DE102004003716A1 - Kegelringgetriebe - Google Patents

Abstract

Es wird ein Getriebe mit zwei entgegengesetzt zueinander auf zwei Wellen angeordneten und umlaufenden rotationssymmetrischen Körpern, insbesondere Kegelringgetriebe mit einem Primärkegel und einem Sekundärkegel, und mit einem mit den beiden Kegeln in Eingriff stehenden und einen der Kegel umgebenden Ring vorgeschlagen, bei dem die Wellen (5, 6) für die rotationssymmetrischen Körper bzw. für den Primärkegel (2) und für den Sekundärkegel (3) einen Winkel ungleich Null miteinander einschließen.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kegelringgetriebe mit zwei entgegengesetzt zueinander auf zwei Wellen angeordneten und umlaufenden Kegeln, einem Primärkegel und einem Sekundärkegel, und mit einem mit den beiden Kegeln in Eingriff stehenden und einen der Kegel umgebenden Ring nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Aus der EP 878 641 ist ein stufenloses Kegelreibringgetriebe bekannt, das zwei auf parallelen Achsen mit radialem Abstand voneinander angeordnete Kegelreibräder aufweist, die zueinander gegensinnig angeordnet sind und gleiche Kegelwinkel besitzen. Zwischen den Kegelreibrädern ist ein deren Zwischenraum ausfüllender Reibring angeordnet, der eines der beiden Kegelreibräder umgibt und in einem Käfig gehalten ist.
• Der Käfig besteht dabei aus einem Rahmen, der von zwei Querhäuptern und zwei darin aufgenommenen parallelen Achsen gebildet ist. Auf den Achsen ist eine Verstellbrücke angeordnet mit Führungsrollen, die beidseits des Reibrings angreifen und diesem die notwendige axiale Führung geben. Der Käfig ist wiederum um eine lotrechte Drehachse schwenkbar, wobei die Drehachse in der durch die Drehachsen der Reibkegelräder bestimmten Ebene liegt. Wird der Käfig um wenige Winkelgrade verschwenkt, so bewirkt der Reibantrieb eine axiale Verstellung der Verstellbrücke und damit eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses der Kegelreibräder.
• Ein derartiges Kegelringgetriebe eignet sich gemäß dieser Veröffentlichung insbesondere für den Frontantrieb eines Kraftfahrzeuges, der einen hydraulischen Wandler bzw. eine Flüssigkeitskupplung, eine dieser nachgeordnete Schalteinheit für das Kegelreibringgetriebe, und einen Abtrieb auf weist. Das Abtriebsteil der Flüssigkeitskupplung sitzt dabei auf einer Welle, auf der eine Bremsscheibe angeordnet ist, die elektronisch angesteuert wird. Hinter der Bremsscheibe ist ein freilaufendes Zahnrad vorgesehen, das mit einem Vorgelege in Eingriff steht und im Abtrieb den Rückwärtsgang bewirken kann. Dieses Zahnrad weist auf einer Seite eine Kronenverzahnung auf, mit der es mit einer auf der Welle gehaltenen und axial verschiebbaren eine innere Axialverzahnung aufweisenden Schaltmuffe in Eingriff gebracht und aktiviert werden kann.
• Das Kegelreibringgetriebe besteht also aus zwei entgegengesetzten und mit radialem Abstand zueinander angeordneten Kegelreibrädern mit gleichem Kegelwinkel und parallelen Achsen. Das mit der Antriebswelle in Verbindung stehende Kegelreibrad, der Primärkegel, wird dabei vom Reibring umschlossen, der mit seiner inneren Mantelfläche mit dem Primärkegel und mit seiner äußeren Mantelfläche mit dem mit der Abtriebswelle verbundenen Kegelreibrad, dem Sekundärkegel, in Reibeingriff steht.
