DE10039779A1 - Wechselgetriebe-Anordnung - Google Patents
Wechselgetriebe-AnordnungInfo
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Abstract
Bei einer Wechselgetriebe-Anordnung sind zwischen einer Ein- und einer Ausgangswelle ein stufenloses Toroidgetriebe, ein Planetenräder-Zwischengetriebe und ein Planetenräder-Endgetriebe angeordnet. Eine Zwischenwelle ist mit der Eingangswelle und einer Antriebsscheibe des Toroidgetriebes sowie mit einem Planetenträger des Zwischengetriebes verbunden. Eine konzentrische Zwischenwelle ist mit einer Abtriebsscheibe des Toroidgetriebes und mit einem inneren Zentralrad des Zwischengetriebes verbunden. Eine Antriebsverbindung zwischen dem inneren Zentralrad des Zwischengetriebes und einem Getriebeglied des Endgetriebes enthält eine Kupplung. Ein zweites Getriebeglied des Endgetriebes vermittelt gegenläufigen Drehsinn der beiden anderen Getriebeglieder. Ein zweites Zentralrad des Zwischengetriebes weist eine Antriebsverbindung mit dem dritten Getriebeglied des Endgetriebes auf. Das mit der Kupplung verbundene Getriebeglied des Endgetriebes ist zusätzlich mit der Ausgangswelle verbunden. Bei dieser Wechselgetriebe-Anordnung sind Mittel vorgesehen, durch welche das Endgetriebe im eingerückten Zustand der Kupplung im oberen Fahrbereich von der Drehmomentübertragung abgekoppelt ist. Diese Anordnung zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad und eine kompakte Bauweise aus.
Description
Die Erfindung betrifft eine Wechselgetriebe-Anordnung, bei der
im Kraftfluß zwischen einer Eingangswelle und einer
Ausgangswelle ein stufenloses Toroidgetriebe, ein
Planetenräder-Zwischengetriebe und ein Planetenräder-
Endgetriebe angeordnet sind.
Bei einer bekannten Wechselgetriebe-Anordnung dieser Art
(US 6,059,685) ist eine zentrale Zwischenwelle mit der
Eingangswelle, mit einer zentralen toroidalen Antriebsscheibe
des Toroidgetriebes und mit dem Doppelplaneten lagernden
zweistegigen Planetenträger des Zwischengetriebes verbunden.
Eine von der zentralen Zwischenwelle mit radialem Spiel
durchsetzte konzentrische Zwischenwelle verbindet eine
zentrale toroidale Abtriebsscheibe des Toroidgetriebes mit
einem inneren Zentralrad des Zwischengetriebes, das eine
Kupplung enthaltende Antriebsverbindung mit einem ersten
Getriebeglied in Form eines inneren Zentralrades des
Endgetriebes aufweist. Durch die beiden konzentrischen
Zwischenwellen sind zwei zentrale Drehmomentpfade für den
Durchgang durch das Toroidgetriebe geschaffen, wodurch eine
grundsätzlich koaxiale Anordnung von Ein- und Ausgangswelle
wie auch der drei Getriebe ermöglicht ist, wenn das
Toroidgetriebe nur mit je einer toroidalen An- und
Abtriebsscheibe ausgerüstet wäre.
Um auch die sonst bei Toroidgetrieben übliche jeweilige
Parallelschaltung von zwei zentralen toroidalen
Antriebsscheiben und zwei zentralen toroidalen
Abtriebsscheiben mit grundsätzlich koaxialer Anordnung aller
genannten Getriebekomponenten zu realisieren, sind bei der
bekannten Wechselgetriebe-Anordnung die konzentrische
Zwischenwelle auch mit der parallel geschalteten zweiten
Abtriebsscheibe und der die Nebenplaneten lagernde eine Steg
des Planetenträgers des Zwischengetriebes noch mit der
parallel geschalteten zweiten Antriebsscheibe jeweils des
Toroidgetriebes verbunden. Weiterhin sind bei der bekannten
Wechselgetriebe-Anordnung, um das mit der konzentrischen
Zwischenwelle verbundene innere Zentralrad des
Zwischengetriebes mit dem das erste Getriebeglied des
Endgetriebes bildenden inneren Zentralrad in
Antriebsverbindung bringen zu können, der die mit den
Nebenplaneten kämmenden Hauptplaneten lagernde andere Steg des
Planetenträgers durch einen radialen Antriebssteg mit der
zentralen Zwischenwelle verbunden und zwei mit den
Hauptplaneten kämmende innere Zentralräder beiderseits des
radialen Antriebssteges angeordnet, von denen das eine innere
Zentralrad mit der konzentrischen Zwischenwelle verbunden ist
und das andere innere Zentralrad die eine ein- und ausrückbare
Kupplung enthaltende Antriebsverbindung mit dem das erste
Getriebeglied des Endgetriebes bildenden inneren Zentralrad
aufweist.
