DE2737391A1

DE2737391A1 - Stufenlos verstellbares uebersetzungsgetriebe

Info

Publication number: DE2737391A1
Application number: DE19772737391
Authority: DE
Inventors: Jan K Mccoin
Original assignee: BALES MCCOIN RESEARCH Inc
Current assignee: BALES MCCOIN RESEARCH Inc
Priority date: 1976-08-20
Filing date: 1977-08-19
Publication date: 1978-02-23
Also published as: NL7709187A; SE7709238L; JPS5340924A; US4192200A; GB1582665A; FR2362314A1; IT1084753B; AU518496B2; CA1091061A; AU2806477A

Description

17 9W8 60

BALES-McCOIN RESEARCH INC., 4401, Montana, El Paso, Texas 79903 /USA

Stufenlos verstellbares Übersetzungsgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Übersetzungsgetriebe mit geteiltem Getriebezug und mit einer Antriebseinheit mit unterschiedlicher Antriebsgeschwindigkeit in einem Getriebezug zur stufenlosen Änderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses des Getriebes .

Geteilte Getriebezüge mit Planetengetrieben mit Antriebseinheiten, deren Geschwindigkeit stufenlos veränderbar ist, sind bekannt. In der Regel weisen solche Getriebe einen Getriebezug auf, der sich durch die Antriebseinheit mit variabler Geschwindigkeit erstreckt, welche zu gewissen Zeiten einen wesentlichen Teil des Eingangsdrehmomentes überträgt. Daher muß die Antriebseinheit mit variabler Geschwindigkeit auf hohe Drehmomentübertragungsfähigkeit ausgelegt sein und baut daher vergleichsweise groß. Darüberhinaus muß die jeweils gewählte Antriebseinheit mit variabler Geschwindigkeit häufig mit der Änderung des Antriebsverhältnisses exakt und weich über einen vergleichsweise großen Änderungsbereich der Geschwindigkeit im Vorwärts- und Rückwärtsgang kompatibel sein. Während auf zugbelastete Antriebe mit variabler Geschwindigkeit sich für diese Zwecke ideal eignen würden, unterliegen sie doch schnellen Verschleiß an den zugbelasteten Oberflächen und Schlupf bei hohen Drehmomenten. Eine Verwendung von hohen Anlagedrücken zwischen den einander anliegenden Oberflächen zur Minimierung von Schlupf und zur übertragung des geforder-' ten Drehmomentes erhöht sowohl die mechanischen Verluste als auch die Verschleißgeschwindigkeit. Versuche, den Anlagedruck als eine Punktion der Zentrifugalkraft oder Drehgeschwindig-

809808/0993

keit beispielsweise der Elemente des Antriebskegels zu ändern, haben sich als nicht erfolgsversprechend bei hochbelasteten Getrieben erwiesen, wie sie für den Antrieb von Kraftfahrzeugen verwendet werden.

Mit der Erfindung wird somit eine andere Lösung vorgeschlagen, wie sie sich aus dem Anspruch 1 ergibt, während die Ansprüche bis 14 vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt haben.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Es zeigt
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäß aufgebauten Antriebs- und Getriebesystemes,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Getriebe, wobei ein Teil des Getriebegehäuses und der Räderkästen weggelassen sind,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil des Getriebes gemäß Fig. zur Veranschaulichung bestimmter Steuerungen,

Fig. 5 einen Teilschnitt im wesentlichen gemäß Linie 5-5 in Fig. 4,

Fig. 6 einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil der Spannungssteuerung oder -regelung des Getriebes gemäß Fig. 2,

Fig. 7 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung bestimmter Eigenschaften des Getriebes,

Fig. 8 eine schematische Darstellung der an das Getriebe an-, geschlossenen Getriebezüge und

Fig. 9 eine schematische Veranschaulichung der Reibkegel-Berührungsverhältnisse der Antriebseinheit gemäß Fig. 2 und ⁸· 809808/0993

