DE3621089A1 - Kraftuebertragungseinrichtung fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents
Kraftuebertragungseinrichtung fuer ein kraftfahrzeugInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftübertragungseinrichtung für
ein Kraftfahrzeug und insbesondere eine solche Kraftübertragungseinrichtung
für ein Kraftfahrzeug, welche die Leistung von einer Antriebsquelle
auf ein Differentialgetriebe überträgt und mit einem variablen Keilriemengetriebe
versehen ist.
Herkömmlicherweise wurde bisher eine Kraftübertragungseinrichtung für ein
Kraftfahrzeug vorgeschlagen, die mit einem variablen Keilriemengetriebe
versehen ist, das eine treibende Scheibe, eine getriebene Scheibe und einen
endlosen Keilriemen aufweist, der über die treibende und getriebene
Scheibe hinwegläuft, wobei zum stufenlosen Ändern des Getriebe-Übersetzungsverhältnisses
jede Scheibe ihren wirksamen Scheibendurchmesser ändert.
Das auf die oben erwähnte Weise aufgebaute variable Riemengetriebe ist in
seinem Kraftübertragungs-Wirkungsgrad gegenüber einem herkömmlichen Zahnrad-
Übertragungssystem unterlegen.
Um das obige Problem zu lösen, wurde bespielsweise, wie in der JP-OS Sho
58-28 046 offenbart, eine Kraftübertragungseinrichtung vorgeschlagen, die
zwischen einer Eingangswelle, die mit einer Antriebsquelle verbunden
ist, und einer Ausgangswelle mit dem stufenlos
variablen Keilriemengetriebe und einem Zahnrad-Schaltgetriebe
versehen ist, das parallel hierzu angeordnet
ist, so daß die Leistung durch das stufenlos variable
Riemengetriebe bei einer Drehzahländerung im niedrigen
Bereich und durch das Zahnradgetriebe bei einer Drehzahländerung
im hohen Bereich übertragen wird, wobei der Kraftübertragungs-Wirkungsgrad
bei der Drehzahländerung im hohen Bereich für die meiste
Laufzeit verbessert wird, um die Lebensdauer des Riemens
zu verlängern.
Das herkömmliche Zahnradgetriebe weist ein Direktantriebszahnrad
auf, das in Bezug auf die Eingangswelle
fest vorgesehen ist, ein Zwischenzahnrad, das mit dem
Direktantriebszahnrad verbunden ist, und ein angetriebenes
Zahnrad, das auf die Ausgangswelle aufgeschoben
ist und mit dem Zwischenzahnrad in Eingriff bringbar
ist. Wenn die Leistung von der Antriebsquelle auf ein
Differentialgetriebe durch das Zahnradgetriebe (nachfolgend
als Direktantrieb bezeichnet) übertragen wird,
dann wird die Leistung von der Eingangswelle auf das
Differentialgetriebe durch das Direktantrieb-Antriebszahnrad
das Zwischenzahnrad, das angetriebene Zahnrad,
ein Haupt-Antriebszahnrad, das an der Ausgangswelle
vorgesehen ist, und ein Vorgelege-Antriebszahnrad übertragen.
Dementsprechend wird die Kraftübertragung durch den
Direktantrieb in vier Stufen durchgeführt, so daß ein
Leistungsverlust während der Kraftübertragung von der
Eingangswelle zum Differentialgetriebe zunimmt und
die Anzahl von Wellen und Zahnrädern zunimmt, wobei
dahingehend ein Problem erzeugt wird, daß die Kraftübertragungseinrichtung
im Aufbau kompliziert und in
der Abmessung groß ist.
Inzwischen wurde die herkömmliche Kraftübertragungseinrichtung
an der Ausgangswelle mit einem Vorwärts-
Zahnrad und einem Rückwärts-Zahnrad versehen, welche
wahlweise mit der Ausgangswelle durch einen Schaltmechanismus
zusammengekuppelt werden, wobei das Vorwärts-
Zahnrad in ein nur für vorwärts eingerichtetes
Vorgelegezahnrad an einer Vorgelegewelle eingreift, die
parallel zur Ausgangswelle vorgesehen ist, und das Rückwärts-
Zahnrad in ein nur für rückwärts vorgesehenes
Vorgelegezahnrad an der Vorgelegewelle über ein Zwischenzahnrad
auf einer Zwischenwelle eingreift, die
parallel zur Ausgangswelle vorgesehen ist.
Somit sind an der Vorgelegewelle das nur für vorwärts
eingerichtete Vorgelegezahnrad und das nur für rückwärts
eingerichtete Vorgelegezahnrad vorgesehen, die
jeweils einen größeren Durchmesser aufweisen, wobei
diese Zahnräder einen großen Raum für die Anordnung
einnehmen und die gesamte Einrichtung ebenfalls eine
große Baugröße aufweist.
