobei er die Mutter gegen den Variator abstützt.

Mit 7 ist ein topfförmiges Lagerstützglied bezeichnet, in dem das Zahnrad 8 gelagert ist und das die beiden Ge triebeeinheiten voneinander trennt. Mit 13, 14, sind die oberen Querjoche bezeichnet und mit 15 und 16 Zapfen für die Fixierung der Querjoche in zwei Richtungen. Die Zapfen stellen die Verbindung zum Halterahmen 2 her.

Die nicht dargestellten Träger der Reibräder sind in den Querjochen gelagert.

Mit 24 ist eine herkömmliche Lamellenkupplung bezeich net, die einen Innenlamellenträger 26 und einen Aussenla mellenträger 25 aufweist, wobei letzterer über ein Koppel teil 27 fest mit der Drehmomentenwelle 3 des Reibradgetrie bes gekoppelt ist. Diese Lamellenkupplung dient als Anfah relement für das stufenlose Reibradgetriebe, so dass eine separate Ausgleichskupplung im Reibradgetriebe für den axialen Ausgleich der Getriebeteile entfallen kann. Die axiale Ausgleichsbewegung findet hierbei in der Lamellen verzahnung der Lamellenkupplung statt.

Eine geeignete Lamellenkupplung, z. B. eine rotations druckausgeglichene hydrodynamische Lamellenkupplung mit einem einen Druckraum umschliessenden Zylinder und darin befindlichen mit Druck beaufschlagbaren Kolben für aus La mellenpaketen bestehende Kupplungen, die mit Mitnahmeein richtungen um eine Antriebswelle angeordnet sind und bei der alle äusseren Lamellen eines Lamellenpaketes durch ei nen Aussenlamellenträger und alle inneren Lamellen durch einen Innenlamellenträger aufgenommen werden, ist im ein zelnen in der DE A 43 24 809 der Anmelderin beschrieben, so dass hier auf eine nähere Darstellung der Lamellenkupplung verzichtet wird.

Bezugszeichenliste

1

Getriebe

2

Halterahmen

3

Eingangswelle

4

Anpresseinrichtung

5

Eingangsscheibe

6

Ausgangsscheibe

7

Lagerstützglied

8

Zahnrad

9

Axialflansch

10

Scheibe mit Kurvenbahn

11

Ausgangsscheibe

12

Eingangsscheibe

13

oberes Querjoch

14

oberes Querjoch

15

Zapfen

16

Zapfen

18

Universallager

19

Verriegelungsanordnung

20

Drehmomentwelle

21

Aussparung

22

Aussparung

23

Mutter

24

Lamellenkupplung

25

Aussenlamellenträger

26

Innenlamellenträger

27

Koppelteil

Claims

1. Stufenloses Reibradgetriebe, mit:

- einer Eingangswelle (3),
- wenigstens einer, insbesondere koaxial zur Eingangs welle angeordneten Eingangsscheibe (5, 12) mit einer toroidförmigen Innenfläche,
- wenigstens einer, insbesondere koaxial zur Eingangs welle angeordneten Ausgangsscheibe (6, 11) mit einer toroidförmigen Innenfläche, wobei eine Eingangsscheibe und eine Ausgangsscheibe jeweils ein Paar bilden,
- mehreren Reibrädern, die zwischen den Innenflächen des wenigstens einen Paares der Eingangsscheibe und Aus gangsscheibe verschwenkbar angeordnet sind zur Über tragung eines Drehmomentes von der Eingangsscheibe auf die zugehörige Ausgangsscheibe,
- einer Anpresseinrichtung (4), die insbesondere bei der Eingangsscheibe (12) angeordnet ist, um diese in Rich tung Ausgangsscheibe (11) zu beaufschlagen,
- einem Ausgangszahnrad oder einer Ausgangswelle oder einem ähnlichen Bauteil,
- einem Axialflansch oder einem ähnlichen Bauteil, auf dem sich insbesondere die Ausgangsscheibe abstützt,

dadurch gekennzeichnet, dass die Ein gangswelle (3) des Reibradgetriebes über ein Koppel teil (27) mit einem Lamellenträger einer Lamellenkupp lung (24) verbunden ist.

2. Reibradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der Lamellenträger der Aussenlamellenträger (25) ist.

3. Reibradgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelteil (27) und der Aussenlamellenträger (25) einstückig miteinander ver bunden sind.