In Fig. 1 ist schematisch ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Antriebs- und Getriebesystem für ein Kraftfahrzeug bezeichnet, was einen bevorzugten Einbaufall für das insgesamt mit 12 bezeichnete erfindungsgemäße Getriebe darstellt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, vird dem Getriebe 12 mit im wesentlichen gleichbleibender Drehgeschwindigkeit Drehmoment von einem Hauptantrieb 14 vie einer Brennkraftmaschine aus zugeführt, wofür eine Eingangswelle 16 vorgesehen ist. Vom Getriebe 12 aus vird über eine Ausgangsvelle 18 das Drehmoment den Antriebsrädern des Fahrzeuges zugeführt. Zur Wahl der Übersetzung ist dem Getriebe 12 eine Übersetzungssteuerung zugeordnet. Ebenfalls dem Getriebe 12 zugeordnet ist eine Antriebsunterbrechungssteuerung 22, um den Antrieb durch das Getriebe 12 hindurch im Bedarfsfalle zu unterbrechen, vie dies veiter unten noch näher erläutert vird. Durch einen Eingangsgeschvindigkeits-Fühler 24 und einen Ausgangsgescnvindigkeitsfühler 26 in Kraftübertragungsrichtung vor und hinter dem Getriebe 12 an der Eingangswelle 16 bzv. der Ausgangsvelle vird eine Information über die entsprechenden Drehgeschvindigkeiten am Eingang und am Ausgang des Getriebes 12 erhalten.

Das Steuer- oder Regelsystem für das Getriebe 12 kann weiterhin mit einem Energiespeicher 28 vie einem durch die Eingangsvelle angetriebenen Schwungrad ausgestattet sein, dem ein Speicherenergie-Fühler 30 zugeordnet ist. Die Information über die gespeicherte Energie aus dem Speicherenergie-Fühler 30 vird in einen Rechner 32 eingegeben, der auch die Geschwindigkeitsinformation aus den Geschwindigkeitsfühlern und 26 erhält. Als veitere Eingangsinformation für den Sechner 32 dient das Ausgangssignal verschiedener Fühler 33, velche verschiedene Betriebsparameter der Brennkraftmaschine vie Öldruck, Kühlmitteltemperatur, Maschinenblockschvingungen usv. erfassen, vährend eine Information über die jeveilige Stellung des Gaspedales und des Bremspedales des Fahrzeuges über Eingabevorrichtungen 34 und 36 dem Rechner 32 zugeführt

809808/0983

— ο —

werden, wobei anstelle eines Gaspedales oder Bremspedales natürlich auch irgendeine andere geeignete Handhabe zur Steuerung der entsprechenden Funktionen vorgesehen sein kann. Die dem Rechner 32 zugeführte Information wird von diesem auf geeignete Weise verarbeitet, um für die Ubersetzungssteuerung geeignete Steuersignale zu erzeugen, die ein optimales übersetzungsverhältnis ergeben. Ein anderer Ausgang des Rechners liegt an der Antriebsunterbrechungssteuerung 22, um das Getriebe 12 unter bestimmten, entweder vom Rechner 32 ermittelten oder von Hand eingegebenen Bedingungen außer Eingriff zu !ringen. So wird beispielsweise das Getriebe 12 unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle und dem gerade eingestellten Übersetzungsverhältnis außer Eingriff gebracht, wenn der Schmieröldruck abfällt, übermäßige Wärme oder Vibration auftritt, oder wenn das Fahrzeug im Bedarfsfalle geschoben werden soll.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 12 durch den Rechner 32 so gewählt, daß gewünschte Anforderungen in Abhängigkeit vom Energiebedarf gemäß der Gaspedalstellung und von der Speieherenergie im Energiespeicher 28 erfüllt werden, wobei die Brennkraftmaschine entsprechend dem Bedarf intermittierend und mit optimaler Belastung betrieben wird. So kann beispielsweise eine Beschleunigung des Fahrzeuges herbeigeführt werden, ohne die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 14 zu ändern, wie dies sonst üblich ist. Daher kann Brennstoff der Maschine unter optimalen Bedingungen im Sinne eines Maschinenbetriebes mit optilamenWirkungsgrad nach dem Start zugeführt werden, wozu eine Brennstoffzufuhr-Steuerung 38 vorgesehen ist.

In Fig. 2 ist das Getriebe 12 mit weiteren Einzelheiten veranschaulicht. Die Eingangswelle 16 ist mit der Ausgangswelle über eine insgesamt mit 40 bezeichnete Getriebeverbindung verbunden. Die Eingangswelle 16 ist weiterhin mit einer insgesamt

809808/0 99 3

mit 42 bezeichneten stufenlos verstellbaren Reibungsantriebsanordnung 42 verbunden. An die Reibungsantriebsanordnung ist eine Übersetzungssteuerung 20 zur automatischen Einstellung des Übersetzungsverhältnisses angeschlossen. Der Hauptgetriebezug 40 ist über ein insgesamt mit 44 bezeichnetes Drehmomentsteuergetriebe an die Reibungsantriebseinheit 42 angeschlossen.

