DE19960028A1 - Continuous gear, e.g. for vehicle; has differential gears that can be engaged directly or indirectly, where first has main rotation and intermediate rotations that can be transmitted to second gear - Google Patents
Continuous gear, e.g. for vehicle; has differential gears that can be engaged directly or indirectly, where first has main rotation and intermediate rotations that can be transmitted to second gearInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein mechanisches "Stufenloses Getriebe" mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1.The invention relates to a mechanical "continuously variable transmission" with the features of the preamble of Protection claim 1.
Bei Stufenlosen Getrieben, bei denen die Leistung durch Reibelemente übertragen wird ist die übertragbare Leistung von den Reibverhältnissen abhängig. Bei zu großer Übertragungsleistung entsteht Schlupf und damit hoher Verschleiß. Um auch größere Leistungen übertragen zu können, muß die Baugröße erhöht werden, was gleichzeitig den Wirkungsgrad bei kleinen Übertragungsleistungen verschlechtert.For continuously variable transmissions, where the power is transmitted through friction elements, the transferable power depends on the friction conditions. If the transmission power is too great Slip and therefore high wear. In order to be able to transfer larger services, the Construction size can be increased, which at the same time increases the efficiency with small transmission powers worsened.
Der Stellbereich ist für die jeweilige Bauart meist eng begrenzt. Ein stufenloses Verstellen der Drehzahl bis 0 und zu negativen Drehzahlen ist nicht möglich.The positioning range is usually very limited for the respective type. A stepless adjustment of the speed up to 0 and at negative speeds is not possible.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein stufenloses Getriebe bereitzustellen, bei dem die Leistung entweder ohne Reibelemente und damit verschleißfrei übertragen wird, oder zumindest mit deutlich geringerem Verschleiß, bei gleichzeitiger Reduzierung der Baugröße im Vergleich zu anderen stufenlosen Getrieben gleicher Übertragungsleistung. Der Wirkungsgrad wird günstig beeinflußt. Der Stellbereich wird erweitert.The object of the invention is to provide a continuously variable transmission in which the performance is either is transmitted without friction elements and thus wear-free, or at least with significantly less Wear, while reducing the size compared to other continuously variable transmissions same transmission power. The efficiency is influenced favorably. The adjustment range is expanded.
Diese Aufgabe wird bei einem stufenlosen Getriebe der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Schutzanspruchs 1 gelöst. Getriebe der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 4 stellen Varianten der Ausgestaltung der Erfindung dar.This task is carried out in a continuously variable transmission of the type mentioned with the features of the characterizing part of the protection claim 1 solved. Gearbox of the type mentioned at the beginning the features of subclaims 2 to 4 represent variants of the embodiment of the invention.
Derartige Getriebe eignen sich insbesondere für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, bei denen damit in Verbindung mit einer geeigneten Steuerung die günstigste Motordrehzahl unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit konstant eingehalten werden kann. Dadurch wird der Treibstoffverbrauch verringert. Such transmissions are particularly suitable for motor vehicles with internal combustion engines in which in combination with a suitable control, the most favorable engine speed regardless of the Driving speed can be kept constant. This will reduce fuel consumption.
