DE3926794A1 - Stufenloses getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein stufenloses Getriebe zur Wandlung der Leistung einer Kolbenbrennkraftmaschine, für den Antrieb von Kraftfahrzeugen und Schiffen; oder zur stufenlosen Leistungswandlung anderer Kraftmaschinen, für den Antrieb von beweglichen Teilen von Arbeits- oder Werkzeugmaschinen.

Derartige Getriebe haben den Zweck, die im gesamten Wandlungsbereich von der Kraftmaschine abgegebene Leistung in einem den Fahr- oder Arbeitswiderständen angepaßten Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebs- und Abtriebsdrehzahl, stufenlos zu übersetzen.

Für diesen Zweck werden hydrodynamische Wandler (Föttinger- Wandler), stufenlose Keilriemengetriebe, Schubgliederbandgetriebe und Reibradgetriebe verwendet. Bei einem stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebe (ADAC Motorwelt 6/87, Seiten 45 und 48) erfolgt die Kraftübertragung durch ein keilriemenförmiges Schubgliederband, das aus Stahlblättchen, die auf mehrteiligen Stahlführungsbändern aufgereiht sind, besteht. Bei anderen "Stufenlosen-Getrieben" (Dubbel- Taschenbuch für den Maschinenbau, 13. Auflage, Springer Verlag, Berlin-Heidelberg-New York 1970, "Erster Band", Seiten 786, 787und 788) erfolgt die Kraftübertragung bei den Kettengetrieben, durch Blechpakete die von den Kettengliedern umschlossen werden, oder durch Rollenketten in denen paarweise Rollen liegen, die sich beim Einlauf in den Kegelspalt von gegeneinander verschiebbaren Tellerscheiben zwängen. Bei Reibradgetrieben erfolgt die Kraftübertragung durch Paarung von Reibrädern in einer bestimmten geometrischen Form. Bei einem Reibradgetriebe mit kreisförmiger Platte und einer auf einer Spindel verschiebbaren Reibrolle, ist von der Stellung der Reibrolle im Zentrum der umlaufenden Platte, eine von "0" anfangende Wandlung möglich.

Alle diese Getriebe haben erhebliche Nachteile. Bei Brennkraftmaschinen die ihre Leistung mit einer Kennung abgeben, die nicht den Leistungsanforderungen der von ihnen angetriebenen Maschinen gerecht wird, kann die Leistungswandlung durch diese Getriebe nur in einem begrenzten Umfang des Gesamtleistungs- und Übersetzungsverhältnis-Bereiches erfolgen. Die Anfangswandlung wird durch Hydro- oder Reibungskupplungen überbrückt. Diese Kupplungen, die mit leistungszehrendem Schlupf arbeiten, verursachen höhere Betriebskosten. Bei Ketten-, Schubgliederband- und Keilscheibentrieben, deren Kraftübertragung durch metallischen Reibschluß erfolgt, besteht bei längerem Lauf in einer Drehzahl die Gefahr der Riefenbildung an den Reibstellen dieser Getriebe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stufenloses Getriebe zu schaffen, bei dem eine stufenlose Wandlung von "0", ohne Anfahrkupplungen, die den Wirkungsgrad verkleinern, möglich ist; - das für die Übertragung großer Drehmomente geeignet ist und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig durch eine stufenlos arbeitende Getriebekette, mit einem "0" anfangenden Wandlungsbereich, die in einer Leistungsverzweigung, aus einem stufenlos variablen Getriebesatz, aus einem Differential- Wendegetriebesatz; - und aus umschaltbaren Kupplungen zusammengesetzt ist, gelöst.

Zur Erzielung einer größeren Übersetzung bei Vermeidung von kleinen Keiltrieb-Umschlingungswinkeln und für den Antrieb schwerer Fahrzeuge, ist zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite der Keilscheibenvorgelegewelle ein Übersetzungsgetriebe angeordnet.

Es sind Differential-Wendegetriebe, die zum Teil aus Stirnrädern und Kegelrädern oder nur aus Stirnrädern oder nur aus Kegelrädern bestehen, vorgesehen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere in einer stufenlosen, von "0" anfangenden Wandlung ohne Anfahrkupplung; - und daraus, daß sie für die Übertragung großer Drehmomente geeignet; und kostengünstig herstellbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 das Getriebe in einem Übersetzungsverhältnis, bei dem die Abtriebswelle bei laufender Antriebswelle im Stillstand ist, - mit einem Planetenrad-Differential-Wendegetriebesatz,

Fig. 2 das Getriebe in einem mittleren Übersetzungsverhältnis, mit einem Kegelrad-Differential-Wendegetriebesatz,

Fig. 3 das Getriebe im direkten Übersetzungsverhältnis, mit einem Planetenrad-Differential-Kegelrad-Wendegetriebesatz, mit in einem Block zusammengefaßter Keilscheibenpaare.