Außerdem ist die Zähnezahl des Zwischenzahnrades unerheblich
für das Untersetzungsverhältnis, so daß das
Untersetzungsverhältnis während der Rückwärtsfahrt
lediglich von der Zähnezahl des Rückwärts-Zahnrades
und des nur für rückwärts vorgesehenen Vorgelegezahnrads
abhängt, wobei dahingehend ein Problem erzeugt
wird, daß der Freiheitsgrad in der Konstruktion zum
Einstellen des Untersetzungsverhältnisses in diesem
Maße eingeschränkt ist.
Das variable Riemengetriebe wird auch eine Änderung
im Drehzahl-Änderungsverhältnis bei der obersten
Drehzahl infolge einer Änderung der Länge des Riemens
oder der axialen Länge der Riemen-Berührungsfläche an
jeder Riemenscheibe, Abnutzung in der Seitenfläche
des Riemens im Laufe der Zeit oder eine Längung des
Riemens erzeugen, wenn dieser einer Arbeitsbelastung
ausgesetzt ist.
Somit gibt es manche Fälle, in denen ein Drehzahländerungsverhältnis
während des Direktantriebs niedriger
ist als das Drehzahländerungsverhältnis bei der
obersten Drehzahl während des Riemenantriebs, in anderen
Worten, die Antriebsgeschwindigkeit ist während
des Direktantriebes höher als die oberste Geschwindigkeit
während des Riemenantriebs. Als Ergebnis wird
dahingehend ein Problem erzeugt, daß, wenn vom Direktantrieb
auf den Riementrieb umgeschaltet wird, ein
Stoß auftritt.
Es ist ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine
Kraftübertragungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
vorzusehen, welches die Anzahl von Getriebe-Eingriffsstufen
während des Direktantriebs verringert, um hierdurch
einen Leistungsverlust zu verringern, und auch
die Anzahl von Wellen und Zahnrädern verringert, jedoch
hierbei im Aufbau einfach ist und eine kleine Abmessung
aufweist. Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine
Kraftübertragungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
vorzusehen, bei welcher der Raum für die Zahnradanordnung
verkleinerbar ist und welches frei vom Untersetzungsverhältnis
während der Rückwärtsfahrt einstellbar
ist, und zwar ungeachtet vom Rückwärts-Zahnrad und
Vorlegezahnrad, wobei der Freiheitsgrad für die Konstruktion
verbessert wird. Ein noch anderes Ziel der
Erfindung ist es, eine Kraftübertragungseinrichtung
für ein Kraftfahrzeug vorzusehen, welche das glatte,
gegenseitige Umschalten zwischen Direktantrieb und
Riementrieb ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Kraftübertragungseinrichtung für
ein Kraftfahrzeug ist mit einer Eingangswelle zur Aufnahme
der Leistung von einer Antriebsquelle versehen,
einer Ausgangswelle, die parallel zur Eingangswelle
angeordnet ist und ein Ausgangszahnrad aufweist, und
einem variablen Riemengetriebe, welches zwischen der
Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordnet ist, wobei
die Kraft von der Ausgangswelle auf ein Differentialgetriebe
übertragen wird, und es ist dadurch gekennzeichnet,
daß man ein Direktantriebszahnrad an der
Eingangswelle vorsieht, einen Schaltmechanismus, um
die Leistung von der Eingangswelle wahlweise auf einen
variablen Riementrieb oder das Zahnrad für den Direktantrieb
zu übertragen und ein Vorgelegewelle, welche parallel zur
Ausgangswelle angeordnet ist und ein Antriebszahnrad
aufweist, um die Leistung auf das Differentialgetriebe
zu übertragen, sowie ein Vorgelegezahnrad, welches an
der Vorgelegewelle vorgesehen ist, so daß das Vorgelegezahnrad
mit dem Direktantriebszahnrad und dem Ausgangszahnrad
in Eingriff steht.
Dementsprechend kann die Kraftübertragungseinrichtung
der vorliegenden Erfindung, die es dem Direktantriebszahnrad
ermöglicht, unmittelbar mit dem Vorgelegezahnrad
in Eingriff zu treten, welches mit dem Ausgangszahnrad
in Eingriff bringbar ist, die Leistung von der
Eingangswelle während des Direktantriebs auf das Differentialgetriebe
über das Direktantriebszahnrad, das
Vorgelegezahnrad und das Antriebszahnrad übertragen.
In anderen Worten, das Direktantriebszahnrad überträgt
die Leistung auf das Differentialgetriebe in zwei
Stufen, so daß der Leistungsverlust in hohem Umfang
verringerbar ist, verglichen mit dem herkömmlichen
Beispiel, und außerdem tritt das Vorgelegezahnrad auch
in Eingriff mit dem Ausgangszahnrad und wird sowohl
für den Riementrieb als auch den Direktantrieb verwendet,
so daß die Anzahl von Wellen und Zahnrädern
auf ein Mindestmaß verringert ist, verglichen mit dem
herkömmlichen Beispiel, wobei es der Kraftübertragungseinrichtung
ermöglicht wird, im Aufbau einfach
und in der Abmessung klein zu sein.
