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Die Erfindung betrifft ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit einem ersten und einem zweiten Kegelscheibensatz, die jeweils einer Welle zugeordnet und durch ein Umschlingungsmittel antriebsmäßig so miteinander verbunden sind, dass die Übersetzung stufenlos verstellbar ist, und mit einer Drehrichtungsumkehreinrichtung.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 198 57 708 A1 ist ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit einer Drehrichtungsumkehreinrichtung bekannt, die in axialer Richtung dem zweiten Scheibensatz nachgeordnet ist. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse eines der Scheibensätze.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist. Insbesondere soll das erfindungsgemäße Kegelscheibenumschlingungsgetriebe in axialer Richtung weniger Bauraum benötigen als herkömmliche Kegelscheibenumschlingungsgetriebe.
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Die Aufgabe ist bei einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit einem ersten und einem zweiten Kegelscheibensatz, die jeweils einer Welle zugeordnet und durch ein Umschlingungsmittel antriebsmäßig so miteinander verbunden sind, dass die Übersetzung stufenlos verstellbar ist, und mit einer Drehrichtungsumkehreinrichtung, dadurch gelöst, dass die Drehrichtungsumkehreinrichtung ein Vorwärtszahnrad und ein Rückwärtszahnrad umfasst, die über eine Synchronisiereinrichtung wahlweise mit der Welle eines der Scheibensätze drehfest verbindbar sind. Das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe wird auch als CVT-Getriebe (Continuously Variable Transmission) bezeichnet. Derartige Getriebe können längs oder quer in ein Kraftfahrzeug eingebaut werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass herkömmliche Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, wie sie zum Beispiel aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 198 57 708 A1 bekannt sind, und die einen Planetengetriebe-Wendesatz umfassen, für eine Front-/Queranordnung in einem eher kleinen Kraftfahrzeug ungeeignet sind. Durch die erfindungsgemäße Integration der Synchronisiereinrichtung in das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe kann auch in kleineren Fahrzeugen kostengünstig und bauraumneutral eine Front-/Queranordnung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit einem Momentenfühler realisiert werden. Mit Hilfe der Synchronisiereinrichtung kann entweder das Vorwärtszahnrad oder das Rückwärtszahnrad drehfest mit der zugeordneten Welle verbunden werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Vorwärtszahnrad und das Rückwärtszahnrad drehbar auf der Welle eines der Scheibensätze angeordnet sind. Die beiden Zahnräder sind vorzugsweise als Stirnräder ausgeführt, die, zum Beispiel mit Hilfe von Gleitlagern, auf der Welle des zugeordneten Scheibensatzes gelagert sind. Als Stirnrad wird ein im Wesentlichen zylindrisches Zahnrad mit axial stehenden Zähnen bezeichnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisiereinrichtung in axialer Richtung zwischen dem Vorwärtszahnrad und dem Rückwärtszahnrad angeordnet ist. Die Synchronisiereinrichtung ist vorzugsweise genau so oder so ähnlich wie bei herkömmlichen Schaltgetrieben ausgeführt und, zum Beispiel über eine Schaltkulisse oder Schaltmuffe, manuell schaltbar.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisiereinrichtung eine Neutralstellung aufweist, in der das Vorwärtszahnrad und das Rückwärtszahnrad von der Welle des zugeordneten Scheibensatzes entkoppelt sind. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine Trennung eines Antriebsmotors und der Scheibensätze vom Rest eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs ermöglicht. Dadurch wird ein Abschleppen des Kraftfahrzeugs vereinfacht.