Ein Überlagerungsgetriebe (z. B. Differentialgetriebe) teilt eine aufgenommene Drehbewegung auf zwei Zweige I und II unterschiedlich auf. Die Zweige zur Übertragung der Zwischendrehbewegung I und II verfügen über unterschiedliche Übersetzungen. Ein weiteres Überlagerungsgetriebe nimmt die zwei unterschiedlichen Drehbewegungen auf und faßt sie zu einer überlagerten Drehbewegung zusammen. Dabei wird das Verhältnis von Ausgangsdrehzahl zu Eingangsdrehzahl, also das Gesamtübersetzungs verhältnis des stufenlosen Getriebes durch das Verhältnis der Zwischendrehzahlen zueinander und die unterschiedlichen Übersetzungen in den Zweigen I und II bestimmt. Durch die konstruktive Ausgestaltung des Getriebes kann das Verhältnis der Zwischendrehzahlen zueinander und damit das Gesamtübersetzungsverhältnis stufenlos geändert werden.A superposition gear (e.g. differential gear) divides a recorded rotary motion into two Branches I and II on different. The branches for the transmission of the intermediate rotary movement I and II have different translations. Another superposition gear takes the two different rotary movements and combines them into a superimposed rotary movement. The ratio of the output speed to the input speed, i.e. the total gear ratio ratio of the continuously variable transmission by the ratio of the intermediate speeds to each other and the different translations in branches I and II determined. Through the constructive Design of the transmission can the ratio of the intermediate speeds to each other and thus that Overall transmission ratio can be changed continuously.
Wird durch die konstruktive Ausgestaltung des Getriebes erreicht, daß die Zwischendrehzahl eines der beiden Zweige I und II zu Null wird, so wird die gesamte Drehbewegung durch den jeweils anderen Zweig übertragen. Daraus ist leicht zu erkennen, daß der maximale theoretische Stellbereich des stufenlosen Getriebes durch die Übersetzungen in den Zweigen I und II festgelegt wird. Der praktisch maximale Stellbereich des Getriebes hängt zusätzlich von den Möglichkeiten der Verteilung der Drehbewegung auf die Zweige I und II ab.Is achieved by the design of the transmission that the intermediate speed of one of the If branches I and II become zero, the entire rotational movement is caused by the other Transfer branch. It is easy to see from this that the maximum theoretical setting range of the continuously variable transmission is determined by the translations in branches I and II. The practical maximum adjustment range of the gearbox also depends on the possibilities of the distribution of the Rotational movement on branches I and II.
Das stufenlose Getriebe kann eine bauliche Einheit bilden. Die in der Zeichnung vorgenommenen Unterteilungen dienen nur dem besseren Verständnis und müssen nicht zwangsläufig in der konstrul~tiven Umsetzung wiederkehren.The continuously variable transmission can form a structural unit. The ones made in the drawing Subdivisions only serve for better understanding and do not necessarily have to be in the constructive Repeat implementation.
Der An- und Abtrieb des stufenlosen Getriebes muß nicht zwangsläufig über die Gehäuse der drehzahlüberlagernden Getriebe (1, 2) erfolgen. Unter Berücksichtigung aller Übersetzungen sind. auch andere Varianten möglich und sinnvoll.The continuously variable transmission does not necessarily have to be driven and driven via the housing of the speed-overlapping transmission ( 1 , 2 ). Taking into account all translations. other variants are possible and useful.
Das Einstellen des Verhältnisses der Zwischendrehzahlen zueinander kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen.The setting of the ratio of the intermediate speeds to one another can be done in different ways and Way.
In der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Getriebes schematisch dargestellt, und zwar zeigt:In the drawing, four exemplary embodiments of the transmission according to the invention are schematic shown, namely:
Fig. 1 einen Getriebeplan des erfindungsgemäßen Getriebes, bei dem die stufenlose Beeinflussung des Verhältnisses der Zwischendrehzahlen der Zweige I und II zueinander durch Änderung der auf die Zweige I und II wirkenden Rotationsträgheitsmomente erfolgt. Fig. 1 shows a transmission plan of the transmission according to the invention, in which the stepless influencing of the ratio of the intermediate speeds of the branches I and II to one another takes place by changing the rotational moments of inertia acting on the branches I and II.
Fig. 2 einen Getriebeplan des erfindungsgemäßen Getriebes, bei dem die stufenlose Beeinflussung des Verhältnisses der Zwischendrehzahlen der Zweige I und II zueinander durch ein beliebiges weiteres stufenloses Getriebe erfolgt. Fig. 2 shows a transmission plan of the transmission according to the invention, in which the stepless influencing of the ratio of the intermediate speeds of the branches I and II to one another is carried out by any further stepless transmission.
