DE3441618C2 - Getriebe mit stufenlos verstellbarem Übersetzungsverhältnis - Google Patents
Getriebe mit stufenlos verstellbarem ÜbersetzungsverhältnisInfo
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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.
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 (2)
- 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.
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