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Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere gemäß den vorab beschriebenen Ausführungsbeispielen, alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die Drehrichtungsumkehreinrichtung dem zweiten Scheibensatz zugeordnet und in axialer Richtung überlappend zu dem ersten Scheibensatz, einem Drehmomentfühler des ersten Scheibensatzes, und/oder einer Anfahrkupplung angeordnet ist, die dem ersten Scheibensatz vorgeschaltet ist. Die erfindungsgemäße Drehrichtungsumkehreinrichtung ist vorzugsweise so angeordnet, dass kein zusätzlicher axialer Bauraum für die Drehrichtungsumkehreinrichtung benötigt wird. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Drehrichtungsumkehreinrichtung in einem axialen Bauraumabschnitt angeordnet, der für bereits vorhandene Teile des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, wie den ersten Scheibensatz, den Drehmomentfühler und/oder die Anfahrkupplung, benötigt wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Rückwärtszahnrad über eine Zahnkette mit einem weiteren Rückwärtszahnrad gekoppelt ist, das drehfest mit einer Zwischenwelle verbunden ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine Drehrichtungsumkehr ermöglicht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Vorwärtszahnrad mit einem weiteren Vorwärtszahnrad kämmt, das drehfest mit der Zwischenwelle verbunden ist. Über die Zwischenwelle kann das von dem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe übertragene Drehmoment direkt oder indirekt auf die Antriebsräder übertragen werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung zwischen dem weiteren Vorwärtszahnrad und dem weiteren Rückwärtszahnrad ein Getriebeausgangszahnrad drehfest mit der Zwischenwelle verbunden ist. Das Getriebeausgangszahnrad ist vorzugsweise einstückig mit der Zwischenwelle verbunden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeausgangszahnrad mit einem Stirnraddifferential gekoppelt ist. Über das Stirnraddifferential wird das von dem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe übertragene Drehmoment auf Antriebswellen der Antriebsräder übertragen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Vorwärtszahnrad, das Rückwärtszahnrad, das weitere Vorwärtszahnrad und das weitere Rückwärtszahnrad als Stirnräder ausgeführt sind. Das hat den Vorteil, dass wenig axialer Bauraum benötigt wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 eine teilweise vereinfachte Darstellung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit einer erfindungsgemäßen Drehrichtungsumkehreinrichtung im Längsschnitt und
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2 das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe aus 1 mit einem Stirnraddifferential im Längsschnitt.
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In den 1 und 2 ist ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 1 mit einem ersten Kegelscheibensatz 3 im Längsschnitt dargestellt. Der erste Kegelscheibensatz 3, der in 1 nur durch zwei Rechtecke angedeutet ist, ist, wie man in 2 sieht, durch ein als Laschenkette ausgeführtes Umschlingungsmittel mit einem zweiten Kegelscheibensatz 4 gekoppelt. Dem ersten Kegelscheibensatz 3 ist eine Anfahrkupplung 5 vorgeschaltet.
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Die Anfahrkupplung
5 kann, wie bei dem in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 198 57 708 A1 offenbarten Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgeführt sein. Die Anfahrkupplung
5 kann aber auch, wie in dem in
1 sichtbaren Ausschnitt zu sehen ist, als Lamellenkupplung ausgeführt sein. Über die Anfahrkupplung
5 ist eine Antriebsmaschine, zum Beispiel eine Brennkraftmaschine, direkt oder indirekt, vorzugsweise über einen Momentenfühler, mit dem ersten Kegelscheibensatz
3 antriebsmäßig verbindbar.
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Von dem ersten Kegelscheibensatz 3 wird ein zu übertragendes Drehmoment mit Hilfe der Laschenkette 32 auf den zweiten Kegelscheibensatz 4 übertragen. Der zweite Kegelscheibensatz 4 umfasst, analog zu dem ersten Kegelscheibensatz 3, eine erste Kegelscheibe 6 und eine zweite Kegelscheibe 8.
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Die erste Kegelscheibe 6 ist, zum Beispiel durch einen Presssitz, fest mit einer Welle 9 verbunden, die als Hohlwelle ausgeführt ist. Die zweite Kegelscheibe 8 des zweiten Kegelscheibensatzes 4 ist relativ zu der als Festscheibe bezeichneten Kegelscheibe 6 in axialer Richtung auf der Welle 9 verschiebbar. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zu einer Drehachse 7 der Welle 9. Die Kegelscheibe 8 wird wegen ihrer axialen Beweglichkeit auch als Wegscheibe bezeichnet.