Die Nebenplaneten des Zwischengetriebes kämmen ihrerseits mit
einem äußeren Zentralrad, welches eine ein- und
ausrückbare Kupplung enthaltende Antriebsverbindung mit einem
zweiten Getriebeglied in Form eines Doppelplaneten lagernden
Planetenträgers des Endgetriebes aufweist, der seinerseits
noch mit der Ausgangswelle verbunden ist.
Während beim Endgetriebe der bekannten Wechselgetriebe-
Anordnung jeweils der eine der beiden miteinander kämmenden
Einzelplaneten, welche einen Doppelplaneten bilden, mit dem
als das erste Getriebeglied des Endgetriebes vorgesehenen
inneren Zentralrad kämmt, ist das mit den jeweils anderen
Einzelplaneten kämmende äußere Zentralrad als ein drittes
Getriebeglied des Endgetriebes gegenüber einem nichtdrehenden
Gehäuseteil undrehbar festgelegt.
Bei der bekannten Wechselgetriebe-Anordnung ist im unteren
Fahrbereich der niedrigen Fahrgeschwindigkeiten und im
Rückwärtsgang die das äußere Zentralrad des Zwischengetriebes
mit dem Planetenträger des Endgetriebes verbindende Kupplung
eingerückt und somit das Endgetriebe an der
Übersetzungsbildung nicht beteiligt, während in dem sich
anschließenden oberen Fahrbereich der höheren
Fahrgeschwindigkeiten die das zweite innere Zentralrad des
Zwischengetriebes mit dem inneren Zentralrad des Endgetriebes
verbindende Kupplung eingerückt und dadurch das Endgetriebe in
die Drehmomentübertragung mit einbezogen ist.
Einem Toroidgetriebe ist es system-immanent, daß zwischen An-
und Abtrieb eine Drehrichtungsumkehr auftritt, weil es sich im
Prinzip um ein Planetenrädergetriebe mit festgebremstem
Planetenträger handelt, bei dem die mit je einer toroidalen
zentralen An- und Abtriebsscheibe in Reibkontakt stehenden
Planeten, hier "Roller" genannt, zwar um eine zu ihrer
Drehachse senkrechte Schwenkachse schwenkbar gelagert, jedoch
sonst in ihrer Lage zur Zentralachse unverrückbar festgelegt
sind. Da bei der bekannten Wechselgetriebe-Anordnung im oberen
Fahrbereich das Endgetriebe direkt vom Abtrieb des
Toroidgetriebes angetrieben ist, muß das Endgetriebe in diesem
Fahrbereich bei Vorwärtsfahrt eine negative Getriebe-
Übersetzung aufweisen, welche durch die Doppelplaneten
realisiert wird, die jedoch bei höheren Fahrgeschwindigkeiten
hohe Drehzahlen gegenüber ihrem Planetenträger aufweisen. Auch
im unteren Fahrbereich ist der Wirkungsgrad der bekannten
Wechselgetriebe-Anordnung niedrig, weil das Endgetriebe
aufgrund des direkten Antriebes der Ausgangswelle durch das
äußere Zentralrad des Zwischengetriebes nicht benötigt wird,
jedoch auch in diesem Fahrbereich Leistungsverluste wegen
seines festgebremsten äußeren Zentralrades und seines dadurch
ins Schnelle gegenüber der Ausgangswelle angetriebenen inneren
Zentralrades verursacht.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist im
wesentlichen darin zu sehen, eine Wechselgetriebe-Anordnung
mit einem hohem Wirkungsgrad zu schaffen, bei der im Kraftfluß
zwischen einer Ein- und einer Ausgangswelle ein
Toroidgetriebe, ein Planetenräder-Zwischengetriebe und ein
Planetenräder-Endgetriebe bei grundsätzlich koaxialer
Ausrichtung der Getriebekomponenten angeordnet sind.
Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den
Merkmalen von Patentanspruch 1 in vorteilhafter Weise gelöst.
Bei der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung ist das
zweite Getriebeglied des Endgetriebes im unteren Fahrbereich
mit niedrigen Fahrgeschwindigkeiten festgebremst, dagegen die
Kupplung im oberen Fahrbereich mit höheren
Fahrgeschwindigkeiten eingerückt. Da im oberen Fahrbereich -
bspw. durch den ausgerückten Zustand einer mit dem zweiten
Getriebeglied gemäß Patentanspruch 2 verbundenen Bremse -
auch das Endgetriebe von der Drehmomentübertragung abgekoppelt
und die Ausgangswelle direkt vom Zwischengetriebe über die
Kupplung angetrieben wird, ist die Anzahl der in den
Leistungsfluß des oberen Fahrbereiches einbezogenen
Zahneingriffe auf ein Mindestmaß bei vollständig koaxialer
Bauweise der Wechselgetriebe-Anordnung reduziert.
