DE102019129914A1

DE102019129914A1 - Traktionsgetriebe

Info

Publication number: DE102019129914A1
Application number: DE102019129914.4A
Authority: DE
Inventors: Auf Teilnichtnennung Antrag; Rainer Petersen; Jörg Möckel; Falk Ebert
Original assignee: Volkswagen AG; NSK Ltd
Current assignee: Volkswagen AG; NSK Ltd
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2021-05-06

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Traktionsgetriebe (10) mit einem ersten und einem zweiten Teilgetriebe (100, 200), die spiegelsymmetrisch zueinander aufgebaut und axial benachbart in einem Gehäuse angeordnet sind, jeweils umfassend- eine axial innere, erste Reibscheibe (110, 210) und eine axial äußere, zweite Reibscheibe (120, 220), die koaxial angeordnet und relativ zueinander um eine Getriebe-Zentralachse rotierbar sind, sowie- einen Satz zwischen den Reibscheiben (110, 120; 210, 220) kraftschlüssig kontaktierter Reibroller (130), die rotierbar um jeweils eine Rollerachse gelagert sind, wobei die Rollerachsen an einem axial bewegbaren, sternförmigen Steg (130, 230) radial von der Getriebe-Zentralachse beabstandet schwenkgelagert sind, wobei- die ersten Reibscheiben (110, 210) mittels wenigstens einer ersten axial entkoppelten Drehfixierung (20) drehmomentübertragend mit einer gemeinsamen ersten Welle (1) gekoppelt sind,- die zweiten Reibscheiben (120, 220) drehmomentübertragend mit einer gemeinsamen, relativ zur ersten Welle (1) koaxialen, zweiten Welle (2) gekoppelt sind,- der axiale Abstand zwischen dem dem ersten Teilgetriebe (100) zugeordneten, ersten Steg (130) und dem dem zweiten Teilgetriebe (200) zugeordneten, zweiten Steg (230) mittels einer Abstands-Stelleinrichtung variierbar ist und- funktional zwischen den Reibscheiben (110, 210; 120, 220) eines Paares von mit derselben gemeinsamen Welle (1, 2) gekoppelten Reibscheiben eine Abstandsänderungen der Stege (130, 230) momentendifferenzabhängig ausgleichende Wälzkörper/Rampen-Kupplung (30) angeordnet ist,Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Reibscheiben (110, 210; 120, 220) besagten Paares von mit derselben Welle (1, 2) gekoppelten Reibscheiben über eine mechanische Parallelschaltung aus einer axial entkoppelten Drehfixierung (22; 23) und einer mechanischen Reihenschaltung aus der Wälzkörper/Rampen-Kupplung (30) und einer Drehentkopplung (32) miteinander gekoppelt sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Traktionsgetriebe mit einem ersten und einem zweiten Teilgetriebe, die spiegelsymmetrisch zueinander aufgebaut und axial benachbart in einem Gehäuse angeordnet sind, jeweils umfassend

- eine axial innere, erste Reibscheibe und eine axial äußere, zweite Reibscheibe, die koaxial angeordnet und relativ zueinander um eine Getriebe-Zentralachse rotierbar sind, sowie
- einen Satz zwischen den Reibscheiben kraftschlüssig kontaktierter Reibroller, die rotierbar um jeweils eine Rollerachse gelagert sind, wobei die Rollerachsen an einem axial bewegbaren, sternförmigen Steg radial von der Getriebe-Zentralachse beabstandet schwenkgelagert sind, wobei
- die ersten Reibscheiben drehmomentübertragend mit einer gemeinsamen ersten Welle gekoppelt sind,
- die zweiten Reibscheiben drehmomentübertragend mit einer gemeinsamen zur ersten Welle koaxialen, zweiten Welle gekoppelt sind,
- der axiale Abstand zwischen dem dem ersten Teilgetriebe zugeordneten, ersten Steg und dem dem zweiten Teilgetriebe zugeordneten, zweiten Steg mittels einer Abstands-Stelleinrichtung variierbar ist und
- funktional zwischen den Reibscheiben eines Paares von mit derselben gemeinsamen Welle gekoppelten Reibscheiben eine Abstandsänderungen der Stege momentendifferenzabhängig ausgleichende Wälzkörper/Rampen-Kupplung angeordnet ist.

Stand der Technik
Ein derartiges Traktionsgetriebe ist bekannt aus der DE 10 2016 223 922 A1 .
Die Druckschrift offenbart ein im Inneren des Rotors einer elektrischen Maschine angeordnetes Traktionsgetriebe, welches aus zwei einander axial benachbart angeordneten Teilgetrieben besteht. Die Teilgetriebe sind im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander aufgebaut und umfassen jeweils eine Antriebsscheibe, eine Abtriebsscheibe und einen Satz reibschlüssig zwischen diesen Reibscheiben angeordneter Reibroller. Die Reibroller sind auf einem sternförmigen Steg gelagert, der axial verschieblich und im Wesentlichen drehfest zum Gehäuse angeordnet ist. Insbesondere kann der Abstand der Stege der beiden Teilgetriebe zur Übersetzungseinstellung variiert werden. Dies erfolgt mittels einer Gewindekopplung beider Stege, sodass zu einer Abstandverstellung eine Relativrotation der beiden Stege erforderlich ist. Abgesehen von dieser Verstellrotation führt der Steg bei Betrieb jedoch keine Rotationen relativ zum Gehäuse aus. In diesem Sinne ist die obige Angabe eines „im Wesentlichen“ zum Gehäuse drehfesten Steges zu verstehen.