Wie im einzelnen aus den Fig. 2 und 8 näher ersichtlich ist, weist der Hauptgetriebezug 40 ein Differentialgetriebe 46 mit Planetengetrieben auf, vobei ein Sonnenrad 48 an einem Ende der Eingangswelle 16 befestigt ist und ständig mit einer Mehrzahl von Planetenrädern 50 auf einem Planetenradtrager 52 in Eingriff steht. Die Planetenräder 50 kämmen auch mit einem Ringrad 54, velches an seiner Außenseite als Kegelrad 56 ausgebildet ist. Das Kegelrad 56 ist über ein veiteres Kegelrad mit dem als Kegelrad 58 ausgebildeten Außenumfang eines weiteren Ringrades 64 antriebsverbunden, vobei das Kegelrad 60 über eine radial liegende Welle drehbar an einem ringförmigen Antriebssteuerglied 62 gelagert ist. Alternativ kann das Ringrad 54 mit dem Ringrad 64 auch durch leerlaufende Stirnräder mit einer ausrückbaren Kupplung im Getriebezug verbunden sein, velche eine ausrückbare Bremse ersetzt, die dem Antriebssteuerglied zugeordnet ist. Die Innenverzahnung des Ringrades 64 bildet Teil eines Getriebezuges mit einem insgesamt mit 66 bezeichneten Planetengetriebe und kämmt ständig mit Planetenrädern 68, die drehbar an einem Planetenradtrager 70 gelagert sind, der seinerseits an der Ausgangswelle 18 befestigt ist. Die Planetenräder 68 kämmen auch mit einem Sonnenrad 72, velches mit dem Planetenradträger 52 des Planetengetriebes 46 fest verbunden ist.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, überträgt die Eingangswelle 16 Drehmoment durch das Differentialgetriebe 46 in einem Übersetzungsverhältnis, velches von der Drehgeschvindigkeit des Planetenradträgers 52 gegenüber dem

809808/0933

Sonnenrad 48 abhängt. Somit dreht der Planetenradträger 52 mit einer geringeren Geschwindigkeit als die Eingangswelle 16, um die Übertragung eines hohen Drehmomentes durch das Differentialgetriebe 46 hindurch auf das Ringrad 54 unter Steuerung durch ein vergleichsweise geringes Drehmoment aus der Reibantriebsanordnung 42 mit variabler Geschwindigkeit zu übertragen, wie dies weiter unten näher erläutert wird. Der selbe Getriebezug, durch welchen das geringe Drehmoment dem Planetenradträger 52 zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses zugeführt wird, wird auch dem Sonnenrad 72 des Planetengetriebes 66 zugeführt, welches die beiden Antriebszüge zusammenführt. Hohes Drehmoment wird von dem Ringrad 54 durch die Kegelräder 60 dem Planetengetriebe 66 zugeführt, wenn das ringförmige Steuerelement 62 stationär gehalten ist. Auf diese Weise wird ein Bremselement 74 zur positiven Antriebssteuerung in Anlage an das Ringelement 62 vorgeschoben, wie dies aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, um das Ringelement 62 beim Betrieb des Getriebes stationär zu halten. Das Brems&ement 74 wird aus diesem Eingriff mittels der Antriebsunterbrechungssteuerung herausgezogen, um die Drehmomentübertragung auf die Ausgangswelle 18 zu unterbrechen.

Wie in den Fig. 4 und 5 veranschaulicht ist, sind das formschlüssig arbeitende Bremselement 74 und ein zweites formschlüssig arbeitendes Bremselement 78 schwenkbeweglich an Schwenkkonsolen 79 gelagert und jeweils in Eingriff mit dem Ringelement 62 bzw. Feststellbremszähnen 80 gedrückt, die am Planetenradträger 70 oder an der Ausgangswelle 18 befestigt sind, wozu Federn 81 vorgesehen sind. Stife 83, die seitlich aus einem gleitbeweglichen Betätigungselement 76 herausragen, greifen an Kurvenflächen 85 an, die jeweils an den schwenkbeweglichen Bremselementen 74 und 78 vorgesehen sind. Auf diese Weise erzeugt das gleitbewegliche Betätigungselement 76 alternativ den Eingriff des Antriebssteuer-Bremselementes 74 oder des Fest stellbrems element es 78. Das Betätigungselement 76 wird