Fig. 3 einen Getriebeplan des erfindungsgemäßen Getriebes, bei dem die stufenlose Beeinflussung des Verhältnisses der Zwischendrehzahlen der Zweige I und II zueinander durch Abbremsen der Rotation der Zweige erfolgt. Fig. 3 is a transmission plan of the transmission according to the invention, in which the stepless influencing of the ratio of the intermediate speeds of the branches I and II to each other takes place by braking the rotation of the branches.
Fig. 4 einen Getriebeplan des erfindungsgemäßen Getriebes, bei dem das Verhältnis der Übersetzungen der Zweige I und II zueinander negativ ist, das heißt die Drehrichtung einer der Drehbewegungen so geändert wird, daß damit ein stufenloser Stellbereich von positiven Drehzahlen über 0 bis zu negativen Drehzahlen möglich ist. Fig. 4 is a transmission plan of the transmission according to the invention, in which the ratio of the translations of branches I and II to each other is negative, that is, the direction of rotation of one of the rotary movements is changed so that an infinitely variable range from positive speeds over 0 to negative speeds is possible is.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist wird die aufgenommene Drehbewegung (1) im Differentialgetriebe (2) auf die Zweige I und II aufgeteilt. Das Differentialgetriebe nimmt die durch die unterschiedlichen Übersetzungen in den Zweigen I und II übertragenen Zwischendrehbewegungen (5, 6) auf und überlagert sie zu einer Ausgangsdrehbewegung (4).As can be seen from Fig. 1, the recorded rotary movement ( 1 ) in the differential gear ( 2 ) is divided between the branches I and II. The differential gear absorbs the intermediate rotary movements ( 5 , 6 ) transmitted by the different ratios in branches I and II and superimposes them on an initial rotary movement ( 4 ).
Werden Reibungseinflüsse gering gehalten, so hängt das Verhältnis der Zwischendrehzahlen (5, 6) zueinander vom Verhältnis der auf die Zweige I und II (5, 6) wirkenden Rotationsträgheitsmomente ab. Bei einem stufenlosen Getriebe der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Schutzanspruchs 1 und des Unteranspruchs 2 können diese Rotationsträgheitsmomente durch Schwungmassen (11, 12) mit veränderlichem Rotationsträgheitsmoment stufenlos eingestellt werden, indem die Massen selbst (11, 12) oder die Trägheitsradien (13, 14) der rotierenden Massen verändert werden. Durch geeignete gegenläufige Steuerung der auf die Zweige I und II (5, 6) wirkenden Trägheitsmomente kann erreicht werden, daß die in den rotierenden Massen (11, 12) gespeicherte Energie in der Summe konstant bleibt, und damit keine zusätzliche Energie zum Beschleunigen oder Abbremsen der rotierenden Massen notwendig ist. Lediglich beim Anlaufen muß die notwendige Energie für die Beschleunigung der rotierenden Massen (11, 12) berücksichtigt werden.If the effects of friction are kept low, the ratio of the intermediate speeds ( 5 , 6 ) to one another depends on the ratio of the rotational moments of inertia acting on the branches I and II ( 5 , 6 ). In a continuously variable transmission of the type mentioned at the outset with the features of the characterizing part of the protection claim 1 and the subclaim 2, these rotational moments of inertia can be continuously adjusted by means of flywheels ( 11 , 12 ) with a variable rotational moment of inertia by the masses themselves ( 11 , 12 ) or the radii of inertia ( 13 , 14 ) of the rotating masses can be changed. By suitable counter-control of the moments of inertia acting on branches I and II ( 5 , 6 ) it can be achieved that the energy stored in the rotating masses ( 11 , 12 ) remains constant in total, and thus no additional energy for accelerating or braking of the rotating masses is necessary. The energy required to accelerate the rotating masses ( 11 , 12 ) only needs to be taken into account when starting up.