Die Kraftübertragungseinrichtung der vorliegenden Erfindung
ist ferner mit einem Vorwärtszahnrad, einem
Rückwärtszahnrad, einem Vorwärts- und Rückwärts-Schaltmechanismus,
um diese Zahnräder wahlweise mit der Ausgangswelle
zu verbinden, und einer Zwischenwelle versehen,
die ein erstes Zwischenzahnrad und ein zweites
Zwischenzahnrad aufweist, wobei das Vorwärtszahnrad und
das zweite Zwischenzahnrad mit dem Vorgelegezahnrad an
der Vorgelegewelle gemeinsam mit dem Direktantriebszahnrad
in Eingriff stehen.
Somit besteht kein Erfordernis, an der Zwischenwelle
ein nur für vorwärts vorgesehenes Vorgelegezahnrad
und ein nur für rückwärts vorgesehenes Vorgelegezahnrad
vorzusehen, wie es herkömmlich ist, so daß der Raum
zur Anordnung der Zahnräder in diesem Maße verringert
ist, wobei eine Miniaturisierung der Einrichtung ermöglicht
ist, und das erste und zweite Zwischenzahnrad
können in gewünschter Weise das Untersetzungsverhältnis
festsetzen, wenn das Kraftfahrzeug rückwärts fährt,
wobei der Freiheitsgrad für die Konstruktion in diesem
Maße verbessert wird.
Bei dem obigen Aufbau der vorliegenden Erfindung wird
ein Drehzahl-Änderungsverhältnis, wenn das Direktantriebszahnrad
gewählt ist, so festgesetzt, daß die
Drehzahl des Direktantriebs niedriger ist als die oberste
Drehzahl durch den variablen Riementrieb, und zwar
ist bevorzugt das Drehzahländerungsverhältnis bei oberster
Drehzahl durch den variablen Riementrieb auf das
0,8- bis 1,0-fache des Drehzahländerungsverhältnisses
während des Direktantriebs festgesetzt.
Somit werden selbst dann, wenn eine Änderung im Drehzahländerungsverhältnis
bei der obersten Drehzahl während
des Riemenantriebs durch den variablen Riementrieb auftritt,
der Riemenantrieb und der Direktantrieb glatt
aufeinander umgeschaltet, ohne daß ein Stoß auftritt.
Die obigen und anderen Ziele, Merkmale und Vorzüge der
Erfindung werden aus der Lektüre der nachfolgenden, detaillierten
Beschreibung und der Zeichnungen noch deutlicher
ersichtlich.
In der Zeichnung ist:
Fig. 1 die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Kraftübertragungseinrichtung,
Fig. 2 eine Seitenansicht, die die Zahnradanordnung
im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 zeigt,
Fig. 3 die abgewickelte Ansicht eines Schnitts, die
den Gesamtaufbau des teilweise modifizierten
Ausführungsbeispiels der Fig. 1 zeigt, und
Fig. 4 ein Diagramm, das die Zuordnung des Drehzahländerungsverhältnisses
zwischen dem Direktantrieb
und dem Riementrieb zeigt.
Fig. 1 ist die schematische Ansicht des Ausführungsbeispiels
der Erfindung zu deren besserem Verständnis, und
dessen konkreter Aufbau ist in Fig. 3 gezeigt, in welcher
die in Fig. 1 gezeigte Strömungsmittelkupplung weggelassen
ist.
In Fig. 1 ist der Deckel 2 einer Strömungsmittelkupplung
mit dem Ende einer Kubelwelle 1 verbunden, die an der
Antriebsquelle vorgesehen ist, welche hauptsächlich
einen Verbrennungsmotor aufweist, wobei der Deckel 2
der Strömungsmittelkupplung in seinem Inneren eine
Pumpe 3, eine Turbine 4 und eine Fliebkraft-Sperrkupplungseinrichtung
5 aufweist, und zwar in drehbarer
Zuordnung.
Es wird somit die Leistung von der Kurbelwelle 1 durch
die Strömungsmittelkupplung 2 oder die Sperrkupplungseinrichtung
5 an eine Eingangswelle 6 übertragen, die
mit der Turbine 4 gekoppelt ist.
Die Eingangswelle 6 ist, wie in Fig. 3 gezeigt, an
einem Zwischenabschnitt so aufgetrennt, daß eine
Sekundär-Eingangswelle 6 b mit einer Primär-Eingangswelle
6 a über ein Schwungrad 11 und einen Torsionsdämpfer
12 zusammengekuppelt ist.
Eine Ölpumpe 14, die von der Sekundär-Eingangswelle 6 b
angetrieben wird, ist hieran angeordnet, die Kupplungstrommel
16 einer Naß-Direktantriebs-Kupplungseinrichtung
15 steht in Längsnutverbindung mit der Eingangswelle 6 b,
und eine Kupplungsnabe 17 an der Kupplungseinrichtung
15 ist an ein Direktantriebszahnrad 18 angekoppelt,
welches drehbar an der Eingangswelle 6 b getragen ist.
Die Kupplungseinrichtung 15 bildet einen Schaltmechanismus
8, um wahlweise die Leistung von der Eingangswelle
6 b auf einen variablen Riementrieb oder das Direktantriebszahnrad
18 zu übertragen. Die Kupplungseinrichtung
kann auch eine Klauenkupplung verwenden.