Bei der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung könnte
für die Abkoppelung des Endgetriebes von der
Drehmomentübertragung im oberen Fahrbereich - wenn das zweite
Getriebeglied im Gegensatz zu der Anordnung gemäß
Patentanspruch 2 ständig undrehbar gegenüber einem
nichtdrehenden Gehäuseteil festgelegt sein soll, auch eine
eines der beiden anderen Getriebeglieder in den
Getriebeverband einbindende ein- und ausrückbare Kupplung
verwendet sein.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Wechselgetriebe-
Anordnung nach der Erfindung ist auch eine koaxiale Anordnung
eines nach dem 2-Kammer-Prinzip - also mit jeweils zwei
parallel geschalteten toroidalen An- und Abtriebsscheiben -
konzipierten Toroidgetriebes relativ zu den anderen
Getriebekomponenten durch die Ausgestaltung gemäß
Patentanspruch 3 erreicht.
Bei der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung sind
günstige Getriebeübersetzungen durch die Ausgestaltung gemäß
Patentanspruch 4 erreicht.
Bei der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung sind
vorteilhafte Ausgestaltungen und Einbindungen des Endgetriebes
in den Getriebeverband Gegenstand der Patentansprüche 5 bis 8.
Die wesentlichsten Merkmale und Vorteile der Wechselgetriebe-
Anordnung nach der Erfindung sind demnach, daß
- - alle Wellen drehbar um die Zentralachse angeordnet sind
- - mindestens zwei Fahrbereiche für Vorwärtsfahrt ermöglicht sind
- - ein stufenloses Toroidgetriebe bekannter Bauart verwendet ist
- - ein Planetenräder-Zwischengetriebe mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen verwendet ist, bei dem ein erster Eingang mit dem Antrieb und ein zweiter Eingang mit dem Toroidgetriebeabtrieb verbunden ist, und bei dem die Drehzahl eines ersten Ausganges von den beiden Eingangsdrehzahlen bestimmt wird und ein zweiter Ausgang die gleiche Drehzahl wie der Toroidgetriebeabtrieb besitzt
- - der zweite Ausgang des Zwischengetriebes durch eine Kupplung mit dem Abtrieb verbunden werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Wechselgetriebe-Anordnung
nach der Erfindung ergeben sich auch noch durch die
Ausführungsformen insbesondere dahingehend, daß
- - das Endgetriebe aus einem einstegigen Plantenräder-Getriebe bestehen kann
- - das Endgetriebe nur einfache Planeten aufweisen kann, die mit dem Eingang und mit dem Ausgang in Eingriff stehen
- - das Endgetriebe aus einem zweistegigen Planetenräder- Getriebe bestehen kann, oder
- - für das Endgetriebe Stufenplaneten mit zwei Zahnkränzen unterschiedlicher Zähnezahl vorgesehen sein können.
Weitere Vorteile insbesondere gegenüber der bekannten
Wechselgetriebe-Anordnung ergeben sich durch die Erfindung
insofern noch, als
- - der Wirkungsgrad im oberen verbrauchsrelevanten Fahrbereich erhöht ist
- - der Kraftstoff-Verbrauch reduziert ist
- - im unteren Fahrbereich das Endgetriebe zur Anpassung der Übersetzung an den zweiten Fahrbereich benutzt wird, so daß ein Wechsel der Fahrbereiche in der Nähe der Verstellgrenze des Toroidgetriebes bei synchronen Drehzahlen stattfinden kann
- - das Endgetriebe mit einem gegenüber dem Gehäuse festbremsbaren oder drehfest angeordneten Planetenträger ausgebildet ist, so daß Kupplungsleistungsflüsse vermieden sind
- - eine Optimierung der einzelnen Übersetzungen in der Getriebe-Anordnung mittels alternativer Planetenräder- Getriebe möglich ist
- - eine Verringerung des Wirkungsgrades aufgrund zusätzlicher Zahneingriffe im unteren Fahrbereich vernachlässigbar ist, weil der Zeitanteil des unteren Fahrbereiches im Fahrbetrieb gering ist
- - eine derartige Auslegung der Übersetzungen ermöglicht ist, daß die sogenannte "geared neutral condition" im Bereich einer hohen Belastbarkeit bei gleichzeitig hoher Drehmomentwandlung liegt
- - eine Optimierung der Spreizung des Toroidgetriebes ermöglicht ist
- - sich eine Bremse zur Verbindung des Planetenträgers des Endgetriebes mit dem Gehäuse in besonders vorteilhafter Weise so anordnen läßt, daß der für die Mittel zur Abkoppelung des Endgetriebes axial benötigte Bauraum gering ist
- - die Drehzahlen der nicht mit der Ausgangswelle verbundenen beiden Getriebeglieder des Endgetriebes im oberen Fahrbereich keine kritischen Werte annehmen können, weil hierbei auch bei hohen Drehzahlen der Ausgangswelle das Endgetriebe von der Drehmomentübertragung abgekoppelt ist und die besagten beiden Getriebeglieder gleichdrehend sind
- - sich bei Verwendung eines äußeren Zentralrades oder zweistegigen Plantenträgers im Endgetriebe als dessen Ausgang die Parksperre ohne zusätzlichen Bedarf an axialem Bauraum integrieren läßt und
- - sich die Getriebewellen in vorteilhafter Weise mittels des Planetenträgers des Endgetriebes lagern lassen, wenn dieser fest mit dem Gehäuse verbunden ist.