809808/0933

mittels der Antriebsunterbrechungssteuerung 22 über eine Betätigungsstange 82 und ein Kurbelelement 84» welches am Betätigungselement 76 angreift, in die beiden Bremsstellungen überführt. Eine Klinkenanordnung 86, welche mit dem Betätigungselement 76 in Eingriff bringbar ist, hält das Betätigungselement 76 nachgiebig in einer von drei Stellungen, nämlich, in den beiden Bremsstellungen entsprechend der Peststellbremsung und der Antriebssteuerung, und in einer neutralen Mittelstellung, in der beide Bremselemente 74 und 78 außer Eingriff sind.

Vie in den Fig. 2 und 3 veranschaulicht ist, ist der Getriebezug 40 mit den Eingangs- und Ausgangswellen in einem Getriebegehäuse 88 abgestützt. Ein Lager 89 stützt schwenkbeweglich um eine einstellbare feste Achse über eine Schwenkwelle 92 ein Gestell 90 ab, wobei die Schwenkwelle 92 in der aus Pig. 3 ersichtlichen Weise an Stutzkonsolen 93 befestigt ist. Das Gestell 90 lagert drehbar einen langgestreckten Antriebskegel 94. Der Antriebskegel 94 dreht um eine Achse, welche die Schwenkachse durch die Welle 92 schneidet. Eine Antriebswelle 96, welche am Ende größeren Durchmessers des Reibungskegels angeschlossen ist, trägt ein Kegelrad 98, welches dauernd mit einem Zwischenkegelrad 100 kämmt, das über eine Hülse 101 an der Schwenkwelle 92 gelagert ist. Eine Lagerbuchse 103 an der Schwenkwelle 92 trägt ein Zapfenlager 105, welches einen Lagerzapfen 107 des Rades 98 abstützt. Das Kegelrad 98 ist über das Kegelrad 100 mit einem Kegelrad 102 verbunden, welches an einer Antriebswelle 104 durch eine teleskopierende oder einstellbare Keilwellenverbindung 109 verbunden ist. Das andere Ende der Antriebswelle 104, welches dem Kegelrad 102 gegenüberliegt, trägt ein Kegelrad 106, welches dauernd mit einem Kegelrad 108 kämmt, das an der Eingangswelle 16 befestigt ist. Daher wird der Reibkegel 94 mit hoher Geschwindigkeit direkt von der Eingangswelle 16 her durch eine Antriebsverbindung über die Kegelräder 108, 106, 102, 100 und 98 mit geringem Drehmoment angetrieben.

809808/0993

Der Reibkegel 94 liegt mit Reibschluß an einem axial kürzeren Reibkegel 110, der an einem Schlitten 112 drehbar gelagert ist. Der Reibkegel 110 ist um eine Achse drehbar» die in einem spitzen Winkel zur Drehachse des Reibkegels 94 liegt· Ein Kegelrad 114 mit Schrägverzahnung ist an den Reibkegel 110 angeschlossen und kämmt ständig mit einem entsprechenden Kegelrad 116, velches ebenfalls am Schlitten 112 gelagert ist. Das als Antriebsrad dienende Kegelrad 116 ist darüberhinaus drehfest an einer als Keilwelle ausgebildeten Vorgelegevelle oder Nebenwelle 118 gelagert und ist an dieser gemeinsam mit dem Schlitten 112 axial verschiebIieh. Der Schlitten 112 ist gleitbeweglich auf einer Schienenführung 120 gelagert, die an Gehäuse befestigt ist, und weist ein Innengewinde auf, welches in das Außengewinde einer Positionierspindel 124 eingreift, mittels der zwischen begrenzten Bndstellungen, die in Fig. 2 in ausgezogenen und gestrichelten Linien veranschaulicht sind, dem Reibkegel 110 eine axiale Längsbewegung entlang des Reibkegels 94 erteilt werden kann, um so das Übersetzungsverhältnis zu ändern. Ein Schneckenrad 126 ist hierzu mit der Positionierspindel 124 verbunden und kämmt mit einer Schnecke 128, die durch einen umsteuerbaren Elektromotor 130 angetrieben ist, der seinerseits der Übersetzungssteuerung 20 zugeordnet ist.