Am linken Ende der Sekundär-Eingangswelle 6 b ist ein
außenverzahntes Zahnrad 19, das am Außenumfang eine
Anzahl von Zähnen aufweist, einstückig mit der Eingangswelle
6 b ausgebildet, wobei das außenverzahnte
Zahnrad 19 mit einem innenverzahnten Zahnrad 20 in
Eingriff steht, welches an einer Primärwelle 31 am
variablen Riemenantrieb 30 so befestigt ist, daß die
Leistung von der Sekundär-Eingangswelle 6 b zur Übertragung
auf die Primärwelle 31 verzögert bzw. untersetzt
wird.
Der variable Riementrieb 30, der im einzelnen in Fig. 3
gezeigt ist, weist eine treibende Scheibe 32 auf, die
an der Primärwelle 31 antriebsseitig vorgesehen ist,
eine angetriebene Scheibe 42, die an einer Ausgangswelle
41 vorgesehen ist, und einen endlosen Keilriemen
54 aus Gummi oder Harz, der durch Reibung über die
beiden Scheiben 32 und 42 hinweg angetrieben wird. Die
treibende Scheibe 32 weist eine ortsfeste konische
Scheibe 33 auf, die an der treibenden Welle 31 befestigt
ist, sowie eine axial bewegliche konische Scheibe 34,
wobei eine Drehmoment-Nockeneinrichtung 35 zum Erzeugen
einer Schubkraft und eine Druckfeder 36 an der Rückseite
der beweglichen konischen Scheibe 34 angeordnet sind,
um auf die bewegliche konische Scheibe 34 jene Schubkraft
aufzubringen, die zur Drehmomentübertragung erforderlich
ist. Die Drehmoment-Nockeneinrichtung 35
weist eine Nocken- bzw. Kurvenrolle 40 auf, die zwischen
den gegenüberliegenden Flächen der axial beweglichen
Scheibe 34 und eines Drehmoment-Kurvenflansches 37
drehbar ist, der am linken Ende der Antriebswelle 31
befestigt ist, um hierdurch die Schubkraft proportional
zum Eingangsdrehmoment zu erzeugen. Die Drehmoment-
Nockeneinrichtung 35 bildet einen Zwischenraum zusammen
mit einem Zylinder 34 a, der auswärts von der axial
beweglichen konischen Scheibe 34 vorspringt und einstückig
mit dieser ausgebildet ist, sowie einem Zylinder
37 a, der einwärts vom Drehmoment-Kurvenflansch 37
vorspringt und einstückig hiermit ausgebildet ist, so
daß die Nockenrolle 40 und ein Schmiermittel, etwa Fett,
zum Verringern der Abnutzung der Nockenrolle 40 oder
der Kurvenflächen 38 und 39 im Zwischenraum enthalten
sind.
Die angetriebene Scheibe 42 weist ebenfalls eine ortsfeste
konische Scheibe 43 auf, die am linken Ende der
Ausgangswelle 41 befestigt ist, sowie eine bewegliche
konische Scheibe 44, die durch Längskugellager 45 nur
axial beweglich ist, wobei die bewegliche Scheibe 44
an ihrer Rückseite fest einen Zylinder 46 trägt. Ein
Kolben 47, der an der Ausgangswelle 41 befestigt ist,
ist an der Innenseite des Zylinders 46 angeordnet und
unterteilt eine Öldruckkammer 48 zum Steuern eines
Drehzahländerungsverhältnisses von einer Hilfskammer 49
zum Ausgleichen einer fliehkraftbedingten Öldruckkomponente,
die in der Öldruckkammer 48 erzeugt wird.
Ein Arbeitsöl wird von der Öldruckkammer 48 her zugeführt
oder in diese hinein abgelassen, und zwar durch
einen Arbeitsölkanal 50, der an der Achse der Ausgangswelle
41 vorgesehen ist, und das Öl wird von der Hilfskammer
49 her zugeführt oder in diese abgelassen, und
zwar durch einen Schmierölkanal 51, der außerhalb des
Arbeitsölkanals 50 ausgebildet ist. Das Arbeitsöl, das
durch die Längskugellager 45 hindurchgesickert ist, wird
zum Schmierölkanal 51 durch eine Ölablaufleitung 52 zurückgeleitet,
die an der Ausgangswelle 41 ausgebildet
ist. Da in diesem Fall die Hilfskammer 49 durch eine
Membran gegenüber der Außenseite abgedeckt ist, besteht
keine Befürchtung der Ölleckage nach außen hin.
Somit wird das Arbeitsöl in die Öldruckkammer 48 am
Zylinder 46 eingeleitet oder von dieser abgelassen,
um hierdurch die bewegliche konische Scheibe 44 zu betätigen.
Somit werden die Scheibendurchmesser der angetriebenen
Scheibe 44 und auch der antreibenden Scheibe
32 verändert, um die stufenlose Drehzahländerung durchzuführen.