Bei der bekannten Wechselgetriebe-Anordnung weisen die beiden
inneren Zentralräder des Zwischengetriebes gleiche Zähnezahl
auf, so daß die Drehzahlen der mit dem einen inneren
Zentralrad verbundenen Abtriebsscheiben des Toroidgetriebes
einerseits und die Drehzahl des im oberen Fahrbereich über
eine zweite Kupplung mit dem inneren Zentralrad des
Endgetriebes verbundenen zweiten inneren Zentralrades des
Zwischengetriebes andererseits identisch sind. Dies führt zu
unerwünschten Umlaufleistungen vom Zwischengetriebe zum
Toroidgetriebe und zurück, welche den Gesamtwirkungsgrad
beeinträchtigen und dazu führen, daß die Leistung in
mindestens einem der beiden Drehmomentpfade höher als die von
der Anordnung aufgenommene Eingangsleistung ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Wechselgetriebe-
Anordnung nach der Erfindung gemäß Patentanspruch 9 oder 10
weist das zweite innere Zentralrad des Zwischengetriebes, das
mit dem das erste Getriebeglied des Endgetriebes bildenden
inneren Zentralrad über eine Kupplung in Antriebsverbindung
bringbar ist, die kleinere Zähnezahl auf, so daß am Eingang
des Endgetriebes höhere Drehzahlen als am Abtrieb des
Toroidgetriebes auftreten. Hierdurch ist eine Spreizung für
die Wechselgetriebe-Anordnung von bspw. 4,5 bei einer
Spreizung von 5,5 des Toroidgetriebes im oberen Fahrbereich
erzielbar, d. h. die Verringerung der Spreizung ist bei der
Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung wesentlich
kleiner als bei bekannten Wechselgetriebe-Anordnungen.
Weiterhin wird aufgrund der unterschiedlichen Zähnezahlen eine
Leistungsteilung in der Getriebe-Anordnung ereicht. Ein
konstanter Leistungsanteil geht über den direkten Pfad der
zentralen Zwischenwelle und ein variabler Leistungsanteil geht
über das Toroidgetriebe, das mithin weniger belastet ist und
kleiner dimensioniert werden kann. Da der Wirkungsgrad des
direkten Pfades höher als derjenige des Toroidgetriebes ist,
ergibt sich auch hierdurch eine Erhöhung des
Gesamtwirkungsgrades.
Insbesondere im Vergleich zur bekannten Wechselgetriebe-
Anordnung sind durch die Weiterbildung der Wechselgetriebe-
Anordnung nach der Erfindung gemäß Patentanspruch 9 oder 10
folgende Vorteile erzielt:
- - Der obere Fahrbereich ist in Leistungsteilung ausgelegt, wobei die über das Toroidgetriebe geführte Leistung stets geringer ist als die Eingangsleistung.
- - Ein Teil der Leistung wird über den wirkungsgradgünstigeren direkten Pfad geleitet, wodurch der Wirkungsgrad im oberen verbrauchsrelevanten Fahrbereich erhöht ist.
- - Bei maximaler Übersetzung im oberen Fahrbereich liegt insbesondere bei direkter Ausführung und Vollastbeschleunigung die höchste Belastung des Toroidgetriebes vor. Der obere Fahrbereich kann deshalb gemäß der Erfindung so ausgeführt sein, daß hier der prozentuale Anteil der über das Toroidgetriebe geführten Leistung an der Gesamtleistung am geringsten ist und es zu einer deutlichen Entlastung kommt.
- - Im unteren Fahrbereich tritt zwar Umlaufleistung auf, wobei jedoch nahe des Umschaltpunktes der Großteil der Leistung über den direkten Pfad geleitet und nur ein geringer Teil über das Toroidgetriebe zurückgeführt wird.
- - Auch im oberen Fahrbereich wird ein Teil der Leistung durch den direkten Pfad mit gleicher Flußrichtung wie im unteren Fahrbereich übertragen. Während des Fahrbereichswechsels kommt es lediglich zu einer Reduktion der Leistung. Ferner verringert sich der Betrag der Leistung, die im variablen Pfad während des Fahrbereichswechsels verändert werden muß. Dies wirkt sich insbesondere auf den Schaltkomfort und die Belastung bzw. Lebensdauer der einzelnen Komponenten positiv aus.
