DE3441618C2

DE3441618C2 - Getriebe mit stufenlos verstellbarem Übersetzungsverhältnis

Info

Publication number: DE3441618C2
Application number: DE3441618A
Authority: DE
Inventors: Forbes George De Brie Perry
Original assignee: British Technology Group Ltd
Current assignee: BTG International Ltd
Priority date: 1983-11-17
Filing date: 1984-11-14
Publication date: 1995-03-09
Anticipated expiration: 2004-11-15
Also published as: GB8330682D0; JPS60132164A; DE3441618A1; GB2149866B; US4691592A; GB2149866A

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit stufenlos verstell barem Übersetzungsverhältnis nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.

Ein solches Getriebe ist beispielsweise in Verbindung mit dem Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs zur Übertragung der An triebsdrehbewegung zwischen dem Motor und den Antriebsrädern einsetzbar.

Zunächst seien kurz die beiden Betriebszustände erläutert, in denen ein solches Getriebe arbeiten kann:
Zunächst sei angenommen, daß das Getriebe sich im ersten Be triebszustand befindet, in dem die Bremse ein- und die Kupplung ausgerückt ist, und das Eingangsglied vom Antriebsmo tor mit konstanter Drehzahl angetrieben wird, wobei die Über setzungsverhältnis-Verstellbaugruppe in ihrer einen Extrem stellung eingestellt ist. Das Abtriebsglied des Gesamtgetrie bes dreht sich dann typischerweise in Rückwärtsrichtung mit maximaler Rückwärtsdrehzahl. Wird nun die Verstellbaugruppe in Richtung auf ihre entgegengesetzte Extremstellung ver stellt, nimmt die Drehzahl des Gesamtgetriebeabtriebsglieds fortschreitend ab, bis sich in einer Zwischenstellung ein Zustand einstellt, bei welchem die Abtriebsdrehzahl Null ist. Diese Einstellung des Getriebes (beim in Eingriff befind lichen Getriebe) wird als Leerlaufübersetzungseinstellung bezeichnet. Wird dann die Einstellung der Verstellbaugruppe weiter in Richtung zur anderen Extremstellung hin verändert, beginnt das Gesamtgetriebeabtriebsglied, sich mit zunehmender Drehzahl in Vorwärtsrichtung zu drehen.

Wenn dann nach Umschalten des Getriebes in den zweiten Be triebszustand, in dem die Bremse aus- und die Kupplung eingerückt ist, die Einstellung der Verstellbaugruppe fort schreitend wieder zurück in Richtung zur ersteren Extrem stellung hin verstellt wird, verbleibt das Abtriebsglied des Gesamtgetriebes in Vorwärtsdrehrichtung und seine Drehzahl erhöht sich stetig bis zur maximalen Vorwärtsdrehzahl.

Die Verstellbaugruppe kann insbesondere der Toroidreibrad- Bauart angehören, wie sie beispielsweise in der GB-PS-1 078 791 beschrieben ist. Danach weist die Verstell baugruppe eine vom Antriebsmotor angetriebene Eingangsscheibe auf, die an ihrer einen Stirnfläche eine koaxiale Toroid lauffläche aufweist. Dieser gegenüber steht eine ebenfalls mit einer Toroidlauffläche versehene koaxiale Abtriebs scheibe, und die beiden Toroidlaufflächen bilden Teile eines einzigen gedachten Torus. Zwischen Eingangsscheibe und Ab triebsscheibe erfolgt die Drehmomentübertragung über eine Gruppe von Reibrollen, die so angeordnet sind, daß sie mit ihren Mittelpunkten auf der kreisförmigen Torusmittelline umlaufen und mit ihren eigenen Drehachsen die gemeinsame Drehachse der beiden Scheiben schneiden. Durch Veränderung der Einstellung der Rollen derart, daß ihre Mittelpunkte zwar weiter auf der kreisförmigen Torusmittellinie verbleiben, ihre eigenen Drehachsen jedoch so verschwenkt werden, daß ihr Schnittpunkt mit der Drehachse der Scheiben zu einem anderen Punkt wandert, wird das Drehzahlverhältnis zwischen Eingangs scheibe und Abtriebsscheibe und folglich das Übersetzungs verhältnis des Getriebes insgesamt verändert.