Eine rohrförmige Welle 55 ist auf den rechten Endabschnitt
der Ausgangswelle 41 aufgeschoben und trägt
eine Nabe 64 einer Klauenkupplung, die einen Vorwärts-
und Rückwärts-Schaltmechanismus 63 bildet, wobei die
rohrförmige Welle 55 und die Ausgangswelle 41 dazu
eingerichtet sind, durch eine hintere Kupplungseinrichtung
60 intermittierend in gegenseitigen Kontakt
zu gelangen.
Die hintere Kupplungseinrichtung 60 greift ein, wenn
der Schaltmechanismus 8 den variablen Riementrieb 30
wählt, und löst den Eingriff, wenn dieser das Direktantriebszahnrad
18 wählt. Es ist die hintere Kupplungseinrichtung
60, wie in Fig. 3 gezeigt, auch mit einer
Kupplungstrommel 61 und einer Kupplungsnabe 62 versehen,
wobei die Kupplungstrommel 61 in Längsnutverbindung
mit der Ausgangswelle 41 steht und die Kupplungsnabe
62 der rohrförmigen Welle 55 gekoppelt ist.
Eine Schalthülse 67 ist axial beweglich auf der Nabe
64 an der Klauenkupplung getragen, welche den Vorwärts-
und Rückwärts-Schaltmechanismus 63 bildet, ein Vorwärtszahnrad
65 und ein Rückwärtszahnrad 66, die als Ausgangszahnräder
dienen, sind an den beiden axialen Seiten
der Kupplungsnabe 64 angeordnet, das Vorwärtszahnrad
65 ist drehbar auf der Ausgangswelle 41 getragen, und
das Rückwärtszahnrad 66 ist drehbar auf der rohrförmigen
Welle 55 getragen, wobei die Schalthülse 67 betätigt
wird, um die Kupplungsnabe 64 mit dem Vorwärtszahnrad
65 oder dem Rückwärtszahnrad 66 zusammenzukuppeln.
Die Kupplungsnabe 62 an der rückwärtigen Kupplung 60
und jene 64 an der Klauenkupplung sind, wie in Fig. 3
gezeigt, von der rohrförmigen Welle 55 getrennt ausgebildet
und hieran befestigt. Die Kupplungnaben 62
und 64 können aber auch einstückig und fest mit der
rohrförmigen Welle 55 verbunden sein.
Es kann aber auch die Kupplungstrommel statt der Kupplungsnabe
62 an der rohrförmigen Welle 55 befestigt
oder mit dieser einstückig ausgebildet sein.
Es kann auch die rohrförmige Welle 55, wie in Fig. 1
gezeigt, axial verlängert sein und auch das Vorwärtszahnrad
65 tragen.
Nun ist eine Zwischenwelle 68, die sich parallel zur
Ausgangswelle 41 erstreckt, an der radial einen Seite
der Ausgangswelle 41 angeordnet und trägt fest an beiden
axialen Endabschnitten ein erstes Zwischenzahnrad 69,
das mit dem Rückwärtszahnrad 66 in Eingriff bringbar
ist, und ein zweites Zwischenzahnrad 70.
Inzwischen ist, wie in Fig. 2 gezeigt, zwischen der
Ausgangswelle 41 und der Sekundär-Eingangswelle 6 b eine
Vorgelegewelle 71 angeordnet, die sich parallel zu den
beiden Wellen 41 und 6 b erstreckt, und ein Vorgelegezahnrad
72 und ein Antriebszahnrad 73, das mit einem
Zahnring 81 an einem Differentialgetriebe 80 in Eingriff
bringbar ist, sind an der Vorgelegewelle 71 befestigt,
wobei das Vorgelegezahnrad 72 in Fig. 1 gestrichelt gezeigt
ist. Es greifen auch das Vorgelegezahnrad 72,
das Direktantriebszahnrad 18, das Vorwärtszahnrad 65
und das zweite Zwischenzahnrad 70 gleichzeitig miteinander
ein, wie in Fig. 2 gezeigt.
Da das Vorgelegezahnrad 72 sowohl mit dem Direktantriebszahnrad
18 als auch mit dem Vorwärtszahnrad 65 in Eingriff
steht, kann die Leistung der Eingangswelle 6
während des Direktantriebs auf das Differentialgetriebe
80 durch das Direktantriebszahnrad 18 und das Vorgelegezahnrad
72 übertragen werden, wobei der zweistufige
Zahnradeingriff für den Direktantrieb ausreicht, so daß
Leistungsverluste in weitem Umfang eingespart werden.
Da außerdem das Vorgelegezahnrad 72 sowohl für den
Riemenantrieb als auch für den Direktantrieb nutzbar
ist, ist die Anzahl von Zahnrädern und Wellen verringerbar,
wobei die erfindungsgemäße Kraftübertragungseinrichtung
im Aufbau einfach und in der Größe klein ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel greift das zweite Zwischenzahnrad
70, das für die Rückwärtsfahrt und an der
Zwischenwelle 68 vorgesehen ist, auch in das Vorgelegezahnrad
72 ein, wobei das nur für rückwärts bestimmte
Vorgelegezahnrad, wie es im herkömmlichen Beispiel beschrieben
ist, weggelassen werden kann. Somit ist der
Raum für die Getriebeanordnung verringerbar und die
Kraftübertragungseinrichtung kann miniaturisiert werden.