Vie ohne weiteres ersichtlich ist, überträgt die Eingangswelle 16 Drehmoment mit einem variablen übersetzungsverhältnis über die Reibkegel 94 und 110 auf die Keilwelle 118 des stufenlos verstellbaren Reibkegelgetriebes. Die Keilwelle 118 weist an ihrem Ende ein Kegelrad 132 auf, welches ständig mit einem Kegelrad 134 kämmt, welches drehbar an der Antriebswelle 104 gelagert ist. Das Kegelrad 134 ist mit einem Ringrad 136 des Drehmomentensteuergetriebes 44 verbunden, welches Planeten— räder 138 aufweist, die mit dem Ringrad 136 und (fern Sonnenrad 140, welches auf der Antriebswelle 104 befestigt ist, ständig kämmen. Die Planetenräder 138 sind drehbar an einem Planetenradtrager

809806/0993

gelagert, dessen äußere Verzahnung 144 mit einem Getrieberad 146 kämmt, welches drehbar um eine feste Achse gelagert ist. Das Getrieberad 146 ist mit einem Kegelrad 148 verbunden, velches wiederum mit einem Kegelrad 150 kämmt, welches seinerseits an dem Planetenradträger 52 des Planetengetriebes 46 befestigt ist. Auf diese Weise wird mittels des Drehmomentensteuergetriebes 44 das an der Eingangswelle 16 mit hoher Drehgeschwindigkeit eingeleitete Drehmoment als Punktion der Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle 16 vermindert, um ein vergleichsweise geringes Drehmoment mit einer durch das Reibkegelgetriebe 42 gesteuerten, variablen Drehgeschwindigkeit den Planetengetrieben 46 und 66 des Drehmomentübertragungsgetriebes 40 zuzuführen·

Die Reibkegel 94 und 110 der stufenlos verstellbaren Reibgetriebeanordnung 42 haben Reiboberflächen 154 und 156 (vgl. auch Fig. 9), die im wesentlichen dieselbe Neigung zu den jeweils zugehörigen Drehachsen aufweisen* Die aneinanderliegenden Oberflächen der Reibkegel 94 und 110 werden dabei für alle Positionen des Reibkegels 110 mittels einer Spannungssteuervorrichtung 152 in gegenseitiger Anlage gehalten,wie dies aus den Fig. 2 und 6 näher ersichtlich ist. Der Reibkegel 110 ist darüberhinaus mit einer Oberflächenkrünaung an seiner Anlagereibfläche 156 versehen, wie dies im einzelnen aus Fig. 9 ersichtlich ist. Als Ergebnis dieser Oberflächenkrümmung, die der Schwenkverlagerung des Reibkegels 94 zugeordnet ist, wird durch schlupfbedingter Reibungsverschleiß auf ein Minimum reduziert und wird das Drehmoment bei allen Übersetzungsverhältnissen im Betriebsbereich der Reibkegelanordnung 42 mit hohem Wirkungsgrad übertragen. Daher kann der Betriebsübersetzungsbereich des Getriebes beispielsweise zwischen einem Untersetzungsverhältnis von 5:1 und 1:1 im Rückwärtsgang bis zur Neutralstellung und bis zu 1:1 bei direktem Antrieb im Vorwärtsgang gewählt werden.

809608/0993

Die Reibfläche des Reibkegels 94 liegt am Reibkegel 110 entlang einer Berührungslinie 154 an, die in Abhängigkeit von der Bewegung des Reibkegels 110 unter der Federbelastung des von der Vorrichtung 152 ausgeübten Anlagedruckes mit dem Reibkegel 94 verlagert vird. Die Krümmung der Reiboberfläche 156 des Reibkegels 110 veicht derart von der Hauptneigung oder Hauptanstellung des Reibkegels ab, daß diese Krümmung in allen Schwenkpositionen des Reibkegels 94 tangential zur Berührungslinie 154 liegt* Die feste Position der Schwenkwelle 92 kann über die teleskopierende Keilwellenverbindung 109 exakt so eingestellt werden, daß eine Anpassung an die gewählte Krümmung der Oberfläche 156 des Reibkegels 110 bezüglich der Feder- und Hebeleinstellungen für die Vorrichtung 152 erzielt wird. Die Berührungsstelle des Reibkegels 110 verschiebt sich daher, um jeglichen Fehler zu korrigieren, der mit Rücksicht auf die Schwenk Verlagerung des Reibkegels 94 bei einer Bewegung des Reibkegels 110 zwischen den einander gegenüberliegenden Endstellungen, wie sie in Fig. 2 mit ausgezogenen und gestrichelten Linien veranschaulicht sind, eingeführt würde. Die Bewegung des Reibkegels 110 zwischen diesen Endstellungen ändert das Übersetzungsverhältnis des Reibschlußgetriebes 42 gemäß dem Verhältnis der Kegeldurchmesser in einer Ebene, welche sich durch die Berührungsstelle 157 zwischen den Reibkegeln erstreckt, wie dies in Fig. 9 veranschaulicht ist. Die Verschiebung dieses Berührungspunktes an der Oberfläche des Reibkegels 110 infolge von dessen OberflächenkrUmmung vermindert Schlupf und führt zu einer linearen Zuordnung der Bewegung der Reibkegel 110 und 94 trotz der natürlichen Tendenz solcher stufenlos verstellbarer Reibgetriebe zu Abweichungen von einer solchen linearen Beziehung oder Zuordnung.