- - Das Endgetriebe kann in seiner Funktion der Drehrichtungsumkehr als Standgetriebe, d. h. mit festgebremstem Planetenträger arbeiten, so daß Kupplungsleistungsflüsse vermieden sind.
- - Die einzelnen Übersetzungen im Getriebe und somit der Wandlung in den Fahrbereichen lassen sich durch die Übersetzung des unteren Fahrbereiches mittels des Endgetriebes optimieren.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von fünf in der Zeichnung 3
schematisch dargestellten Ausführungsformen näher beschrieben.
In der Zeichnung bedeuten
Fig. 1 ein Getriebeschema nach Art eines Axialschnittes
einer Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung
in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 ein Getriebeschema nach Art eines Axialschnittes
einer Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung
in einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 3 ein Getriebeschema nach Art eines Axialschnittes
einer Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung
in einer dritten Ausführungsform,
Fig. 4 ein Getriebeschema nach Art eines Axialschnittes
einer Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung
in einer vierten Ausführungsform, und
Fig. 5 ein Getriebeschema nach Art eines Axialschnittes
einer Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung
in einer fünften Ausführungsform.
Unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform der Fig. 1
sind im Kraftfluß zwischen einer von einem Antriebsmotor her
in der üblichen Weise antreibbaren Eingangswelle 5 und einer
mit Fahrzeugrädern eines Fahrzeuges in der üblichen Weise
koppelbaren Ausgangswelle 6 ein stufenloses Toroidgetriebe 7,
ein Planetenräder-Zwischengetriebe 8 und ein Planetenräder-
Endgetriebe 9 angeordnet. Die Eingangswelle 5 ist mit der
benachbarten einen toroidalen zentralen Antriebsscheibe 11 des
Toroidgetriebes 7 und über eine koaxiale zentrale
Zwischenwelle 10 mit einem zweistegigen Planetenträger 18 des
Zwischengetriebes 8 bewegungsfest verbunden, der seinerseits
mit der ihm benachbart angeordneten, der ersten
Antriebsscheibe 11 im Kraftfluß parallel geschalteten zweiten
zentralen toroidalen Antriebsscheibe 12 des Toroidgetriebes 7
drehfest verbunden ist. Eine zur gemeinsamen geometrischen
Drehachse 52-52 von Ein- und Ausgangswelle 5 und 6 koaxial
angeordnete und von der zentralen Zwischenwelle 10 mit Spiel
durchsetzte konzentrische Zwischenwelle 14 ist mit den beiden
zueinander benachbart angeordneten zentralen toroldalen
Abtriebsscheiben 16 und 17 des Toroidgetriebes 7 sowie mit
einem inneren Zentralrad 19 des Zwischengetriebes 8
bewegungsfest verbunden. In der bei Toroidgetrieben üblichen
Weise steht eine Antriebsscheibe 11 bzw. 12 mit ihrer
zugehörigen Abtriebsscheibe 16 bzw. 17 über
kreisscheibenförmige Planeten, sogenannte Roller 13 bzw. 15,
in Reibkontakt, die sowohl um je eine eigene Drehachse drehbar
als auch um eine zu ihrer Drehachse senkrechte Schwenkachse
schwenkbar - im übrigen jedoch gegenüber der mit der Drehachse
52-52 zusammenfallenden Zentralachse des Toroidgetriebes 7
lageunveränderlich angeordnet sind.
Das innere Zentralrad 19 des Zwischengetriebes 8 weist eine
Antriebsverbindung mit einem inneren Zentralrad 21 als ein
erstes Getriebeglied des Endgetriebes 9 auf.
Diese Antriebsverbindung enthält an dem einen Steg des
Planetenträgers 18 des Zwischengetriebes 8 gelagerte
Hauptplaneten 46 mit beiderseits eines radialen Antriebssteges
20 des Planetenträgers 18 angeordneten Zahnkränzen 43, von
denen der eine Zahnkranz 43 mit dem mit der konzentrischen
Zwischenwelle 14 verbundenen inneren Zentralrad 19 und der
andere Zahnkranz 43 mit einem axial auf der anderen Seite des
radialen Antriebssteges angeordneten zweiten inneren
Zentralrad 48 kämmt, das schließlich seinerseits eine - eine
ein- und ausrückbare Kupplung K enthaltende -
Antriebsverbindung 50 mit dem das erste Getriebeglied des
Endgetriebes bildenden inneren Zentralrad 21 aufweist.
Der mit dem einen inneren Zentralrad 19 des Zwischengetriebes
8 kämmende Zahnkranz 43 des Hauptplaneten 46 steht zusätzlich
im Kämmeingriff mit einem Nebenplaneten 63, der an dem zweiten
Steg des Planetenträgers 18 gelagert ist und seinerseits mit
einem äußeren Zentralrad 22 kämmt, das eine drehfeste
Antriebsverbindung 23 mit einem - nach der Definition der
Patentansprüche ein drittes Getriebeglied des Endgetriebes 9
bildenden - äußeren Zentralrad 27 aufweist.