Aus der DE-OS 29 25 268 ist ein stufenlos verstellbares Ge triebe mit einer Drehzahlübersetzungs-Verstellbaugruppe und einer zweiten Hauptbaugruppe bekannt, das mit dem Getriebe nach der vorliegenden Erfindung insoweit übereinstimmt, als ebenfalls das Eingangsglied der Verstellbaugruppe mit dem An triebsmotor kuppelbar ist, die zweite Hauptbaugruppe zwei Planetengetriebe umfaßt, wobei das Sonnenrad des einen Pla netengetriebes mit dem Eingangsglied der Verstellbaugruppe und das Sonnenrad des anderen Planetengetriebes mit dem Ab triebsglied der Verstellbaugruppe verbunden ist, der Pla netenradträger des einen Planetengetriebes gegenüber dem Ge häuse festlegbar ist (nämlich über eine in einer Richtung wirkende Klinkenbremse), und eine ein- und ausrückbare Kupp lung zwischen dem Abtriebsglied der Verstellbaugruppe und dem mit dem Abtriebsglied des Gesamtgetriebes verbundenen Glied des anderen Planetengetriebes vorhanden ist. Bei dem be kannten Getriebe ist der Planetenradträger des zweiten Pla netengetriebes mit dem Abtriebsglied des Gesamtgetriebes ver bunden, und die Ringräder der beiden Planetengetriebe sind miteinander verbunden.

Ein Getriebe nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs ist aus der nicht vorveröffentlichten EP-A-0 120 636 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungs gemäßen Getriebe den die Verstellbaugruppe mit dem Gesamtge triebeabtriebsglied verbindenden Mechanismus konstruktiv so aufzubauen, daß der die Vorteile verhältnismäßig niedriger Drehzahlen der wesentlichen Getriebeelemente bei einer kurzen axialen Baulänge aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Patentan spruch angegebene Anordnung gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach stehend unter Bezugnahme auf die anliegende schematische Zeichnung näher beschrieben, die einen Axialschnitt durch ein Getriebe nach der Erfindung zeigt.

Die Zeichnung zeigt einen Teil eines Automobilantriebs mit Rahmen- und Gehäuseteilen 1, 2, die ein Differential getriebe lagern, das über eine Vorgelegewelle 4 und einen Zahnriemen 5 mit einem Ringrad 6 verbunden ist, welches das Abtriebsglied des erfindungsgemäßen Getriebes bildet. Die Getriebeeingangswelle 7 wird im Betrieb von einem nicht dargestellten Antriebsmotor, der das Antriebsdreh moment auf ein an der Eingangswelle 7 gebildetes Eingangs ritzel 8 überträgt, mit einer Eingangsdrehzahl 1 gedreht. Mit der Eingangswelle 7 ist die Eingangsscheibe 9 einer Toroidlaufbahn-Verstellbaugruppe 10 verkeilt, deren ent sprechende Abtriebsscheibe 11 frei um die Welle drehbar ist, und die beiden einander zugewandten Stirnflächen 12 und 13 dieser beiden Scheiben bilden Teilflächen der Oberfläche eines gedachten Torus mit einem Mittellinien kreis 14. Eine Gruppe von drei Rollen 16 an sich bekannter Bauart ist in einem nur angedeuteten Sternrahmen angeordnet, und die Linien 16a und 16b deuten die beiden Extrem stellungen an, in welche jede der Rollen 16 mittels eines Mechanismus an sich bekannter Bauart eingestellt werden kann, der an sich keinen Teil der Erfindung bildet, um das Übersetzungsverhältnis der Baugruppe 10 zu verändern. Dabei deutet die Linie 16a eine Extremstellung an, in welcher die Drehzahl der Abtriebsscheibe 11 mit Bezug auf diejenige der Eingangsscheibe 9 einen Minimalwert hat, und die Linie 16b deutet die andere Extremstellung an, in welcher die Drehzahl der Abtriebsscheibe 11 mit Bezug auf diejenige der Eingangsscheibe 9 einen Maximalwert hat.

Die Welle 7 ist mit dem Sonnenrad 17 eines Planeten getriebes verkeilt, das nachstehend als Umkehrplaneten getriebe ER bezeichnet wird. Der Planetenradträger 18 von ER ist über eine Hülse 19 und eine Bremse 20 mit dem Gehäuse 2 verbunden. Das Ringrad 21 von ER ist über eine Hülse 22 mit dem Planetenradträger 23 eines zweiten Planetengetriebes verbunden, das nachstehend als Misch planetengetriebe EM bezeichnet wird. Das Sonnenrad 24 dieses Planetengetriebes ist auf einem Lager 25 frei um die Welle 7 drehbar und ist über ein Bauteil 26 mit der Abtriebsscheibe 11 verbunden, die außerdem über eine Kupplung 27 und ein abgestuftes rohrförmiges Bauteil 28 direkt mit dem Abtriebsglied 6 des Getriebes verbunden ist. Außerdem ist das Bauteil 28 mit dem Ringrad 29 von EM verkeilt.