• Ein weiteres Kegelreibringgetriebe sowie ein Verfahren zur Regelung des Übersetzungsverhältnisses ist in der EP 980 993 beschrieben. Dieses bekannte Kegelreibringgetriebe weist ebenfalls zwei entgegengesetzt zueinander auf parallelen Achsen angeordnete Kegelreibräder und eine die beiden Kegelreibräder wirkverbindende Reibeinrichtung auf, wobei jedoch auf die Reibeinrichtung ein Drehmoment wirkt mit einer Komponente, die senkrecht auf einer durch beide Kegelreibachsen gelegten Ebene steht. Die Reibeinrichtung ist mittels einer Führung entlang der Kegelreibräder verlagerbar und derart ausgestaltet, dass sie mit einem Drehmoment gegen die Führung gedrückt wird. Da die Reibeinrichtung einer Verspannung unterliegt, kann damit die Gefahr eines Flatterns des Getriebes minimiert werden.
• Bei einer konkreten Ausgestaltung ist die Reibeinrichtung zwischen den Kegelreibrädern angeordnet und weist einen ersten Laufbereich auf, der an einem ersten der beiden Kegelreibräder wälzt sowie einen zweiten Laufbereich, der an dem zweiten der beiden Kegelreibräder wälzt. Die beiden Laufbereiche sind in Bezug auf eine Rotationsebene der Reibeinrichtung versetzt angeordnet, die senkrecht auf einer Rotationsachse der Reibeinrichtung angeordnet ist. Die beiden Laufbereiche sind demgemäss von der Rotationsebene unterschiedlich beabstandet.
• Das Übersetzungsverhältnis bei diesem bekannten Kegelreibringgetriebe wird in Abhängigkeit von der Relativposition des umlaufenden Reibelementes eingestellt, wobei das Reibelement durch Verändern einer Drehlage bezüglich einer Achse in seiner Relativposition veränderbar ist. Die Drehlage des Reibelementes wird als Stellgröße für die Regelung genutzt. Diese Drehlage kann beispielsweise durch Verdrehen des Rahmens bzw. der Führungsstangen für den Rahmen verändert werden. Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel gemäss dieser Veröffentlichung erfolgt die Regelung des Übersetzungsverhältnisses dadurch, dass sowohl an der Antriebswelle als auch an der Abtriebswelle Drehzahlmesser vorgesehen sind. Als Regelgröße dient das Drehzahlverhältnis zwischen den beiden Wellen, wobei das Drehzahlverhältnis über die Drehlage des Reibrings geregelt wird. Weicht das gemessene Drehzahlverhältnis von dem gewünschten Drehzahlverhältnis ab, wird eine Lageänderung des Reibringes hervorgerufen. Dadurch wandert dieser entlang der Mantelfläche der Kegelreibräder, bis das gewünschte Drehzahlverhältnis erreicht wird, bei dem eine entsprechende Drehlageänderung des Reibringes bewirkt wird, sodass dieser wieder parallel zu den Kegelreibradachsen ausgerichtet ist.
• Wünschenswert bezüglich Kosten und Wirkungsgrad wäre ein Kegelringgetriebe, bei dem zumindest während der Vorwärtsfahrt in einer Stufe vom Sekundärkegel auf das Differential übersetzt werden kann. Neben der Baulän genproblematik, insbesondere im Hinblick auf die Ausbildung des Rückwärtsganges, besteht die Hauptschwierigkeit darin, im Kegelringgetriebe eine ausreichend große Anfahrübersetzung zu verwirklichen, bei der das Kegelringgetriebe etwa um den Faktor 3 ins Langsame übersetzen soll.
• Werden zur Erreichung dieses Zieles Kegelringgetriebe mit unterschiedlich großen Kegeln eingesetzt, so muss der Sekundärkegel im Durchmesser größer sein als der Primärkegel. Durch diese Maßnahme verliert das Kegelringgetriebe jedoch an Spreizung und somit an Attraktivität.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kegelringgetriebe dahingehend auszugestalten, dass es eine große Anfahrübersetzung bei gleichzeitig großer Spreizung ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