Die auf den einander zugewandten Seiten der Teilgetriebe angeordneten, d.h. mit Blick auf die Gesamtanordnung die axial innen liegenden Antriebsscheiben sind axial verschieblich und drehmomentübertragend mit dem Rotor der elektrischen Maschine gekoppelt. Hierzu trägt die erste Antriebsscheibe eine Außenverzahnung, die in eine korrespondierende Innenverzahnung des Rotors eingreift, sodass eine Gleitverzahnung resultiert, die eine axial entkoppelte Drehfixierung der ersten Antriebsscheibe am Rotor darstellt. Die zweite Antriebsscheibe ist mit der ersten Antriebsscheibe über eine Wälzkörper/Rampen-Kupplung gekoppelt, sodass ein zwischen den Antriebsscheiben auftretendes Differenzmoment zu einer Abstandsvariation der Antriebsscheiben führt. Die auf den einander abgewandten Seiten der Teilgetriebe angeordneten, d.h. mit Blick auf die Gesamtanordnung die axial außen liegenden Antriebsscheiben sind dreh- und axial fest mit einer zweiten Welle verbunden, die koaxial zur ersten Welle und radial innerhalb der Reibscheiben liegt. Ein von der elektrischen Maschine aufgebrachtes Drehmoment wird also über die Antriebsscheiben symmetrisch in die beiden Teilgetriebe eingebracht. Dort mittels der Roller mit einer der Kippstellung der Reibroller entsprechenden Übersetzung auf die Abtriebsscheiben und von diesen auf die zweite Welle übertragen. Eine gleichmäßige Anpresskraft in beiden Teilgetrieben wird dabei durch die Wälzkörper/Rampen-Kupplung zwischen den Antriebsscheiben gewährleistet. Diese dient auch dem Stellwegausgleich bei einer Verstellung der Übersetzung.
Zur Übersetzungsverstellung wird der Abstand der Stege verändert, was mit einer transienten Änderung der Anpresskraft verbunden ist, die wiederum eine kompensierende Verschiebung der Antriebsscheiben mittels der Wälzkörper/Rampen-Kupplung hervorruft und eine Verkippung der Reibroller bewirkt.
Als nachteilig hat sich erwiesen, dass aufgrund der vorgegebenen Funktionsweise einer Wälzkörper/Rampen-Kupplung jede durch diese verursachte Abstandsänderung zwischen den durch sie gekoppelten Reibscheiben mit einer geringfügigen Relativrotation dieser Reibscheiben verbunden ist. Insbesondere bei vielen, schnellen Übersetzungsänderungen, wie sie bei einer auf hohen Fahrkomfort ausgerichteten Übersetzungssteuerung auftreten können, besteht die Gefahr des Aufbaus von unerwünschten Systemschwingungen, die sich nachteilig auf den Fahrkomfort auswirken können.
Aufgabenstellung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Traktionsgetriebe derart weiterzubilden, dass die Gefahr von Systemschwingungen reduziert wird.
Darlegung der Erfindung
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Reibscheiben besagten Paares von mit derselben Welle gekoppelten Reibscheiben über eine mechanische Parallelschaltung aus einer axial entkoppelten Drehfixierung und einer mechanischen Reihenschaltung aus der Wälzkörper/Rampen-Kupplung und einer Drehentkopplung miteinander gekoppelt sind.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die Erfindung löst den Zielkonflikt zwischen dem Wunsch, die durch die Funktion der Wälzkörper/Rampen-Kupplung zwischen den Reibscheiben eingebrachten Relativrotationen durch Drehentkopplung zu vermeiden, und der Notwendigkeit, beide Reibscheiben mit einem gleichmäßigen (positiven oder negativen) Drehmoment beaufschlagen können und Drehmomentunterschiede zwischen den Reibscheiben zur Steuerung der Wälzkörper/Rampen-Kupplung zu nutzen. Die drehentkoppelte Reihenschaltung bildet die Basis für eine reine Übertragung nur der axialen Wirkkomponente der Wälzkörper/Rampen-Kupplung, ist aber für die Drehmomentübertragung ungeeignet. Die hierzu parallel geschaltete Drehfixierung zwischen den beiden Reibscheiben garantiert hingegen deren drehfeste Kopplung, die für eine gemeinsame Momentenein- bzw. -ableitung erforderlich ist, wobei die axiale Wirkkomponente der Wälzkörper/Rampen-Kupplung durch die Axialentkopplung der Drehfixierung kompensiert wird. Zwischen den Reibscheiben kann daher zugleich Drehmoment übertragen werden und jegliche Relativrotationen, die zu Systemschwingungen führen könnten, unterbunden werden. Die beiden gekoppelten Reibscheiben sind daher auf zwei unterschiedlichen Pfaden miteinander gekoppelt, nämlich über besagten, rein axial wirksamen Reihenschaltungs-Pfad und den rein rotativ wirksamen Parallelpfad.