In Fig. 7 ist die lineare oder proportionale Zuordnung durch die Kurve 158 zwischen den Endstellungen des Reibkegels 110, die auf der Abszisse 160 aufgetragen sind, und der Ausgangsgeschwindigkeit des stufenlos verstellbaren Reibkegelgetriebes

809808/0933

veranschaulicht, die auf der Ordinate 162 aufgetragen ist· Die Stellung des Reibkegels 110 entspricht einem Drehmomentüberset zungs verhältnis, velches für jede Stellung des Reibkegels 110 erzielt vird und auf der zveiten Abszisse 164 in Fig. 7 aufgetragen ist. In einer Stellung des Reibkegels 110, in der die Linie 166 die Abszissen 160 und 164 schneidet, ist der Anlagefederdruck, der durch die Kurve 168 veranschaulicht ist, auf einem Minimum 170. Dieser minimale Federdruck entspricht der Neutralstellung des Getriebes, vie dies nachfolgend noch näher erläutert vird und anhand der zveiten Abszisse 164 deutlich vird· Die Darstellung in Fig. 7 veranschaulicht auch eine Kurve 172, velche die Winkeländerung der Berührungslinie 154 des Reibkegels 94 veranschaulicht.

Der durch die Spannungssteuervorrichtung 152 erzeugte Anlagedruck ändert sich entsprechend der Kurve 168, derart, daß ein Minimum oder praktisch kein Druck in der Neutralstellung des Reibkegels 110 erzeugt vird. Die Vorrichtung 152 veist eine Blattfeder 174 auf, die in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise mit einer Mehrzahl von Rastvertiefungen 176 an ihrer Oberseite versehen ist. Eine der RastVertiefungen 176 nimmt eine federnd angedrückte Kugel 178 auf, die einer einstellbaren Spannvorrichtung 180 zugeordnet ist. Die Spannvorrichtung 180 veist einen Gevindezapfen 182 auf, der im Gehäuse 88 durch eine Gevindebohrung 184 einstellbar gehalten ist, um die Kugel 178 in der entsprechenden Rastvertiefung 176 der Feder 174 mit einer einstellbaren Spannung zu halten, velche die Anlagedruckkraft ergibt. Die einstellbare Spannung der Feder 174 vird auf das Schvenkgestell 90 übertragen, in dem der Reibkegel 94 gelagert ist. Hierzu ist ein Druckstück 188 an einem Ende der Feder 174 vorgesehen, velche in eine Lagerausnehmung 190 des Gestells 90 eingreift. Ein Lagerstück 192 am anderen Ende der Feder ist in einer Federstütze 194 gelagert, velche in axialer Richtung bezüglich einer Einstell-

809808/0933

schraube 196 einstellbar ist, die in die Federstütze 194 eingeschraubt ist. Die Einstellschraube 196 ist durch Räder 198 und 200 in der aus Fig. 2 ersichtlichen Veise mit einer Antriebswelle 202 verbunden, die ihrerseits über ein Schneckengetriebe 204 mit der Positionierspindel 124 verbunden ist, mit der dem den Reibkegel 110 lagernden Schlitten 112 die Einstellbevegung erteilt vird.