Wenn das Getriebe in seinem ersten Betriebszustand arbeitet, ist die Bremse 20 eingekuppelt und die Kupplung 27 ausgekuppelt. Der Betätigungsmechanismus der Kupplung und der Bremse sind nicht dargestellt, aber an sich bekannt. Der Planetenradträger 18 des Planetengetriebes ER ist daher bezüglich des Gestells festgelegt. Das Planetengetriebe ER erhält die Eingangsdrehbewegung 1 von der Welle 7 über das Sonnenrad 17. Die Ausgangsdrehbewegung von ER wird über das Ringrad 21 und die Hülse 22 auf den Planetenradträger 23 des Planetengetriebes EM übertragen, das außerdem eine Eingangsdrehbewegung V von der Abtriebsscheibe 11 über das Bauteil 26 und das Sonnenrad 24 erhält. Die Ausgangs drehbewegung des Planetengetriebes EM wird über das Ring rad 29 auf das Bauteil 28 und so auf das Abtriebsglied 6 des Getriebes und über den Zahnriemen 5 und die Vorlege welle 4 auf das Differentialgetriebe 3 übertragen.

Während dieses ersten Betriebszustands, wenn die Rollen fortschreitend aus ihrer einen Extremstellung 16b in die andere Extremstellung 16a verstellt werden, erfolgt die fortschreitende Änderung des Drehzahlverhältnisses I/V derart, daß die Drehbewegung des Abtriebsglieds 6, die beim maximalen Drehzahlwert beginnt, fortschreitend auf Null abfällt wird dann die Drehrichtung ändert und schließlich einen bestimmten Vorwärtsdrehzahlwert erreicht, wenn die Rollen 16 die Stellung 16a erreichen. Unter Anwendung an sich bekannter Kriterien sind die Charakte ristiken der Planetengetriebe ER und EM und ihrer mit einander in Beziehung stehenden Einzelelemente vorzugs weise so gewählt, daß an dieser Stelle die Bremse 20 gelöst und gleichzeitig die Kupplung 17 eingekuppelt wird, so daß EM und ER nunmehr leer mitlaufen und das Antriebs drehmoment von der Abtriebsscheibe 11 über die Kupplung 27 und das Bauteil 28 unmittelbar auf das Getriebeabtriebs glied 6 übertragen wird, wobei hierbei keine Änderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses des Getriebes und daher keine plötzliche Drehzahländerung des Getriebe abtriebsglieds 6 erfolgt. Eine solche Änderung wird bekanntermaßen, wie schon erwähnt, als Synchronumschaltung in den zweiten Betriebszustand bezeichnet, während dessen eine Rückwärtsverstellung der Rollen 16 aus ihrer zweiten Extremstellung 16a in ihrer ursprüngliche Extremstellung 16b eine ständige Zunahme der Vorwärtsdrehzahl des Getriebe abtriebsglieds 6 bewirkt.

Claims

Getriebe mit stufenlos verstellbarem Übersetzungsverhältnis, das in zwei Betriebszuständen arbeiten kann und zwei Haupt baugruppen aufweist, mit folgender Anordnung:
- - die erste Hauptbaugruppe weist eine Drehzahlübersetzungs- Verstellbaugruppe (10) mit einem mit einem Antriebsmotor verbindbaren Eingangsglied (12) und einem Abtriebsglied (11) auf,
- - die zweite Hauptbaugruppe umfaßt zwei Planetengetriebe (ER, EM),
- - das Sonnenrad (17) des ersten Planetengetriebes (ER) ist mit dem Eingangsglied (12) der Verstellbaugruppe und das Sonnen rad (24) des zweiten Planetengetriebes (EM) mit dem Abtriebs glied (11) der Verstellbaugruppe (10) verbunden,
- - der Planetenradträger (18) des ersten Planetengetriebes (ER) ist mit Bezug auf das Gehäuse (2) mittels einer ein- und ausrückbaren Bremse (20) festlegbar,
- - das Ringrad (21) des ersten Planetengetriebes (ER) ist mit dem Planetenradträger (23) des zweiten Planetengetriebes (EM) verbunden,
- - das Ringrad (29) des zweiten Planetengetriebes (EM) ist mit dem Abtriebsglied (6) des Gesamtgetriebes verbunden und das Gesamtgetriebeabtriebsglied (6) ist außerdem über eine ein- und ausrückbare Kupplung (27) mit dem Abtriebsglied (11) der Verstellbaugruppe verbunden,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gesamtgetriebeabtriebsglied (6) als Ringrad ausgebil det ist und die Kupplung (27) zwischen dem Gesamtgetriebeab triebsglied (6) und dem Abtriebsglied (11) der Verstellbau gruppe (10) radial außerhalb der beiden Planetengetriebe (ER, EM) liegt, und daß die Bremse (20) zwischen dem Planetenrad träger (18) des ersten Planetengetriebes (ER) und dem Gehäuse (2) durch das Innere des das Gesamtgetriebeabtriebsglied (6) bildenden Ringrads hindurch mit dem Planetenradträger (18) des ersten Planetengetriebes (ER) zusammenwirkt.