DE19826096A1 - Stufenloses Reibradgetriebe - Google Patents
Stufenloses ReibradgetriebeInfo
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- F16H15/32—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line
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- F16H15/38—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line with concave friction surface, e.g. a hollow toroid surface with two members B having hollow toroid surfaces opposite to each other, the member or members A being adjustably mounted between the surfaces
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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.
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 (3)
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,
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998126096 DE19826096A1 (de) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | Stufenloses Reibradgetriebe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998126096 DE19826096A1 (de) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | Stufenloses Reibradgetriebe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19826096A1 true DE19826096A1 (de) | 1999-12-16 |
Family
ID=7870626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998126096 Ceased DE19826096A1 (de) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | Stufenloses Reibradgetriebe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19826096A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2001063148A1 (de) * | 2000-02-25 | 2001-08-30 | Zf Friedrichshafen Ag | Getriebeeinheit |
WO2001065146A1 (de) * | 2000-03-02 | 2001-09-07 | Zf Friedrichshafen Ag | Getriebeeinheit |
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1998
- 1998-06-12 DE DE1998126096 patent/DE19826096A1/de not_active Ceased
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