Wie aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, ist auch die erfindungsgemäße axial entkoppelte Drehfixierung vorzugsweise als Gleitverzahnung ausgebildet. Die erfindungsgemäße Drehentkopplung kann beispielsweise über ein Kugel- oder Kegellager realisiert sein.
Bei der bevorzugten, weil technisch besonders kompakten, Ausführungsform, die hier als erste Grundform der Erfindung angesprochen werden soll, ist vorgesehen, dass die Reihenschaltung aus Wälzkörper/Rampen-Kupplung und Drehentkopplung axial und funktional zwischen den ersten Reibscheiben angeordnet ist. Die zu dieser Reihenschaltung parallel geschaltete axial entkoppelte Drehfixierung führt dabei bevorzugt zu einer radial zwischen der ersten und der zweiten Welle gelagerten, koaxialen dritten Welle. Die dritte Welle bietet also den die erfindungsgemäße Reihenschaltung umgehenden bzw. rotativ überbrückenden Parallelpfad. Die konkrete Positionierung und Ausgestaltung der axial entkoppelten Drehfixierung ist dabei weitgehend beliebig. Beispielsweise kann eine Gleitverzahnung zwischen der Wälzkörper/Rampen-Kupplung und der dieser nächst benachbarten ersten Reibscheibe angeordnet sein. Alternativ kann eine solche Gleitverzahnung auch zwischen der Drehentkopplung und der dieser nächst benachbarten ersten Reibscheibe angeordnet sein. Denkbar ist auch eine Gleitverzahnung im Bereich der dritten Welle selbst.
Die erste axial entkoppelte Drehfixierung, über die bevorzugt ein Antriebsmoment von der ersten Welle auf die ersten Reibscheiben übertragen wird, setzt günstigerweise zwischen der Wälzkörper/Rampen-Kupplung und der Drehentkopplung an. Auf die über die Wälzkörper/Rampen-Kupplung angeschlossene erste Reibscheibe wird das Moment daher unmittelbar übertragen; auf die andere erste Reibscheibe, die ja durch die Drehentkopplung von einer unmittelbaren Momenteneinleitung entkoppelt ist, wird das Moment mittelbar über die erläuterte dritte Welle übertragen.
Bei einer Weiterbildung der ersten Grundform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mechanische Reihenschaltung aus Wälzkörper/Rampen-Kupplung und Drehentkopplung eine axial wirkende Vorspannfeder aufweist, die auf der der Wälzkörper/Rampen-Kupplung abgewandten Seite der ersten axial entkoppelten Drehfixierung angeordnet ist. Eine solche Vorspannfeder unterstützt die Wirkung der Wälzkörper/Rampen-Kupplung. Diese Ausführungsform sieht vor, die Vorspannfeder in demjenigen der beiden erfindungsgemäßen Parallelpfade anzuordnen, der für die Übertragung der axialen Wirkkomponente der Wälzkörper/Rampen-Kupplung dient. Dadurch ist die Vorspannfeder in einem von Drehmomenten unbelasteten Systembereich angeordnet. Dies erlaubt insbesondere die Verwendung von zur Drehmomentübertragung ungeeigneten Federtypen, wie beispielsweise Schraubenfedern bzw. Bündeln von Schraubenfedern, die für die beabsichtigte Vorspannung der Wälzkörper/Rampen-Kupplung jedoch besonders günstig sind. Eine solche Reihenschaltung erlaubt auch bei sehr kleinen Übersetzungsverstellungen, in denen die Wälzkörper/Rampen-Kupplung aufgrund sehr geringer Momentendifferenzen noch nicht anspricht, eine instantane Stellwegkompensation und daher eine instantane Momentenvergleichmäßigung in den Teilgetrieben.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine der zweiten Reibscheiben über eine mechanische Parallelschaltung aus einer axial wirkenden Vorspannfeder und einer axial entkoppelten Drehfixierung mit der zweiten Welle gekoppelt ist. Bei dieser Ausführungsform ist, im Vergleich zur zuvor geschilderten Ausführungsform, die Vorspannfeder vom Axialbereich zwischen den Teilgetrieben nach außerhalb beider Teilgetriebe in den Bereich der Kopplung einer zweiten Reibscheibe mit der zweiten Welle versetzt. Die Vorspannfeder wirkt bei dieser Ausführungsform auf die zweiten Reibscheiben, wobei, da die Vorspannfeder, wie erläutert, keine Drehmomente übertragen kann, zur Drehmomentübertragung auf die zweite Welle eine zur Vorspannfeder parallele axial entkoppelte Drehfixierung erforderlich ist. Mit anderen Worten ist auch hier eine Pfadaufspaltung zur getrennten Führung axialer und rotativer Bewegungskomponenten realisiert.