• Ausgehend von einem Kegelringgetriebe mit zwei entgegengesetzt zueinander auf zwei Wellen angeordneten und umlaufenden Kegeln, einem Primärkegel und einem Sekundärkegel, und mit einem mit den beiden Kegeln in Eingriff stehenden und einen der Kegel umgebenden Ring, ist also erfindungsgemäß vorgesehen, dass die beiden Wellen für die beiden Kegel unter einem Winkel zueinander angeordnet sind.
• Dadurch, dass die beiden Wellen für die beiden Kegel, den Primärkegel und den Sekundärkegel, nicht mehr parallel zueinander, sondern unter einem Winkel zueinander angeordnet sind, kann die erwünschte große Anfahrübersetzung bei gleichzeitig großer Spreizung verwirklicht werden. Daneben wird noch der Vorteil erzielt, dass eine Kosteneinsparung durch Einsparung einer Getriebezwischenwelle, Kettenräder, Kette und Lager erreicht wird und eine Wirkungsgradverbesserung durch Entfall einer Zwischenstufe sowie ein kompakterer Bauraum möglich ist.
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:
• 1 schematisch die Anordnung von Primärkegel und Sekundärkegel im herkömmlichen Kegelringgetriebe und
• 2 schematisch die Anordnung von Primärkegel und Sekundärkegel in einem erfindungsgemäßen Kegelringgetriebe.
• Bei dem in 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel eines herkömmlichen Kegelringgetriebes ist mit 1 eine Kupplung bezeichnet, über die das Kegelringgetriebe mit dem Motor 11 eines Kraftfahrzeuges verbindbar ist. Die Kupplung ist hierbei eine Trockenkupplung mit integriertem Torsionsdämpfer. Der Primärkegel 2 steht mit dem Sekundärkegel 3 über den Ring 7 in Verbindung, der den Primärkegel umgibt. Mit 5 ist die Welle des Primärkegels und mit 6 die Welle des Sekundärkegels bezeichnet. Diese beiden Wellen 5, 6 sind parallel zueinander angeordnet.
• Eine mit 8 angedeutete Kette überträgt hierbei das Drehmoment vom Sekundärkegel 3 auf eine Zwischenwelle 10, auf welcher ein Planetensatz 9 untergebracht ist. Mit 4 ist ein Differenzial bezeichnet.
• Bei dem in 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kegelringgetriebes ist wieder mit 1 die Kupplung, mit 2 der Primärkegel, mit 3 der Sekundärkegel, mit 7 der Ring und mit 4 das Differenzial bezeichnet. Hierbei schließen jedoch die beiden Wellen 5 für den Primärkegel und 6 für den Sekundärkegel einen geringen Winkel ungleich Null miteinander ein. Dieser Winkel liegt in der Größenordnung von 1 bis 15 Grad und vorzugsweise zwischen 2 und 6 Grad.
• Aus Vereinfachungsgründen ist bei der schematischen Darstellung von 2 der Rückwärtsgang nicht dargestellt.
• Die erfindungsgemäße Konzeption ist nicht nur für Kegelringgetriebe mit zwei entgegengesetzt zueinander auf zwei Wellen angeordneten und umlaufenden Kegeln anwendbar, sondern auch auf Getriebe, die anstelle von Kegeln zwei rotationssymmetrische Körper enthalten.

1

Kupplung

2

Primärkegel

3

Sekundärkegel

4

Differential

5

Welle

6

Welle

7

Ring

8

Kette

9

Planetensatz

10

Welle

11

Motor

Claims (3)

1. Getriebe mit zwei entgegengesetzt zueinander auf zwei Wellen angeordneten und umlaufenden rotationssymmetrischen Körpern, insbesondere Kegelringgetriebe mit einem Primärkegel und einem Sekundärkegel und mit einem mit den beiden Kegeln in Eingriff stehenden und einen der Kegel umgebenden Ring, dadurch gekennzeichnet , dass die Wellen (5, 6) für die rotationssymmetrische Körper bzw. für den Primärkegel (2) und für den Sekundärkegel (3) einen Winkel ungleich Null miteinander einschließen.
2. Kegelringgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen 1 und 16 Grad liegt.
3. Kegelringgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen 2 und 7 Grad liegt.