Das Endgetriebe 9 weist einen - nach der Definition der
Patentansprüche ein zweites Getriebeglied bildenden -
Planetenträger 25 auf, welcher durch eine ein- und ausrückbare
Bremse B gegenüber einem nichtdrehenden Gehäuseteil 26
undrehbar festlegbar ist und Planetenräder 34 lagert, welche
sowohl mit dem inneren als auch mit dem äußeren Zahnrad 21
bzw. 27 kämmen, wobei diese Zentralräder bei eingerückter
Bremse B zwangsläufig gegensinnigen Drehsinn aufweisen.
Das innere Zentralrad 21 des Endgetriebes 9 ist mit der
Ausgangswelle 6 drehfest verbunden, zu der noch ein
Parksperrenrad 33 konzentrisch und bewegungsfest angeordnet
ist.
Im unteren Fahrbereich sind die Bremse B eingerückt und die
Kupplung K ausgerückt, so daß die Leistung verzweigt über die
Zwischenwellen 10,14 dem Zwischengetriebe 8 zugeführt und - in
letzterem wieder zusammengeführt - mit einem Teil als
Umlaufleistung zum Toroidgetriebe zurückfließt und mit einem
direkten Anteil über die Antriebsverbindung 23 und das hierbei
in seine negative Stand-Übersetzung < 1 geschaltete Endgetriebe
9 an die Ausgangswelle 6 abgegeben wird.
Im oberen Fahrbereich sind die Bremse B ausgerückt und die
Kupplung K eingerückt, so daß das Endgetriebe 9 abgeschaltet
ist. Die Leistung wird anteilig über einen direkten Pfad von
der zentralen Zwischenwelle 10 über den Planetenträger 18 und
das zweite innere Zentralrad 48 - das mit der Ausgangswelle 6
und mit dem anderen inneren Zentralrad 19 als Getriebeabtrieb
des Toroidgetriebes 7 gleiche Drehzahl aufweist - der
Ausgangswelle 6 zugeführt. Ein zweiter, variabler Pfad für
einen Teil der Antriebsleistung führt über das Toroidgetriebe
7 zum Zwischengetriebe 8, von dem ein Leistungsanteil als
Umlaufleistung zum Toroidgetriebe 7 zurückfließt und ein
anderer der Ausgangswelle 6 über die Planeten 46 zugeleitet
wird.
Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Wechselgetriebe-Anordnung von Fig. 2 unterscheidet sich von
der ersten Ausführungsform der Fig. 1 lediglich dadurch, daß
die Planetenräder 35 des Endgetriebes 9 Zahnkränze 38 und 39
unterschiedlicher Zähnezahl aufweisen, wobei der die größere
Zähnezahl aufweisende Zahnkranz 39 mit dem die
Antriebsverbindung 23 mit dem äußeren Zentralrad 22 des
Zwischengetriebes 8 aufweisenden inneren Zentralrad 21 des
Endgetriebes 9 und der kleinere Zahnkranz 38 mit dem die
Antriebsverbindung 28 mit der Ausgangswelle 6 aufweisenden
äußeren Zentralrad 27 kämmt. Auf diese Weise wird die Teil-
Übersetzung des Endgetriebes 9 im unteren Fahrbereich < 1.
In den übrigen Merkmalen und Funktionen - also bis auf die
unterschiedlichen Zahnkränze 38 und 39 und die dadurch
bedingte Teil-Übersetzung < 1 im Endgetriebe 9 - stimmen erste
und zweite Ausführungsform überein. Für übereinstimmende
Merkmale sind gleiche Bezugszahlen und -angaben verwendet;
hinsichtlich einer weitergehenden Beschreibung der zweiten
Ausführungsform kann somit auf die Figurenbeschreibung der
Fig. 1 verwiesen werden.
Die dritte Ausführungsform der Wechselgetriebe-Anordnung nach
der Erfindung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der ersten
Ausführungsform der Fig. 1 dadurch, daß die Ausgangswelle 6
mit einem zweistegigen Planetenträger 25a des Planetenräder-
Endgetriebes 9a verbunden ist, zu dem das Parksperrenrad 33
konzentrisch und bewegungsfest angeordnet ist.
Das zweite innere Zentralrad 48 des Zwischengetriebes 8 ist
durch die Antriebsverbindung 50, welche die Kupplung K
enthält, mit dem inneren Zentralrad 21 des Endgetriebes 9
verbunden, welches mit jeweils einem Einzelplaneten 41 von
Doppel-Planetenrädern 34a kämmt, der seinerseits mit dem
anderen Einzelplaneten 40 des Doppel-Planetenrades 34a kämmt.
Diese anderen Einzelplaneten 40 kämmen mit dem äußeren
Zentralrad 27, das mit der Bremse B verbunden ist.