Einen gänzlich anderen Ansatz zur Umsetzung der erfindungsgemäßen Parallelschaltung, der hier als zweite Grundform der Erfindung bezeichnet werden soll, sieht vor, dass die mechanische Reihenschaltung aus Wälzkörper/Rampen-Kupplung und Drehentkopplung axial außerhalb der Teilgetriebe und funktional zwischen den zweiten Reibscheiben angeordnet ist, wobei die dazu parallel geschaltete axial entkoppelte Drehfixierung zwischen der Wälzkörper/Rampen-Kupplung und der ihr nächst benachbarten zweiten Reibscheibe ansetzt und zur zweiten Welle führt. Die über die erfindungsgemäße Parallelschaltung miteinander gekoppelten Reibscheiben sind bei dieser Ausführungsform die zweiten Reibscheiben. Das oben erläuterte Wirkprinzip bleibt beibehalten. Der erfindungsgemäße Reihenschaltungs-Pfad verläuft bei dieser Grundform über die die zweite Welle. Diese kann daher nicht als Schnittstellen-Welle zur Ein- oder Ausleitung eines Momentes in das bzw. aus dem Getriebe dienen. Es ist daher eine gesonderte Ausgangswelle erforderlich, die günstigerweise zwischen der Wälzkörper/Rampen-Kupplung und der Drehentkopplung ansetzt
Auch bei dieser zweiten Grundform der Erfindung ist die Integration einer Vorspannfeder möglich und bevorzugt vorgesehen. Auch hier werden zwei Varianten als besonders günstig angesehen. Bei einer ersten Variante ist vorgesehen, dass axial und funktional zwischen den ersten Reibscheiben eine axial wirkende Vorspannfeder angeordnet ist und die erste sowie eine zusätzliche axial entkoppelte Drehfixierung jeweils einer der ersten Reibscheiben zur ersten Welle jeweils zwischen der Vorspannfeder und der zugeordneten ersten Reibscheibe ansetzen. Mit anderen Worten ist die Vorspannfeder zwischen den beiden Teilgetrieben angeordnet, um auf deren jeweilige erste Reibscheibe zu wirken. Dies bedeutet allerdings, dass, da über die Vorspannfeder keine Drehmomente übertragen werden können, jede erste Reibscheibe ihre eigene drehmomentübertragende und axiale Bewegungskomponenten kompensierende Ankopplung an die erste Welle benötigt. Hierzu sind zwei axial entkoppelte Drehfixierungen vorgesehen, nämlich die bei allen Ausführungsformen vorgesehene erste axial entkoppelte Drehfixierung zu ersten Welle und eine speziell bei der hier erläuterten Ausführungsform vorgesehene, zusätzliche axial entkoppelte Drehfixierung zu ersten Welle.
Bei der zweiten Variante ist hingegen vorgesehen, dass die zweite Reibscheibe desjenigen Teilgetriebes, das der mechanischen Parallelschaltung aus axial entkoppelter Drehfixierung und mechanischer Reihenschaltung von Wälzkörper/Rampen-Kupplung und Drehentkopplung abgewandt ist, über eine mechanische Parallelschaltung aus einer axial wirkenden Vorspannfeder und einer axial entkoppelten Drehfixierung mit der zweiten Welle gekoppelt ist. Dies entspricht im Wesentlichen der oben erläuterten zweiten Variante der ersten Grundform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist, im Vergleich zur zuvor geschilderten Ausführungsform, die Vorspannfeder vom Axialbereich zwischen den Teilgetrieben nach außerhalb beider Teilgetriebe in den Bereich der Kopplung einer zweiten Reibscheibe mit der zweiten Welle versetzt. Die Vorspannfeder wirkt bei dieser Ausführungsform auf die zweiten Reibscheiben, wobei, da die Vorspannfeder, wie erläutert, keine Drehmomente übertragen kann, zur Drehmomentübertragung auf die zweite Welle eine zur Vorspannfeder parallele axial entkoppelte Drehfixierung erforderlich ist. Mit anderen Worten ist auch hier eine Pfadaufspaltung zur getrennten Führung axialer und rotativer Bewegungskomponenten realisiert. Die Vorspannfeder und die sie umgehende axial entkoppelte Drehfixierung sind auf der der erfindungsgemäßen Parallelschaltung gegenüberliegenden Seite des Gesamtgetriebes angeordnet.
Bei einer dritten Grundform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wälzkörper/Rampen-Kupplung und die Drehentkopplung axial außerhalb und auf unterschiedlichen Seiten der Teilgetriebe sowie funktional zwischen den zweiten Reibscheiben angeordnet sind, wobei die dazu parallel geschaltete axial entkoppelte Drehfixierung zur zweiten Welle führt. Mit anderen Worten sind bei dieser Ausführungsform die Elemente der Reihenschaltung aus Drehentkopplung und Wälzkörper/Rampen-Kupplung auf unterschiedlichen Seiten des Gesamtgetriebes angeordnet und in den Bereich der Kopplung der zweiten Reibscheibe mit einer vorzugsweise gehäusefesten, koaxialen, dritten Welle integriert. Dadurch wird jedoch diejenige zweite Reibscheibe, neben welcher die Drehentkopplung angeordnet ist, von der Momentenübertragung auf die zweite Welle abgeschnitten. Dies wird durch die Welle kompensiert, die in axial entkoppelter Weise drehmomentübertragend mit beiden zweiten Reibscheiben verbunden ist. Die zweite Welle dient bei dieser dritten, wie auch bei der oben beschriebenen zweiten Grundform der Erfindung nicht als Schnittstellenwelle des Getriebes.