Vie die vorstehende Erläuterung der Spannungssteuereinrichtung 152 ohne weiteres veranschaulicht, vird die Federstütze 194 automatisch bei Drehung der Positionierspindel 124 verstellt, velche andererseits gleichzeitig die Bewegung des Reibkegels 110 und damit die Änderung des Übersetzungsverhältnisses im Reibgetriebe 42 herbeiführt. Eine solche Verschiebung der Federstutze 194 verschiebt entsprechend den Federangriffspunkt und damit die auf das Schwenkgestell 90 wirkende Federspannung· Auf diese Veise vird der Anpreßfederdruck gemäß der Xurve 168 in Fig. 7 automatisch geändert. Bei einer Änderung der Lage des Schraubbolzens 182 ändert sich das Hebelverhältnis zvischen dem Schwenkgestell 90 und der Federstutze 194, so daß eine Anpassung an unterschiedliche Anforderungen der Drehmomentübertragung erfolgen kann· Durch Vahl unterschiedlicher Federcharakteristiken für die Blattfeder 174 und durch axiale Einstellung des Schraubbolzens kann darUberhinaus der Verlauf der Anpreßdruckkurve 168 beeinflußt werden, um unterschiedlichen Belastungsanforderungen Rechnung zu tragen·

Vie die vorstehende Beschreibung im einzelnen zeigt, ergibt sich für das in Fig. 8 schematisch insgesamt veranschaulichte Getriebe 12 ein Gesamtübersetzungsverhältnis R zwischen der Ausgangswelle 18 und der Eingangswelle 16 für jede gegebene Geschwindigkeit der Eingangswelle 16 gemäß der Gleichung:

R β A - Br.

809808/0993

Hierin ist r das stufenlos einstellbare Übersetzungsverhältnis des Reibgetriebes 42, während A und B Konstanten sind, die sich aus der relativen Zahl der Zähne im Getriebezug ergeben. Daraus ergibt sich ohne veiteres, daß das Gesamtübersetzungsverhältnis R zu Null ldrd und von Vorwärtsantrieb auf Rückwärtsantrieb wechselt, wenn der Wert von r das Ver-. hältnis a/B erreicht oder überschreitet, was der vorbestimmten Stellung des Reibkegels 110 entspricht, in der der Anlagedruck ein Minimum aufweist. Bei einer solchen Neutralstellung des Reibkegels 110 läuft das Getriebe daher leer und kann das Getriebe entweder in Vorwärtsgang oder in Rückwärtsgang weitergeschaltet werden, je nach dem, ob der Schlitten 112 entlang den Schienen 120 in der einen oder in der anderen Richtung aus dieser Neutralstellung verschoben wird. Da nur ein geringer Bruchteil des durch das Gesamtgetriebe übertragenen Drehmomentes durch den Getriebezweig übertragen wird, der die Reibkegel 110 und 94 des stufenlos einstellbaren Reibgetriebes 42 enthält, können Änderungen des Gesamtübersetzungsverhältnisses bei minimalem Verschleiß weich, effizient und präzise durchgeführt werden.

809808/0933

Claims

ι ■

r ■·- ^;! ;^:/ ; 17 947/8 60

JOoO II' ^:-' ■ ■> · ^r- K W

BALES-McCOIN RESEARCH INC., 4401, Montana, El Paso, Texas 79903 /USA

Patent- (Schutz)- Ansprüche

Stufenlos verstellbares Übersetzungsgetriebe mit einem Eingangselement und einem Ausgangselement, zwischen denen Drehmoment übertragbar ist, mit einem das Eingangselement und das Ausgangselement verbindenden Getriebezug mit einem stufenlos einstellbaren Reibgetriebe zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangselement, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibgetriebe (42) wenigstens zwei mit Reibschluß aneinander anliegende Reibkörper (94, 110) aufweist, und daß eine Anpreß-Steuervorrichtung (90, 174, 152, 204) an das Reibgetriebe (42) angeschlossen ist, welche auf die Reibkörper (94, 110) zur Ermöglichung der Drehmomentübertragung einen als Punktion des Übersetzungsverhältnisses änderbaren Anpreßdruck aufbringt.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßdruck-Steuervorrichtung (90, 174, 152, 204) einen solchen Anpreßdruck aufbringt, der bei einem Neutralwert des Übersetzungsverhältnisses zwischen Vorwärtsgang und Rückwärtsgang, in dem im wesentlichen kein Drehmoment an das Ausgangselement (18) abgegeben wird, einen minimalen Anpreßdruck erzeugt.
3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibgetriebe (42) ein Paar von verstellbaren Antriebsgliedern (94, 110) aufweist, deren Antriebs-Reibflächen (154, 156) im wesentlichen gleiche Neigung aufweisen.
4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibgetriebe (42) ein Antriebselement (108) für den Antrieb eines der Reibkörper (94) vom Eingangselement (16) aus aufweist.