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Eine Verstellung beziehungsweise Anpressung der Wegscheibe 8 wird durch Druckbeaufschlagung über ein Hydraulikmedium bewirkt. Das mit Druck beaufschlagte Hydraulikmedium wird vorzugsweise durch die Hohlwelle 9 zugeführt. Durch die Verstellung beziehungsweise axiale Verschiebung der Wegscheiben 8 der beiden Kegelscheibensätze 3 und 4 kann das Übersetzungsverhältnis, in welchem das zu übertragende Drehmoment von der Laschenkette 32 übertragen wird, stufenlos variiert werden.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist benachbart zu dem zweiten Kegelscheibensatz 4 eine Drehrichtungsumkehreinrichtung 10 auf der Welle 9 angeordnet. Die Drehrichtungsumkehreinrichtung 10 umfasst ein Vorwärtszahnrad 11 und ein Rückwärtszahnrad 12. Die beiden Zahnräder 11 und 12 sind als Stirnräder ausgeführt und mit Hilfe von Gleitlagern 17, 18 drehbar auf der Welle 9 gelagert.
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Das Vorwärtszahnrad 11 kämmt mit einem zweiten Vorwärtszahnrad 13. Das Rückwärtszahnrad 12 ist über eine Zahnkette 15 mit einem zweiten Rückwärtszahnrad 14 gekoppelt. Durch die Zahnkette 15 wird auf einfache Art und Weise eine Drehrichtungsumkehrung des zweiten Rückwärtszahnrads 14 gegenüber dem zweiten Vorwärtszahnrad 13 bewirkt.
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In axialer Richtung ist zwischen dem Vorwärtszahnrad 11 und dem Rückwärtszahnrad 12 eine Synchronisiereinrichtung 20 angeordnet. Die Synchronisiereinrichtung 20 dient dazu, Drehzahlunterschiede zwischen der Welle 9 und dem Vorwärtszahnrad 11 oder dem Rückwärtszahnrad 12 auszugleichen, bevor das Vorwärtszahnrad 11 oder das Rückwärtszahnrad 12 mit Hilfe der Synchronisiereinrichtung 20 drehfest mit der Welle 9 verbunden wird.
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Die Synchronisiereinrichtung 20 umfasst einen Synchronkörper 21, der drehfest mit der Welle 9 verbunden ist. Der Synchronkörper 21 ist im Wesentlichen als Ring mit einem T-förmigen Querschnitt ausgeführt. Die Synchronisiereinrichtung 20 umfasst des Weiteren auf der dem Vorwärtszahnrad 11 zugewandten Seite einen inneren Synchronring 23 und einen äußeren Synchronring 24. Auf der dem Rückwärtszahnrad 12 zugewandten Seite umfasst die Synchronisiereinrichtung 20 einen inneren Synchronring 25 und einen äußeren Synchronring 26. Die Synchronringe 23 bis 26 sind paarweise mit zusammenwirkenden Konusflächen ausgestattet.
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Die Synchronringe 23, 24 und 25, 26 sind mit Hilfe von Sperrstücken 28 betätigbar, um die Drehzahlen zwischen der Welle 9 und dem Vorwärtszahnrad 11 beziehungsweise dem Rückwärtszahnrad 12 zu synchronisieren. Die Betätigung der Synchronisiereinrichtung 20 erfolgt über eine Schaltmuffe 30. Die Schaltmuffe 30 hat radial innen eine Ringnut, in welche die Sperrstücke 28 teilweise eingreifen.
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In den 1 und 2 ist die Synchronisiereinrichtung 20 in einer Neutralstellung gezeigt, in welcher sowohl das Vorwärtszahnrad 11 als auch das Rückwärtszahnrad 12 von der Welle 9 entkoppelt sind. Über die Schaltmuffe 30 kann die Welle 9 entweder mit dem Vorwärtszahnrad 11 oder mit dem Rückwärtszahnrad 12 drehfest verbunden werden, nachdem die Drehzahlen synchronisiert wurden.