Auch bei dieser dritten Grundform der Erfindung sind zwei Varianten der Integration einer Vorspannfeder denkbar. Bei einer ersten Variante, die in Bezug auf die Vorspannfeder im Wesentlichen der ersten Variante der zweiten Grundform der Erfindung entspricht, ist vorgesehen, dass axial und funktional zwischen den ersten Reibscheiben eine axial wirkende Vorspannfeder angeordnet ist und die erste sowie eine zusätzliche axial entkoppelte Drehfixierung jeweils einer der ersten Reibscheiben zur ersten Welle jeweils zwischen der Vorspannfeder und der zugeordneten ersten Reibscheibe ansetzen. Mit anderen Worten ist die Vorspannfeder zwischen den beiden Teilgetrieben angeordnet, um auf deren jeweilige erste Reibscheibe zu wirken. Dies bedeutet allerdings, dass, da über die Vorspannfeder keine Drehmomente übertragen werden können, jede erste Reibscheibe ihre eigene drehmomentübertragende und axiale Bewegungskomponenten kompensierende Ankopplung an die erste Welle benötigt. Hierzu sind zwei axial entkoppelte Drehfixierungen vorgesehen, nämlich die bei allen Ausführungsformen vorgesehene erste axial entkoppelte Drehfixierung zu ersten Welle und eine speziell bei der hier erläuterten Ausführungsform vorgesehene, zusätzliche axial entkoppelte Drehfixierung zu ersten Welle.
Eine zweite Variante, die in Bezug auf die Vorspannfeder den zweiten Varianten der ersten und der zweiten Grundform der Erfindung entspricht, sieht vor, dass zwischen der Drehentkopplung und dem dieser benachbarten Ansatzpunkt der axial entkoppelten Drehfixierung zur zweiten Welle eine axial wirkende Vorspannfeder angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist, im Vergleich zur zuvor geschilderten Ausführungsform, die Vorspannfeder vom Axialbereich zwischen den Teilgetrieben nach außerhalb beider Teilgetriebe in den Bereich der Kopplung einer zweiten Reibscheibe mit der zweiten Welle versetzt. Die Vorspannfeder wirkt bei dieser Ausführungsform auf die zweiten Reibscheiben. Dabei ist, da die Vorspannfeder ebenso wie die ihr benachbart angeordnete Drehentkopplung keine Drehmomente übertragen kann, zur Drehmomentübertragung auf die zweite Welle eine zur Vorspannfeder und zur Drehentkopplung parallele axial entkoppelte Drehfixierung erforderlich ist. Mit anderen Worten ist auch hier eine Pfadaufspaltung zur getrennten Führung axialer und rotativer Bewegungskomponenten realisiert. Die Vorspannfeder, die Drehentkopplung und die der Ansatzpunkt der beide umgehenden axial entkoppelten Drehfixierung sind auf der der Wälzkörper/Rampen-Kupplung gegenüberliegenden Seite des Gesamtgetriebes angeordnet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Variante der ersten Grundform eines erfindungsgemäßen Traktionsgetriebes,
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Variante der ersten Grundform eines erfindungsgemäßen Traktionsgetriebes,
3 eine schematische Darstellung einer ersten Variante der zweiten Grundform eines erfindungsgemäßen Traktionsgetriebes,
4 eine schematische Darstellung einer zweiten Variante der zweiten Grundform eines erfindungsgemäßen Traktionsgetriebes,
5 eine schematische Darstellung einer ersten Variante der dritten Grundform eines erfindungsgemäßen Traktionsgetriebes sowie
6 eine schematische Darstellung einer zweiten Variante der dritten Grundform eines erfindungsgemäßen Traktionsgetriebes.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin.
Die 1 und 2 zeigen zwei Varianten der ersten Grundform eines erfindungsgemäßen Traktionsgetriebes 10. Zwei einander axial umgreifende Wellen, nämlich die radial außen liegende erste Welle 1 und die radial innen liegende zweite Welle 2 bilden die Hauptwellen des Getriebes 10. Die erste Welle 1 kann insbesondere als Antriebswelle ausgestaltet sein. Insbesondere kann die erste Welle 1 durch den Rotor einer elektrischen Maschine realisiert sein, in dessen radial Innerem das erfindungsgemäße Traktionsgetriebe angeordnet ist. Die zweite Welle 2 kann insbesondere als Abtriebswelle ausgestaltet sein.