809808/0993
5. Getriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Reibkörper (94) um eine feste Achse (92) schwenkbeweglich gelagert ist und der andere Reibkörper (110) an einem Schlitten (124 od. dgl.) unter Erzeugung der Schwenkbewegung gegenüber dem ersten Reibkörper beweglich gelagert ist, und daß die Reiboberfläche (156) des beweglichen Reibkörpers (110) eine Oberflächenkrümmung aufweist, welche tangentiale Anlage an die Reiboberfläche (154) des schwenkbeweglichen Reibkörpers (94) in jeder Momentanstellung in linearer Abhängigkeit von der Bewegung des beweglichen Reibkörpers (110) ergibt.
6· Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Reibkörper um eine Antriebsachse (96) beweglich ist, welche die feste Schwenkachse (92) schneidet.
7* Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßdruck-Steuervorrichtung eine die Reiboberflächen (154, 156) der Reibkörper (94, 110) in gegenseitige Anlage drückende Feder (174) und eine Vorrichtung (152) aufveist, welche zur Änderung der durch die Feder (174) aufgebrachten Spannung auf die ReI at i wer Schiebung der Reibkörper (94, 110) gegeneinander anspricht.
8. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßdruck-Steuervorrichtung eine an einem der Reibkörper (94) angreifende Feder (174), eine lageeinstellbare Abstützung (194) für die Feder (174) und Einstellorgane (204) aufweist, die in Abhängigkeit der Relativbewegung der Reibkörper (94, 110) zur Änderung des Abstützpunktes für die Feder und damit zur Änderung der Federspannung verlagerbar sind.
9· Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen einen der Reibkörper (94) mit dem Eingangselement (16) verbindenden Getriebezug (98, 100, 102, 106, 108), durch einen den anderen der Reibkörper (110) mit dem Ausgangselement (18)

809808/0993

verbindenden Getriebezug (132, 134, 136, 138, 142, 146, 147) und durch eine mit dem anderen der Reibkörper (110) zur Erzeugung von dessen Bewegung entlang des ersten Reibkörpers (94) zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Eingangselement (16) und dem Ausgangselement (18) verbundene Einstelleinrichtung (112, 124).
10. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit mindestens zvei Getriebezügen in der Getriebeverbindung zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibgetriebe (42) in einem der Getriebezüge zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses im zweiten Getriebe— zug angeordnet ist, wobei der zweite Getriebezug den Großteil des insgesamt übertragenen Drehmomentes überträgt.
11. Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Getriebezug eine Getriebeanordnung (40) mit einem vom Eingangselement (16) her angetriebenen ersten Eingangsglied (48) und einem mit dem Ausgangsglied (18) antriebsverbundenen Ausgangsglied (68) aufweist, sowie ein zweites Eingangsglied (150) aufweist, welches vom Reibgetriebe (42) her angetrieben ist, wobei das Übersetzungsverhältnis von der Drehgeschwindigkeit des zweiten Eingangsgliedes (150) abhängt.
12. Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Differentialgetriebe (40) vorgesehen ist.
13* Getriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Getriebezug durch das Differentialgetriebe (40) hindurch eine vorrichtung (62) zur Unterbrechung der Drehmomentübertragung des Differentialgetriebes (40) vorgesehen ist.
14. Getriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (40) ein Drehmomentübertragungs-Planetengetriebe (46) und ein Drehmomentsteuer-Planetengetriebe (44)

809808/0993

aufweist, vobei beide Planetengetriebe ein mit dem Eingangselement (16) antriebeverbundenes Eingangsrad (48 bzv. 140), ein angetriebenes Rad (54 bzw. 136) und einen Planetenradträger (52 bzv. 142) besitzen, und daß ein Getriebezug (146, 148, 150) zur Verbindung der Planetenradträger (52, 142) mit konstantem Übersetzungsverhältnis vorgesehen ist, vobei das. Eingangsrad (140) und das angetriebene Rad (136) des Drehmomentsteuer-Planetengetriebes (44) über das Reibgetriebe (42) miteinander verbunden sind.

809808/0993