Das äußere Zentralrad 22 des Zwischengetriebes 8 ist durch die
Antriebsverbindung 23 ständig drehfest mit dem inneren
Zentralrad 21 des Endgetriebes 9a verbunden.
In den übrigen Merkmalen und Funktionen - also bis auf die
unterschiedlichen Planeten 34a und die durch diese bedingte
Änderung im Betrag der Teil-Übersetzung im Endgetriebe 9a im
unteren Fahrbereich - stimmen erste und dritte Ausführungsform
überein. Für übereinstimmende Merkmale sind gleiche
Bezugszahlen und -angaben verwendet; hinsichtlich einer
weitergehenden Beschreibung der dritten Ausführungsform kann
somit auf die Figurenbeschreibung der Fig. 1 verwiesen
werden.
Die vierte Ausführungsform der Wechselgetriebe-Anordnung nach
der Erfindung gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der ersten
Ausführungsform der Fig. 1 lediglich dadurch, daß die
Zahnkränze 44 und 45 des Hauptplaneten 47 im Zwischengetriebe
8 unterschiedliche Zähnezahlen derart aufweisen, daß der mit
dem zweiten Zentralrad 49 - das die die Kupplung K enthaltende
Antriebsverbindung 50 mit dem inneren Zentralrad 21 des
Endgetriebes 9 aufweist - kämmende Zahnkranz 44 mit der
größeren Zähnezahl versehen ist, so daß sich eine
Drehzahlerhöhung für das zweite innere Zentralrad 49 gegenüber
der Abtriebsdrehzahl des Toroidgetriebes 7, d. h., des inneren
Zentralrades 19 ergibt, was zu gleichgerichteten
Leistungsströmen im direkten und im variablen Pfad sowie zu
einer Erhöhung des Leistungsanteiles im direkten Pfad
insbesondere im oberen Fahrbereich führt.
In den übrigen Merkmalen und Funktionen stimmen erste und
vierte Ausführungsform überein. Für übereinstimmende Merkmale
sind gleiche Bezugszahlen und -angaben verwendet; hinsichtlich
einer weitergehenden Beschreibung der vierten Ausführungsform
kann somit auf die Figurenbeschreibung der Fig. 1 verwiesen
werden.
Die fünfte Ausführungsform der Wechselgetriebe-Anordnung nach
der Erfindung gemäß der Fig. 5 unterscheidet sich von der
vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform lediglich
dadurch, daß die Planetenräder 47 baulich umgekehrt angeordnet
sind und die Kupplung K diesmal in den Kraftfluß der
Antriebsverbindung 23 zwischen dem äußeren Zentralrad 22 des
Zwischengetriebes 8 und der Ausgangswelle 6 angeordnet sowie
letztere mit dem äußeren Zentralrad 27 des Endgetriebes 9
verbunden ist, wodurch das die kleinere Zähnezahl aufweisende
innere Zentralrad 19 des Zwischengetriebes 8 nunmehr baulich
zwischen dem Toroidgetriebe 7 und dem anderen inneren
Zentralrad 49 des Zwischengetriebes 8 angeordnet sowie durch
eine ständig drehfeste Antriebsverbindung 51 mit dem inneren
Zentralrad 21 des Endgetriebes 9 verbunden ist.
Auf diese Weise sind bei dieser Ausführung die Leistungsströme
in den beiden Pfaden im unteren Fahrbereich günstiger weil
gleichgerichtet und im direkten Pfad anteilig erhöht, während
im oberen Fahrbereich der direkte Pfad über das äußere
Zentralrad 22 des Zwischengetriebes 8 gelegt ist.
In den übrigen Merkmalen und Funktionen stimmen vierte und
fünfte Ausführungsform überein. Für übereinstimmende Merkmale
sind gleiche Bezugszahlen und -angaben verwendet; hinsichtlich
einer weitergehenden Beschreibung der fünften Ausführungsform
kann somit auf die Figurenbeschreibungen der Fig. 1 und 4
verwiesen werden.