Das Traktionsgetriebe 10 umfasst zwei Teilgetriebe, nämlich ein erstes Teilgetriebe 100 und ein zweites Teilgetriebe 200. Jedes der Teilgetriebe 100, 200 umfasst eine erste Reibscheibe 110 bzw. 210, die insbesondere als Antriebsscheiben ausgebildet sein können, eine zweite Reibscheibe 120 bzw. 220, die insbesondere als Abtriebsscheiben ausgebildet sein können, sowie einen Satz Reibroller 130 bzw. 230, die reibschlüssig zwischen den An- und Abtriebsscheiben des ihnen jeweils zugeordneten Teilgetriebes 100, 200 angeordnet sind. Die Reibroller 130, 230 sind jeweils auf einem sternförmigen Steg 310, 320 einer gemeinsamen Steganordnung 300 gelagert, wobei zur Verstellung der Getriebeübersetzung der axiale Abstand zwischen den Stegen 310, 320 und damit ihre Winkelstellung zwischen den jeweils zugeordneten An- und Abtriebsscheiben variiert werden kann.
Ein an der ersten Welle 1 anliegendes Drehmoment wird auf die beiden ersten Reibscheiben 110, 210 verteilt. Die Verteilung erfolgt über eine erfindungsgemäße mechanische Parallelschaltung, in welche das Moment der ersten Welle 1 über eine erste axial entkoppelte Drehfixierung 20 eingeleitet wird. Die erfindungsgemäße Parallelschaltung besteht bei den Ausführungsformen der 1 und 2 im Wesentlichen aus einer Reihenschaltung einer Wälzkörper/Rampen-Kupplung 30 und einer Drehentkopplung 32 sowie einer dieser Reihenschaltung parallel geschalteten dritten Welle 3, die in axial entkoppelter und drehmomentübertragender Weise angeschlossen ist. Das Moment der ersten Welle wird daher über die erste axial entkoppelte Drehfixierung 20 und die Wälzkörper/Rampen-Kupplung 30 auf die erste Reibscheibe 210 des zweiten Teilgetriebes 200 übertragen. Eine direkte Übertragung des Momentes auch auf die erste Reibscheibe 110 des ersten Teilgetriebes 100 ist aufgrund der Drehentkopplung 32 nicht möglich. Allerdings liegt zwischen der Wälzkörper/Rampen-Kupplung 30 und der ersten Reibscheibe 210 des zweiten Teilgetriebes 200 ein Ansatzpunkt einer axial entkoppelten Drehfixierung 23 zur dritten Welle 3, die zudem drehmomentübertragend mit der ersten Reibscheibe 110 des ersten Teilgetriebes 100 verbunden ist. Auf diesem Weg kann also das von der ersten Welle 1 eingeleitete Moment gleichermaßen an die ersten Reibscheiben 110, 210 der beiden Teilgetriebe 100, 200 angelegt werden. Bei einer Übersetzungsverstellung auftretende Momentendifferenzen werden von der Wälzkörper/Rampen-Kupplung 30 in eine kompensierende Abstandsänderung zwischen den ersten Reibscheiben 110, 210 umgesetzt, wobei die dabei entstehende Relativrotation zwischen den beiden Seiten der Wälzkörper/Rampen-Kupplung 30 durch die Drehentkopplung 32 kompensiert werden.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist zwischen der Drehentkopplung 32 und der ersten axial entkoppelten Drehfixierung 20 eine Vorspannfeder 40 zur Unterstützung der Wälzkörper/Rampen-Kupplung 30 angeordnet. Der Fachmann wird erkennen, dass diese Vorspannfeder 40 sich in einem nicht momentenbelasteten Bereich des Systems befindet.
Bei der Ausführungsform von 2 ist die Vorspannfeder 40 nach axial außerhalb des zweiten Teilgetriebes 200 verlegt. Sie wirkt daher zwischen den beiden zweiten Reibscheiben 120, 220. Ebenso denkbar wäre ihre Anordnung axial außerhalb des ersten Teilgetriebes 100. In jedem Fall kann jedoch die notwenige Drehmomentübertragung zwischen den zweiten Reibscheiben 120, 220 zur zweiten Welle 2 nicht über die Vorspannfeder 40 erfolgen. Daher ist parallel zu dieser eine axial entkoppelte Drehfixierung 22 zur zweiten Welle 2 vorgesehen.
Die 3 und 4 zeigen zwei Varianten der zweiten Grundform des erfindungsgemäßen Traktionsgetriebes 10. Diesen ist gemeinsam, dass die erfindungsgemäße Parallelschaltung aus einer axial entkoppelten Drehfixierung und einer Reihenschaltung von Wälzkörper/Rampen-Kupplung 30 und Drehentkopplung 32 nach axial außerhalb der Teilgetriebe 100, 200, insbesondere nach axial außerhalb des ersten Teilgetriebes 100 verlegt ist. Bei dieser Ausführungsform kann die die beiden zweiten Reibscheiben 120, 220 drehmomentübertragend verbindende zweite Welle 2 nicht zugleich als Abtriebswelle dienen. Daher ist eine dritte Welle 3 als gesonderte Abtriebswelle vorgesehen, die über die Wälzkörper/Rampen-Kupplung 30 mit der zweiten Reibscheibe 120 des ersten Teilgetriebes 100 verbunden ist. Das an der zweiten Reibscheibe 120 des ersten Teilgetriebes 100 anliegende Abtriebsmoment wird auf diesem Wege aus dem Getriebe ausgeleitet. Das an der zweiten Reibscheibe 220 des zweiten Teilgetriebes anliegende Moment wird über die axial entkoppelte Drehfixierung 22 zwischen der zweiten Reibscheibe 120 des ersten Teilgetriebes und der Wälzkörper/Rampen-Kupplung 30 zusammengeführt. Eine durch Übersetzungsverstellung erzeugte Momentendifferenz wird von der Wälzkörper/Rampen-Kupplung 30 in eine Stauchung des gesamten Getriebes umgesetzt, wobei die zweite Reibscheibe 220 des zweiten Teilgetriebes 200 als Positionsreferenz dient. Eine mit der Wirkung der Wälzkörper/Rampen-Kupplung 30 verbundene Relativrotation der zweiten Reibscheiben 120, 220 wird durch die Drehentkopplung 32 unterbunden.