Durch geeignetes Steuern der auf die Zweige I und II (5, 6) wirkenden Trägheitsmomente kann ein sanfter Anlauf erreicht werden. Dabei werden beim Anfahren beide Trägheitsmomente möglichst klein gehalten, und erst in der Folge das gewünschte Verhältnis langsam eingestellt.Appropriate control of the moments of inertia acting on branches I and II ( 5 , 6 ) can achieve a smooth start. When starting, both moments of inertia are kept as small as possible, and only then is the desired ratio slowly set.
Durch geeignete Übersetzungen (15, 16) zwischen den Ausgängen (5, 6) des Differentials (1) und den rotierenden Massen (11, 12) wird erreicht, daß die Absolutbeträge der Rotationsträgheitsmomente der rotierenden Massen (11, 12) und damit die gespeicherte Rotationsenergie gering gehalten werden. Wichtig ist nur das maximal stufenlos einstellbare Verhältnis der Rotationsträgheitsmomente zueinander. Suitable translations ( 15 , 16 ) between the outputs ( 5 , 6 ) of the differential ( 1 ) and the rotating masses ( 11 , 12 ) ensure that the absolute amounts of the rotational moments of inertia of the rotating masses ( 11 , 12 ) and thus the stored ones Rotational energy can be kept low. What is important is only the maximum continuously adjustable ratio of the rotational moments of inertia to one another.
In Fig. 2 wird bei einem stufenlosen Getriebe der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Schutzanspruchs 1 und des Unteranspruchs 3 das Verhältnis der Zwischendrehzahlen (5, 6) durch ein zusätzliches stufenloses Getriebe beliebiger Bauart (20) zwischen den Zweigen I und II (5, 6) festgelegt. Die dabei über das zusätzliche stufenlose Getriebe (20) zu übertragende Leistung beträgt nur einen Teil der Gesamtübertragungsleistung des stufenlosen Getriebes. Sie ist abhängig von den auf die Zweige I und II (5, 6) wirkenden Trägheitsmomenten, der Größe der zu ändernden Drehzahlen und der Geschwindigkeit, mit der das Übersetzungsverhältnis geändert werden soll. Diese Form kann zum Beispiel zur Erweiterung der Übertragungsleistung oder auch zur Erweiterung des Stehbereichs eines vorhandenen stufenlosen Getriebes (20) verwendet werden.In Fig. 2 in a continuously variable transmission of the type mentioned with the features of the characterizing part of protection claim 1 and dependent claim 3, the ratio of the intermediate speeds ( 5 , 6 ) by an additional continuously variable transmission of any type ( 20 ) between the branches I and II ( 5 , 6 ). The power to be transmitted via the additional continuously variable transmission ( 20 ) is only part of the total transmission power of the continuously variable transmission. It depends on the moments of inertia acting on branches I and II ( 5 , 6 ), the size of the speeds to be changed and the speed at which the gear ratio is to be changed. This form can be used, for example, to expand the transmission power or to expand the standing area of an existing continuously variable transmission ( 20 ).
In Fig. 3 erfolgt bei einem stufenlosen Getriebe der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Schutzanspruchs 1 und des Unteranspruchs 4 die Veränderung des Verhältnisses der Zwischendrehzahlen durch die konstruktive Ausgestaltung des Getriebes mittels Bremsen (25, 26). Die dabei in Wärme umgewandelte Arbeit ist abhängig von den auf die Zweige I und II wirkenden Trägheitsmomenten, der Größe der zu ändernden Drehzahlen und der Häufigkeit, mit der das Übersetzungsverhältnis geändert wird. Wird anstelle der mechanischen Bremsen (25, 26) ein System mit Flüssigkeitsreibung oder Wirbelstrombremsen verwendet, so arbeite auch dieses System verschleißfrei.In Fig. 3 with a continuously variable transmission of the type mentioned with the features of the characterizing part of protection claim 1 and dependent claim 4, the change in the ratio of the intermediate speeds by the design of the transmission by means of brakes ( 25 , 26 ). The work converted into heat depends on the moments of inertia acting on branches I and II, the size of the speeds to be changed and the frequency with which the gear ratio is changed. If a system with fluid friction or eddy current brakes is used instead of the mechanical brakes ( 25 , 26 ), this system also works without wear.