Claims (10)
1. Wechselgetriebe-Anordnung, bei der im Kraftfluß zwischen
einer Ein- und einer Ausgangswelle (5 u. 6) ein stufenloses
Toroidgetriebe (7), ein Planetenräder-Zwischengetriebe (8) und
ein Planetenräder-Endgetriebe (9 oder 9a) angeordnet sind, mit
einer zentralen Zwischenwelle (10)
einer ein- und ausrückbaren Kupplung (K)
einer zentralen Zwischenwelle (10)
- - die mit der Eingangswelle (5) und einer zentralen Antriebsscheibe (11 bzw. 12) des Toroidgetriebes (7) sowie mit einem Planetenträger (18) des Zwischengetriebes (8) verbunden ist
- - die von der zentralen Zwischenwelle (10) durchsetzt wird
- - die mit einer zentralen Abtriebsscheibe (16 bzw. 17) des Toroidgetriebes (7) verbunden ist
- - das mit der konzentrischen Zwischenwelle (14) verbunden ist
- - das eine Antriebsverbindung (50 oder 51) mit einem ersten Getriebeglied (21) des Endgetriebes (9 oder 9a) aufweist
- - das in seinem festgebremsten Zustand gegenläufigen Drehsinn zwischen dem ersten Getriebeglied (21) und einem dritten Getriebeglied (27) des Endgetriebes (9) vermittelt
- - das eine Antriebsverbindung (23) mit dem dritten Getriebeglied (27) des Endgetriebes (9 oder 9a) aufweist,
einer ein- und ausrückbaren Kupplung (K)
- - welche im Kraftfluß der Antriebsverbindung (50 oder 23) zwischen dem mit der Ausgangswelle (6) verbundenen Getriebeglied (21 oder 25a oder 27) des Endgetriebes (9 oder 9a) und dem zugehörigen Zentralrad (48 bzw. 49 oder 22) des Zwischengetriebes (8) angeordnet ist
- - durch welche das Endgetriebe (9 oder 9a) im eingerückten Zustand der Kupplung (K) von der Drehomentübertragung abgekoppelt ist,
2. Anordnung nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Mittel zum Abkoppeln des Endgetriebes (9 oder 9a)
eine mit dem zweiten Getriebeglied (25 oder 27) des
Endgetriebes (9 oder 9a) verbundene ein- und ausrückbare
Bremse (B) vorgesehen ist.
3. Anordnung nach Patentanspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Zwischengetriebe (8) wenigstens ein zwei Zahnkränze
(43 oder 44, 45) aufweisendes Planetenrad (46 oder 47) aufweist
und die jeweils mit dem einen der beiden Zahnkränze kämmenden
beiden inneren Zentralräder (19 u. 48 oder 49) beiderseits
eines radialen Antriebssteges (20) liegen, durch den der das
wenigstens eine zwei Zahnkränze (43 oder 44, 45) aufweisende
Planetenrad (46 oder 47) lagernde Planetenträger (18 oder 18a)
mit der zentralen Zwischenwelle (10) verbunden ist.
4. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Zwischengetriebe (8) wenigstens einen mit einem Haupt-
Planetenrad (47) kämmenden Nebenplaneten (63) enthält, mit
dem seinerseits das äußere Zentralrad (22) des
Zwischengetriebes (8) kämmt.
5. Anordnung nach einem der Patentansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Planetenträger (25) des Endgetriebes (9) einstegig
ausgebildet und mit der Bremse (B) verbunden ist.
6. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zentralräder (21 u. 27) des Endgetriebes (9) jeweils
mit einem der Zahnkränze (38 u. 39) wenigstens eines
Stufenplaneten (35) kämmen.
7. Anordnung nach einem der Patentansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Planetenträger (25a) des Endgetriebes (9a) zweistegig
ausgebildet und das äußere Zentralrad (27) des Endgetriebes
(9a) mit der Bremse (B) verbunden ist.
8. Anordnung nach Patentanspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweistegige Planetenträger (25a) mit der Kupplung (K)
und mit der Ausgangswelle (6) verbunden ist.
9. Anordnung nach einem der Patentansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Zahnkränze (44, 45) des Planetenrades (47) des
Zwischengetriebes (8) unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen
sowie der kleinere Zahnkranz (44) mit dem eine größere
Zähnezahl aufweisenden und mit der konzentrischen
Zwischenwelle (14) verbundenen inneren Zentralrad (19) und
der größere Zahnkranz (45) mit dem eine kleinere Zähnezahl
sowie eine Antriebsverbindung (50 oder 51) mit dem ersten
Getriebeglied (21) des Endgetriebes (9) aufweisenden inneren
Zentralrad (49) kämmt.
10. Anordnung nach Patentanspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das die kleinere Zähnezahl und eine Antriebsverbindung
(51) mit dem ersten Getriebeglied (21) des Endgetriebes (9)
aufweisende innere Zentralrad (19) des Zwischengetriebes (8)
baulich zwischen dem Toroidgetriebe (7) und dem mit der
konzentrischen Zwischenwelle (14) verbundenen inneren
Zentralrad (49) angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000139779 DE10039779A1 (de) | 2000-08-16 | 2000-08-16 | Wechselgetriebe-Anordnung |
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DE2000139779 DE10039779A1 (de) | 2000-08-16 | 2000-08-16 | Wechselgetriebe-Anordnung |
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DE2000139779 Withdrawn DE10039779A1 (de) | 2000-08-16 | 2000-08-16 | Wechselgetriebe-Anordnung |
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DE (1) | DE10039779A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006103294A1 (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-05 | Torotrak (Development) Limited | Continuously variable transmission |
-
2000
- 2000-08-16 DE DE2000139779 patent/DE10039779A1/de not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
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8141 | Disposal/no request for examination |