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In 1 sieht man, dass die Drehrichtungsumkehreinrichtung 10 in einem axialen Abschnitt des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 1 angeordnet ist, in dem auch die Anfahrkupplung 5 und teilweise der erste Kegelscheibensatz 3 angeordnet sind. Das hat den Vorteil, dass für die Drehrichtungsumkehreinrichtung 10 kein zusätzlicher axialer Bauraum benötigt wird. Vielmehr sind die Drehrichtungsumkehreinrichtung 10 und die Anfahrkupplung 5 und teilweise der erste Kegelscheibensatz 3 gemeinsam in demselben axialen Abschnitt des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 1 angeordnet.
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In 2 sieht man, dass das zweite Vorwärtsrad 13 und das zweite Rückwärtsrad 14 drehfest mit einer Zwischenwelle 34 verbunden sind, die parallel zu der Welle 9 mit dem zweiten Kegelscheibensatz 4 angeordnet ist. Die beiden zweiten Zahnräder 13 und 14 sind ebenfalls als Stirnräder ausgeführt und über geeignete Verzahnungen drehfest mit der Zwischenwelle 34 verbunden, die als Hohlwelle ausgeführt ist.
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In axialer Richtung zwischen den beiden zweiten oder weiteren Zahnrädern 13 und 14 ist eine Verzahnung oder ein Getriebeausgangszahnrad 35 ausgebildet. Das Zahnrad 35 kämmt mit einem Stirnraddifferential 40, um ein zu übertragendes Drehmoment von der Zwischenwelle 34 auf mit dem Stirnraddifferential 40 gekoppelte Antriebswellen von Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Die Zwischenwelle 34 ist mit den beiden weiteren Zahnrädern 13 und 14 drehbar in einem Getriebegehäuse 45 des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 1 angeordnet.
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Ein über die Anfahrkupplung 5 und die beiden Kegelscheibensätze 3 und 4 zu übertragendes Drehmoment wird von der Welle 9 über die Synchronisiereinrichtung 20 entweder auf das Vorwärtszahnrad 11 oder das Rückwärtszahnrad 12 übertragen. Von dem Vorwärtszahnrad 11 wird das zu übertragende Drehmoment in Vorwärtsrichtung über das weitere Vorwärtszahnrad 13 auf die Zwischenwelle 34 übertragen.
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Über das Rückwärtszahnrad 12 und die Zahnkette 15 wird das zu übertragende Drehmoment in Rückwärtsdrehrichtung auf das weitere Rückwärtszahnrad 14 und die Zwischenwelle 34 übertragen. Von der Zwischenwelle 34 wird das zu übertragende Drehmoment in Vorwärtsdrehrichtung oder in Rückwärtsdrehrichtung auf das Stirnraddifferential 40 und die Antriebswellen der Antriebsräder überfragen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
- 3
- erster Kegelscheibensatz
- 4
- zweiter Kegelscheibensatz
- 5
- Anfahrkupplung
- 6
- erste Kegelscheibe
- 7
- Drehachse
- 8
- zweite Kegelscheibe
- 9
- Welle
- 10
- Drehrichtungsumkehreinrichtung
- 11
- Vorwärtszahnrad
- 12
- Rückwärtszahnrad
- 13
- weiteres Vorwärtszahnrad
- 14
- weiteres Rückwärtszahnrad
- 15
- Zahnkette
- 17
- Gleitlager
- 18
- Gleitlager
- 20
- Synchronisiereinrichtung
- 21
- Synchronkörper
- 23
- innerer Synchronring
- 24
- äußerer Synchronring
- 25
- innerer Synchronring
- 26
- äußerer Synchronring
- 28
- Sperrstücke
- 30
- Schaltmuffe
- 32
- Laschenkette
- 34
- Zwischenwelle
- 35
- Getriebeausgangszahnrad
- 40
- Stirnraddifferential
- 45
- Getriebegehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19857708 A1 [0002, 0004, 0018]