Auf der Antriebswelle des Getriebes ist der Befehlsgeber 2 angeordnet, der über das Stellglied 3 mit der beweglichen Keilscheibenhälfte 1, der ebenfalls auf der Antriebswelle befestigten Keilscheibe 4, verbunden ist. Die Antriebswelle kann durch die umschaltbare Kupplung 5, für eine wechselnde Verbindung in drei Kupplungsmöglichkeiten erfolgen, durch das "Variable-Getriebe" 7 und über das "Differential-Wendegetriebe" 8 oder nur über das "Variable-Getriebe" 7, - oder direkt über die Kupplung 5 mit der Abtriebswelle 6. Für eine "0"-Übersetzung werden durch den Befehlsgeber 2 über das Stellglied 3, durch verstellen des verschiebbaren Keilscheibentellers 1 und über die Keiltriebe 9 und 23, des von der Feder 14 beaufschlagten Keilscheibentellers 27, die Keiltriebe 9 und 23 auf Wälzkreise gleichen Durchmessers eingestellt. Das Sonnenrad 15 kämmt mit dem Planetenrad 16, und dieses wälzt sich auf der Innenverzahnung des Zahnkranzes 17 ab. Das Sonnenrad 18 kämmt mit dem Umkehrstirnrad 19, und dieses wälzt sich in derselben Richtung auf der Innenverzahnung des Zahnkranzes 17 ab. Bei gleichgroßen Wälzkreisen der Keiltriebe, der Sonnenräder und der Planeten- und Wendegetrieberäder, bleibt der Planetenträger 21 und die mit ihm verbundene Abtriebswelle 6, im Stillstand. Für eine Anfahrwandlung wird durch den Befehlsgeber 2 über das Stellglied 3, der verschiebbare Keilscheibenteller 1 für eine große Übersetzung des variablen Getriebes verschoben. Durch diese Einstellung wird die Drehzahl der Keilscheibe 13 und die des Umkehrstirnrades 19, das an einer Getriebestütze 20 gelagert ist, kleiner. Das Planetenrad 16, das auf dem Planetenträger 21 gelagert ist, wälzt sich mit größerer Drehzahl auf dem Zahnkranz 17 ab als das Umkehrstirnrad 19 und versetzt den Planetenträgersteg und die mit ihm verbundene Abtriebswelle in Drehung. Der Leistungsfluß geht in einem Zweig vom Sonnenrad 15 zum Planetenrad 16 und zum Planetenträger- Sammelpunkt 21; von diesem zur Kupplungsscheibe 22 und zur Abtriebswelle 6. In dem anderen Zweig geht der Weg über das "Variable-Getriebe", über das Sonnenrad 18 und über das Umkehrstirnrad- oder Kegelrad 19 zum Zahnkranz 17, über das Planetenrad 16 und über den Planetenträger 21 zur Abtriebswelle 6. Bei Gleichlauf zwischen der Kupplungsscheibe 22 und dem Kupplungskranz werden diese gekuppelt.

Der Leistungsfluß verläuft dann nur über das variable Getriebe. Für eine weitere Hochschaltung werden über den Befehlsgeber 2 und über das Stellglied 3 die Keilscheiben 4, 11, 12 und 13 für eine kleinere Übersetzung eingestellt. Durch die Kegelspaltveränderung laufen die Keiltriebe auf gleichgroße Wälzkreise auf. Die An- und Abtriebswelle befindet sich im Gleichlauf. Die Antriebswelle kann durch die Kupplung 5 über die Kupplungsscheibe 26 direkt mit der Abtriebswelle verbunden werden. Das feste Übersetzungsverhältnis des "Differential-Umkehrgetriebes", zur Erzielung des Gleichlaufs des Planetenträgers mit der Abtriebswelle, wird durch die geometrische Form des "Differential-Umkehrgetriebes" bestimmt. Es beträgt bei Verwendung eines "Differential-Umkehrgetriebes" 1 : 0,3. Bei "Planetenrad-Differential-Umkehrgetrieben" - oder bei einer gemischten Bauweise, in der Stirn- und Kegelräder verwendet werden, Fig. 3, ist es möglich, den Anforderungen nach einer größeren Übersetzung für den Antrieb schwerer Fahrzeuge oder Maschinen gerecht zu werden. Durch verändern der Zähnezahl der Stirnräder nach der Grundgleichung des einfachen Planetenradgetriebes,

wird dieses möglich gemacht. Für ein darüber hinausgehendes größeres Übersetzungsverhältnis, ist die Verwendung eines "Vorgelege-Übersetzungsgetriebes" 28, Fig. 3, vorgesehen. Bei Getrieben mit einer größeren Übersetzung bis zur ersten Gleichlaufhochschaltung, werden die Keiltriebe auf Laufbahnen mit größtmöglichen mittleren Umschlingungswinkeln geführt, 30 Fig. 3.

Claims (3)

1. Stufenloses Getriebe zur Wandlung der Leistung einer Kraftmaschine, für den Antrieb von Kraftfahrzeugen und Schiffen; - oder zur stufenlosen Leistungswandlung anderer Kraftmaschinen, für den Antrieb beweglicher Teile von Arbeits- oder Werkzeugmaschinen, gekennzeichnet durch eine stufenlos arbeitende Getriebekette, mit einem von "0" anfangenden Wandlungsbereich, die in einer Leistungsverzweigung, aus einem stufenlos variablen Getriebesatz (7), aus einem "Differential- Umkehrgetriebesatz" (8) und aus umschaltbaren Kupplungen (5) zusammengesetzt ist.

2. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs- und Abtriebsseite der "Keilscheiben-Vorgelegewelle" (10) durch ein "Übersetzungsgetriebe" (28) verbunden ist.

3. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ein "Differential-Umkehrgetriebe", das zum Teil aus Stirnrädern und Kegelrädern- oder nur aus Stirnrädern oder nur aus Kegelrädern besteht.