Bei der Ausführungsform von 3 ist zwischen den ersten Reibscheiben 110, 210 eine Vorspannfeder 40 zur Unterstützung der Wälzkörper/Rampen-Kupplung 30 vorgesehen. Da diese Vorspannfeder 40 nicht zur Übertragung von Drehmomenten, insbesondere nicht zur Übertragung des von der ersten Welle über die erste axial entkoppelte Drehfixierung 20 übertragenen Momentes geeignet ist, ist andererseits der Vorspannfeder 40 eine zusätzliche axial entkoppelte Drehfixierung 21 zur ersten Welle 1 vorgesehen.
Bei der Ausführungsform von 4 ist die Vorspannfeder 40 in zu 2 analoger Weise nach axial außerhalb des zweiten Teilgetriebes 200 verlegt und es ist eine zusätzliche axial entkoppelte Drehfixierung 22' zur zweiten Welle 2 in mechanischer Parallelschaltung mit dieser Vorspannfeder 40 vorgesehen.
Die 5 und 6 zeigen zwei Varianten der dritten Grundform eines erfindungsgemäßen Traktionsgetriebes 10. Hier sind die Wälzkörper/Rampen-Kupplung 30 und die Drehentkopplung 32 auf entgegengesetzten, axial äußeren Seiten der Teilgetriebe 100, 200 angeordnet. Sie sind in eine vorzugsweise gehäusefeste dritte Welle 3 integriert, die vorzugsweise auch als Abtriebswelle dient. Parallel dazu verläuft die die zweiten Reibscheiben 120, 220 drehmomentübertragend koppelnde zweite Welle 2. Diese ist mittels der axial entkoppelten Drehfixierung 22 mit den zweiten Reibscheiben, insbesondere der zweiten Reibscheibe 220 des zweiten Teilgetriebes 200 verbunden.
Bei der Ausführungsform von 5 ist eine Vorspannfeder 40 analog der Vorspannfeder 40 bei der Ausführungsform von 3 vorgesehen. Bei der Ausführungsform von 6 ist eine Vorspannfeder 40 analog der Vorspannfeder 40 gemäß der Ausführungsform von 4 vorgesehen.
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
Bezugszeichenliste

1: erste Welle / Antriebswelle
2: zweite Welle
3: dritte Welle
10: Traktionsgetriebe
20: erste axial entkoppelte Drehfixierung zur ersten Welle
21: zusätzliche axial entkoppelte Drehfixierung zur ersten Welle
22: axial entkoppelte Drehfixierung zur zweiten Welle
22': zusätzliche axial entkoppelte Drehfixierung zur zweiten Welle
23: axial entkoppelte Drehfixierung zur dritten Welle
30: Wälzkörper/Rampen-Kupplung
40: Vorspannfeder
100: erstes Teilgetriebe
110: erste Reibscheibe / Antriebsscheibe von 100
120: zweite Reibscheibe / Abtriebsscheibe von 100
130: Reibroller von 100
200: zweites Teilgetriebe
210: erste Reibscheibe / Antriebsscheibe von 200
220: zweite Reibscheibe / Abtriebsscheibe von 200
230: Reibroller von 200
300: Steganordnung
310: erster Steg
320: zweiter Steg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016223922 A1 [0002]

Claims

Traktionsgetriebe (10) mit einem ersten und einem zweiten Teilgetriebe (100, 200), die spiegelsymmetrisch zueinander aufgebaut und axial benachbart in einem Gehäuse angeordnet sind, jeweils umfassend - eine axial innere, erste Reibscheibe (110, 210) und eine axial äußere, zweite Reibscheibe (120, 220), die koaxial angeordnet und relativ zueinander um eine Getriebe-Zentralachse rotierbar sind, sowie - einen Satz zwischen den Reibscheiben (110, 120; 210, 220) kraftschlüssig kontaktierter Reibroller (130), die rotierbar um jeweils eine Rollerachse gelagert sind, wobei die Rollerachsen an einem axial bewegbaren, sternförmigen Steg (130, 230) radial von der Getriebe-Zentralachse beabstandet schwenkgelagert sind, wobei - die ersten Reibscheiben (110, 210) mittels wenigstens einer ersten axial entkoppelten Drehfixierung (20) drehmomentübertragend mit einer gemeinsamen ersten Welle (1) gekoppelt sind, - die zweiten Reibscheiben (120, 220) drehmomentübertragend mit einer gemeinsamen, relativ zur ersten Welle (1) koaxialen, zweiten Welle (2) gekoppelt sind, - der axiale Abstand zwischen dem dem ersten Teilgetriebe (100) zugeordneten, ersten Steg (130) und dem dem zweiten Teilgetriebe (200) zugeordneten, zweiten Steg (230) mittels einer Abstands-Stelleinrichtung variierbar ist und - funktional zwischen den Reibscheiben (110, 210; 120, 220) eines Paares von mit derselben gemeinsamen Welle (1, 2) gekoppelten Reibscheiben eine Abstandsänderungen der Stege (130, 230) momentendifferenzabhängig ausgleichende Wälzkörper/Rampen-Kupplung (30) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibscheiben (110, 210; 120, 220) besagten Paares von mit derselben Welle (1, 2) gekoppelten Reibscheiben über eine mechanische Parallelschaltung aus einer axial entkoppelten Drehfixierung (22; 23) und einer mechanischen Reihenschaltung aus der Wälzkörper/Rampen-Kupplung (30) und einer Drehentkopplung (32) miteinander gekoppelt sind.