Es ermöglichen das erste und zweite Zwischenzahnrad
69 und 70, die an der Zwischenwelle 68 vorgesehen
sind, die zweistufige Geschwindigkeitsuntersetzung,
wobei der Freiheitsgrad in der Konstruktion verbessert
wird, weil ein gewünschtes Untersetzungsverhältnis
während der Rückwärtsfahrt ungeachtet des Rückwärtszahnrades
69 und des Vorgelegezahnrades 72 erhalten
wird.
Als nächstes wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen
Kraftübertragungseinrichtung beschrieben.
Zunächst wird der Riementrieb beim niederstufigen
Drehzahlwechsel für den Vorwärtsantrieb verwendet. In
diesem Fall trennt der Schaltmechanismus 8 das Direktantriebszahnrad
18 von der Eingangswelle 6 b und die
rückwärtige Kupplungseinrichtung 60 tritt in Eingriff,
um die Leistung von der Ausgangswelle 41 auf
die rohrförmige Welle 55 zu übertragen.
Dementsprechend wird die Leistung der Eingangswelle 6
auf das Differentialgetriebe 80 durch das variable Riemengetriebe
30, die Ausgangswelle 41, das Vorwärtszahnrad
(Ausgangszahnrad) 65, das Vorgelegezahnrad 72
und das Antriebszahnrad 73 übertragen, wobei das Kraftfahrzeug
mit stufenloser Drehzahländerung vorwärts
angetrieben wird, weil die Eingangswelle 6 und das
Differentialgetriebe 80 in derselben Richtung drehen.
Wenn das Kraftfahrzeug rückwärts gefahren wird, dann
trennt der Schaltmechanismus 8 das Direktantriebszahnrad
18 von der Eingangswelle 6 b, die rückwärtige
Kupplung 60 rückt ein und der Vorwärts- und Rückwärts-
Schaltmechanismus 63 kuppelt die rohrförmige Welle 55
mit dem Rückwärtszahnrad 66 zusammen, so daß die
Leistung von der Eingangswelle 6 auf das Differentialgetriebe
80 durch das variable Riemengetriebe 30, die
Ausgangswelle 41, das Rückwärtszahnrad 66, das erste
und zweite Rückwärts-Zwischenzahnrad 69 und 70, das
Vorgelegezahnrad 72 und das Antriebszahnrad 73 übertragen
wird, wobei es dem Kraftfahrzeug ermöglicht
wird, in Rückwärtsrichtung gefahren zu werden, weil
die Eingangswelle 6 und das Differentialgetriebe 80
zueinander entgegengesetzt drehen.
Dagegen wird bei dem hochstufigen Drehzahlwechsel während
des Arbeitsantriebs der Direktantrieb verwendet.
In diesem Fall kuppelt der Schaltmechanismus 8 die
Eingangswelle 6 b mit dem Direktantriebszahnrad 18 zusammen
und die rückwärtige Kupplung 60 rückt aus,
wobei die Leistung von der Eingangswelle 6 auf das
Differentialgetriebe 80 durch das Direktantriebszahnrad
18, das Vorgelegezahnrad 72 und das Antriebszahnrad
73 übertragen wird. Somit drehen sich die Eingangswelle
6 und das Differentialgetriebe 80 in derselben
Richtung und der Direktantrieb wird nicht durch das
variable Riemengetriebe, sondern nur duch die Zahnräder
durchgeführt, wobei der Übertragungswirkungsgrad
in weitem Umfang verbessert wird. Da außerdem nur
das Direktantriebszahnrad 18 auf der Eingangswelle 6,
das Vorgelegezahnrad 72 auf der Vorgelegewelle 71 und
das Antriebszahnrad 73 zwischen der Eingangswelle 6
und dem Differentialgetriebe 80 zwischengeschaltet
sind, greifen die Zahnräder miteinander nur zweistufig
ein, wobei der Leistungsverlust auf ein Mindestmaß
reduziert wird. Da ferner das Vorgelegezahnrad 72 sowohl
für den Riementrieb als auch für den Direktantrieb
verwendet wird, reicht es aus, die geringste Anzahl
von Zahnrädern zu verwenden, wobei man die Ausführung
der Kraftübertragungseinrichtung einfach im Aufbau
und klein in der Abmessung ermöglicht.
In dem obengenannten Aufbau ist es bevorzugt, daß das
Drehzahl-Änderungsverhältnis zwischen dem Direktantriebszahnrad
18 und dem Vorgelegezahnrad 72 so eingestellt
ist, daß die Drehzahl des Direktantriebs durch
das Direktantriebszahnrad 18 niedriger ist als die
oberste Drehzahl während des Riementriebes durch das
variable Riemengetriebe 30.