Bei einem stufenlosen Getriebe der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Schutzanspruchs 1 und des Unteranspruchs 5 wird durch die konstruktive Ausgestaltung des Getriebes zum Beispiel mittels einer zusätzlichen Übersetzung (30) die Drehrichtung des Zweiges II (6) umgekehrt. Damit wird erreicht, daß der Stellbereich des Getriebes Werte umfaßt, die ein stufenloses Stellen bis Null und in die entgegengesetzte Drehrichtung gestatten. Die Zähnezahl des zusätzlichen Zahnrades (30) geht dabei nicht in die Gesamtübersetzung ein. Je nachdem welcher Zweig die höhere Zwischendrehzahl (5, 6) zum Differential (2) überträgt ergibt sich die Drehrichtung an der Ausgangsdrehbewegung (4). Dies bedeutet, daß zum Beispiel ein Fahrzeug ohne zu Kuppeln stufenlos und sanft von einer Vorwärtsbewegung in eine Rückwärtsbewegung wechseln kann.In the case of a continuously variable transmission of the type mentioned at the outset with the features of the characterizing part of protection claim 1 and subclaim 5, the direction of rotation of branch II ( 6 ) is reversed by the design of the transmission, for example by means of an additional transmission ratio ( 30 ). This ensures that the setting range of the gearbox includes values that allow stepless adjustment to zero and in the opposite direction of rotation. The number of teeth of the additional gear ( 30 ) is not included in the overall gear ratio. Depending on which branch transmits the higher intermediate speed ( 5 , 6 ) to the differential ( 2 ), the direction of rotation at the output rotary movement ( 4 ) results. This means that, for example, a vehicle can smoothly and smoothly change from a forward movement to a backward movement without clutching.
Claims (5)
daß das stufenlose Getriebe wenigstens zwei Überlagerungsgetriebe (1, 2) aufweist, daß die Überlagerungsgetriebe sich gegenseitig beeinflußbar miteinander direkt oder indirekt im Wirkungseingriff stehend ausgestaltet sind,
daß eines der Überlagerungsgetriebe (1) eine Drehbewegung (3) aufnehmend und in zwei Zwischendrehbewegungen (5, 6) umsetzend ausgestaltet ist,
daß die Zweige I und II zur Übertragung der Zwischendrehbewegungen über unterschiedliche Übersetzungen (7, 8) verfügen,
daß ein weiteres, vom ersten verschiedenes Überlagerungsgetriebe (2) die Zwischendrehbewegungen aufnehmend und umsetzend gestaltet ist,
daß das Verhältnis der beiden Zwischendrehbewegungen (5, 6) zueinander und damit das Gesamtübersetzungsverhältnis durch die konstruktive Ausgestaltung des Getriebes beeinflußt werden kann.1. stepless gear, characterized in
that the continuously variable transmission has at least two superposition gears ( 1 , 2 ), that the superposition gears are designed to be mutually influenceable, with each other being directly or indirectly in action,
that one of the superposition gears ( 1 ) is designed to receive a rotary movement ( 3 ) and to convert it into two intermediate rotary movements ( 5 , 6 ),
that branches I and II have different ratios ( 7 , 8 ) for transmitting the intermediate rotary movements,
that another superposition gear ( 2 ) different from the first is designed to accommodate and convert the intermediate rotary movements,
that the ratio of the two intermediate rotary movements ( 5 , 6 ) to one another and thus the overall transmission ratio can be influenced by the design of the transmission.
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