Traktionsgetriebe (10) nach Anspruch 1, dass die Reihenschaltung aus Wälzkörper/Rampen-Kupplung (30) und Drehentkopplung (32) axial und funktional zwischen den ersten Reibscheiben (110, 210) angeordnet ist.
Traktionsgetriebe (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu der Reihenschaltung aus Wälzkörper/Rampen-Kupplung (30) und Drehentkopplung (32) parallel geschaltete axial entkoppelte Drehfixierung (23) zu einer radial zwischen der ersten und der zweiten Welle (1, 2) gelagerten, koaxialen dritten Welle (3) führt.
Traktionsgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste axial entkoppelte Drehfixierung (20) axial zwischen der Wälzkörper/Rampen-Kupplung (30) und der Drehentkopplung (32) ansetzt.
Traktionsgetriebe (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Reihenschaltung aus Wälzkörper/Rampen-Kupplung (30) und Drehentkopplung (32) eine axial wirkende Vorspannfeder (40) aufweist, die auf der der Wälzkörper/Rampen-Kupplung (30) abgewandten Seite der ersten axial entkoppelten Drehfixierung (20) angeordnet ist.
Traktionsgetriebe (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der zweiten Reibscheiben (220) über eine mechanische Parallelschalung aus einer axial wirkenden Vorspannfeder (40) und einer axial entkoppelten Drehfixierung (22) mit der zweiten Welle (2) gekoppelt ist.
Traktionsgetriebe (10) nach Anspruch 1, dass die mechanische Reihenschaltung aus Wälzkörper/Rampen-Kupplung (30) und Drehentkopplung (32) axial außerhalb der Teilgetriebe (100, 200) und funktional zwischen den zweiten Reibscheiben (120, 220) angeordnet ist, wobei die dazu parallel geschaltete axial entkoppelte Drehfixierung (22) zwischen der Wälzkörper/Rampen-Kupplung (30) und der ihr nächst benachbarten zweiten Reibscheibe (120) ansetzt und zur zweiten Welle (2) führt.
Traktionsgetriebe (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass axial und funktional zwischen den ersten Reibscheiben (110, 210) eine axial wirkende Vorspannfeder (40) angeordnet ist und die erste sowie eine zusätzliche axial entkoppelte Drehfixierung (21) jeweils einer der ersten Reibscheiben (110, 210) zur ersten Welle (1) jeweils zwischen der Vorspannfeder (40) und der zugeordneten ersten Reibscheibe (110, 210) ansetzen.
Traktionsgetriebe (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reibscheibe (220) desjenigen Teilgetriebes (200), das der mechanischen Parallelschaltung aus axial entkoppelter Drehfixierung (22) und mechanischer Reihenschaltung von Wälzkörper/Rampen-Kupplung (30) und Drehentkopplung (32) abgewandt ist, über eine mechanische Parallelschalung aus einer axial wirkenden Vorspannfeder (40) und einer zusätzlichen axial entkoppelten Drehfixierung (22') mit der zweiten Welle (2) gekoppelt ist.
Traktionsgetriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper/Rampen-Kupplung (30) und die Drehentkopplung (32) axial außerhalb und auf unterschiedlichen Seiten der Teilgetriebe (100, 200) sowie funktional zwischen den zweiten Reibscheiben (110, 210) angeordnet sind, wobei die dazu parallel geschaltete axial entkoppelte Drehfixierung (22) zur zweiten Welle führt.
Traktionsgetriebe (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass axial und funktional zwischen den ersten Reibscheiben (110, 210) eine axial wirkende Vorspannfeder (40) angeordnet ist und die erste sowie eine zusätzliche axial entkoppelte Drehfixierung (20, 21) jeweils einer der ersten Reibscheiben (110, 210) zur ersten Welle jeweils zwischen der Vorspannfeder (40) und der zugeordneten ersten Reibscheibe (110, 210) ansetzen.
Traktionsgetriebe (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Drehentkopplung (32) und dem dieser benachbarten Ansatzpunkt der axial entkoppelten Drehfixierung zur zweiten Welle (2) eine axial wirkende Vorspannfeder (40) angeordnet ist.