Tatsächlich ist die Drehzahländerung an der obersten
Drehzahl, wenn man den Riementrieb verwendet, um das
0,8- bis 1,0-fache des Drehzahländerungsverhältnisses
in Direktantrieb ausgebildet.
In anderen Worten, wenn die Anzahl von Zähnen des
Direktantriebszahnrades 18 durch Z1 dargestellt wird,
jene des Vorgelegezahnrades 72 durch Z2, ein Untersetzungsverhältnis
des außenliegenden Zahnrades 19
zum innenliegenden Zahnrad 20 für die Hauptwelle 31
an dem variablen Riemengetriebe 30 zur Eingangswelle
6 b durch i1 dargestellt ist, das Drehzahländerungsverhältnis
bei höchster Drehzahl des variablen Riemengetriebes
30 durch i2 dargestellt ist und ein Untersetzungsverhältnis
der Ausgangswelle 41 zur Vorgelegewelle
71 durch i3 dargestellt ist, dann wird der nachfolgende
Ausdruck erhalten:
wobei K = 0,8 bis 1,0.
Bei dem obigen Ausdruck stellen Z2/Z1 in der linken
Seite das Drehzahländerungsverhältnis während des
Direktantriebes und die rechte Seite das Drehzahländerungsverhältnis
bei höchster Drehzahl während
des Riementriebs dar.
Als nächstes wird der obengenannte Aufbau in Übereinstimmung
mit dem Drehzahländerungsdiagramm in Fig. 4
erläutert, in welchem eine Linie A die niedrigste
Drehzahl zeigt, die Linie B die höchste Drehzahl zeigt
und C die Drehzahländerung während des Direktantriebs
zeigt, wobei die Linie C ein wenig niedriger als die
Linie B angeordnet ist. Wenn beispielsweise das Kraftfahrzeug
mit einem gewissen Drosselventil-Öffnungsgrad
beschleunigt wird, dann wird die Beschleunigung, wie
sie durch die Linie D gezeigt ist, längs der Linie A
für die kleinste Drehzahl bzw. Geschwindigkeit durchgeführt,
und wenn die Eingangszahl von Drehungen (oder
die Anzahl von Motorumdrehungen) einen bestimmten Wert
erreicht, dann wird die Drehzahl- bzw. Übersetzungsänderung
durchgeführt, während die obengenannte
Drehzahl beibehalten wird; der Riementrieb wird dann
auf den Direktantrieb umgeschaltet, wenn das Drehzahländerungsverhältnis
durch den Riementrieb mit jenem
des Direktantriebs übereinstimmt, und nachfolgend
wird die Beschleunigung längs der Linie C für den
Direktantrieb weitergeführt. Da die Linie C ein wenig
niedriger als die Linie B angeordnet ist, wird selbst
dann, wenn eine Änderung im Drehzahländerungsverhältnis
i2 bei der höchsten Drehzahl durch das variable Riemengetriebe
30 erzeugt wird, der Riementrieb glatt bzw.
sanft auf den Direktantrieb umgeschaltet oder umgekehrt.
Zusätzlich liegt der Grund, warum K durch 0,8 bis 1,0
festgelegt wurde, darin, daß ein Metallriemen bei der
obersten Geschwindigkeit weniger Abweichungen in dem
Drehzahländerungsverhältnis aufweist, so daß experimentell
K mit 0,9 oder größer zulässig ist, doch ein Gummi-
oder Harzriemen weist eine größere Veränderung hierbei
auf, so daß infolge der experimentellen Ergebnisse K
nur 0,8 oder mehr sein darf. Selbst wenn K 0,8 oder
weniger ist, tritt kein Stoß auf, wenn der Direktantrieb
und der Riementrieb aufeinander umgeschaltet
werden, aber die Drehzahl ist während des Direktantriebs
niedrig und der Treibstoffaufwand nimmt während
der hohen Geschwindigkeit zu, bei welcher ein hochfrequenter
Lauf stattfindet, was für einen Fahrer nicht
von Vorzug ist.
Während ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt
und beschrieben wurde, ist die Erfindung doch nicht
auf dessen speziellen Aufbau beschränkt, der lediglich
in der Beschreibung als Beispiel und nicht als
Einschränkung vorgelegt ist.
Claims (7)
1. Kraftübertragungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug,
welche die Leistung von einer Antriebsquelle
auf ein Differentialgetriebe überträgt, mit den folgenden
Merkmalen:
- eine Eingangswelle zur Aufnahme der Leistung von der Antriebsquelle,
- eine Ausgangswelle, die parallel zur Eingangswelle angeordnet und mit einem Ausgangszahnrad versehen ist, und
- ein variables Riemengetriebe, das zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordnet ist und in den Riemenscheibendurchmessern variabel ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- ein Direktantriebszahnrad (18), das auf der Eingangswelle (6) vorgesehen ist, um die Leistung von der Eingangswelle (6) auf das Differentialgetriebe (80) nicht durch das variable Riemengetriebe (30) zu übertragen,
- ein Schaltmechanismus (8), um die Leistung von der Eingangswelle (6) wahlweise entweder auf das variable Riemengetriebe (30) oder das Direktantriebszahnrad (18) zu übertragen und dieses zu treiben,
- eine Vorgelegewelle (71), die parallel zur Ausgangswelle (41) angeordnet ist und ein Antriebszahnrad (73) aufweist, um hierdurch die Leistung auf das Differentialgetriebe (80) zu übertragen, und
- ein Vorgelegerad (72), das auf der Vorgelegewelle (71) vorgesehen ist und mit dem Direktantriebszahnrad (18) und dem Ausgangszahnrad (65) in Eingriff bringbar ist.
- eine Eingangswelle zur Aufnahme der Leistung von der Antriebsquelle,
- eine Ausgangswelle, die parallel zur Eingangswelle angeordnet und mit einem Ausgangszahnrad versehen ist, und
- ein variables Riemengetriebe, das zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordnet ist und in den Riemenscheibendurchmessern variabel ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- ein Direktantriebszahnrad (18), das auf der Eingangswelle (6) vorgesehen ist, um die Leistung von der Eingangswelle (6) auf das Differentialgetriebe (80) nicht durch das variable Riemengetriebe (30) zu übertragen,
- ein Schaltmechanismus (8), um die Leistung von der Eingangswelle (6) wahlweise entweder auf das variable Riemengetriebe (30) oder das Direktantriebszahnrad (18) zu übertragen und dieses zu treiben,
- eine Vorgelegewelle (71), die parallel zur Ausgangswelle (41) angeordnet ist und ein Antriebszahnrad (73) aufweist, um hierdurch die Leistung auf das Differentialgetriebe (80) zu übertragen, und
- ein Vorgelegerad (72), das auf der Vorgelegewelle (71) vorgesehen ist und mit dem Direktantriebszahnrad (18) und dem Ausgangszahnrad (65) in Eingriff bringbar ist.
2. Kraftübertragungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle
(41) mit einer Kupplungseinrichtung (60)
versehen ist, die eingerückt ist, wenn das variable
Riemengetriebe (30) gewählt ist, und ausgerückt, wenn
das Direktantriebszahnrad (18) gewählt ist.
3. Kraftübertragungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgangswelle (41) mit einem Vorwärtszahnrad
(65), einem Rückwärtszahnrad (66) und
einem Vorwärts- und Rückwärts-Schaltmechanismus (63)
versehen ist, um das Vorwärts- und Rückwärts-Zahnrad
(65, 66) wahlweise mit der Ausgangswelle (41) zu
verbinden, und daß eine Zwischenwelle (68) vorgesehen
ist, die ein erstes Zwischenzahnrad (69) aufweist, das
mit dem Rückwärtszahnrad (66) in Eingriff bringbar ist,
und ein zweites Zwischenzahnrad (70), so daß das Vorwärtszahnrad
(65) und das zweite Zwischenzahnrad (70)
in das Vorgelegezahnrad (72) an der Vorgelegewelle (71)
eingreifen.
4. Kraftübertragungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgangswelle (41) mit einer rohrförmigen
Welle (55) versehen ist, zwischen der Ausgangswelle (41)
und der rohrförmigen Welle (55) eine Kupplungseinrichtung
(60) vorgesehen ist, die einrückt, wenn das variable
Riemengetriebe (30) gewählt ist, und ausrückt, wenn das
Direktantriebszahnrad (18) gewählt ist, und die rohrförmige
Welle (55) das Rückwärtszahrad (66) und den
Vorwärts- und Rückwärts-Schaltmechanismus (8) trägt,
welcher wahlweise das Vorwärts- und Rückwärts-Zahnrad
(65, 66) mit der Ausgangswelle (41) verbindet.
5. Kraftübertragungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung
(60) mit einer Nabe (62) und einer
Trommel (61) versehen ist, daß der Vorwärts- und Rückwärts-
Schaltmechanismus (8) mit einer Klauenkupplung
(63) versehen ist, die eine Nabe (64) aufweist, daß
die Nabe (64) der Klauenkupplung (63) und eine von
Nabe (62) und Trommel (61) der Kupplungseinrichtung
(60) einstückig mit der rohrförmigen Welle (55) ausgebildet
sind, und daß von Nabe (62) und Trommel (61)
der Kupplungseinrichtung (60) die andere einstückig
mit der Ausgangswelle (41) ausgebildet ist.
6. Kraftübertragungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Drehzahländerungsverhältnis, wenn das Direktübertragungszahnrad
(18) gewählt ist, so festgesetzt
ist, daß die Drehzahl des Direktantriebs durch das
Direktantriebszahnrad (18) niedriger ist als die höchste
Drehzahl während des Riemenantriebs durch das variable
Riemengetriebe (30).
7. Kraftübertragungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehzahländerungsverhältnis
bei der höchsten Drehzahl während
des Riemenantriebes durch das variable Riemengetriebe
(30) auf das 0,8- bis 1,0-fache des Drehzahlübersetzungsverhältnisses
während des Direktantriebs durch das
Direktantriebszahnrad (18) eingestellt ist.
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