DE10231235A1

DE10231235A1 - Leistungsverzweigtes Zwei-Bereichs-Getriebe

Info

Publication number: DE10231235A1
Application number: DE2002131235
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Wafzig
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2004-01-22

Abstract

Das erfindungsgemäße leistungsverzweigte Zwei-Bereichs-Getriebe umfasst einen einzügigen Reibradvariator, eine Übersetzungsstufe und ein Summierungsgetriebe, wobei der Reibradvariator, die Übersetzungsstufe und das Summierungsgetriebe in Kraftflussrichtung hintereinander in Reihe angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein leistungsverzweigtes Zwei-Bereichs-Getriebe, welches einen Reibradvariator umfasst gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Stufenlos verstellbare Reibradvariatoren, welche mindestens zwei Torusscheiben mit toroidförmigen Laufflächen aufweisen, zwischen denen Rollkörper abrollen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Reibradvariatoren weisen neben der stufenlosen Übersetzungsänderung eine hohe Drehmomentkapazität auf.
Aus der DE 196 29 213 A1 ist ein Getriebe bekannt, welches in zwei Leistungsbereichen betrieben werden kann. Die wesentlichen Bestandteile dieses bekannten Reibradgetriebes sind ein stufenlos verstellbarer Reibradvariator mit zwei paarweise zusammenwirkenden toroidförmigen Laufflächen, eine Vorgelegewelle sowie ein Summierungsgetriebe. Hierbei ist im unteren Bereich (LOW) eine Leistungsverzweigung vorgesehen. Die Antriebsleistung wird von der Antriebswelle über eine Übersetzungsstufe an die Vorgelegewelle und anschließend an das stufenlos verstellbare Getriebe (Reibradvariator) geleitet, welches abtriebsseitig mit dem Summierungsgetriebe verbunden ist. Über einen zweiten Leistungszweig wird die Antriebsleistung über die Vorgelegewelle und eine Übersetzungsstufe direkt in das Summierungsgetriebe geleitet, wo die Leistung beider Leistungszweige aufsummiert und an die Abtriebswelle weitergeleitet wird.
Im zweiten Leistungsbereich (HIGH) dieses bekannten Getriebes wird die Antriebsleistung über eine Übersetzungsstufe auf die Vorgelegewelle und anschließend auf das stufenlos verstellbare Getriebe geleitet. Ein weiterer Leistungsanteil ist in diesem Fall nicht vorgesehen.
Aus der DE 197 03 544 A1 der Anmelderin ist ein weiteres Getriebe bekannt, bei dem eine Leistungsverzweigung vorgesehen ist und ein stufenlos verstellbares Getriebe, insbesondere ein Getriebe mit paarweise zusammenwirkenden, toroidförmigen Laufflächen (Reibradgetriebe) eingesetzt wird. Auch dieses bekannte Getriebe weist eine Zwischen- bzw. Vorgelegewelle auf, um die gewünschte Leistungsverzweigung zu ermöglichen.
Des weiteren umfasst das nach dem Stand der Technik in derartigen Getriebe eingesetzte Reibradgetriebe zwei äußere und zwei innere Torusscheiben. Aufgrund dieser Konzeption wird viel Bauraum benötigt, der heutzutage für andere Antriebsstrangkomponenten erforderlich ist. Des weiteren eignen sich derartige Konzeptionen nur bedingt für einen Front-Längs-Einbau.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leistungsverzweigtes Zwei-Bereichs-Getriebe anzugeben, welches eine sehr kompakte Bauweise aufweist. Des weiteren soll eine hohe Getriebespreizung realisiert werden sowie ein hoher Wirkungsgrad im Hauptfahrbereich erzielt werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein Getriebe vorgeschlagen, das einen Reibradvariator, eine Übersetzungsstufe und ein Summierungsgetriebe umfasst, wobei der Reibradvariator, die Übersetzungsstufe und das Summierungsgetriebe in Kraftflussrichtung hintereinander in Reihe angeordnet sind und wobei als Reibradvariator vorzugsweise ein stufenlos verstellbarer einzügiger Reibradvariator eingesetzt wird.
Durch die Verwendung eines einzügigen Reibradvariators, d. h. eines Reibradvariators mit lediglich einer inneren und einer äußeren Torusscheibe, wird eine sehr kompakte Bauweise erzielt. Des weiteren ist aufgrund der Anordnung der Komponenten keine Zwischenwelle vorgesehen, was sich ebenfalls sehr positiv auf die Dimensionierung des Getriebes auswirkt.
Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe ist eine Leistungsverzweigung im zweiten, oberen Bereich (HIGH) vorgesehen. Im ersten, unteren Leistungsbereich (LOW) wird die Antriebsleistung von der Antriebswelle über den Reibradvariator auf die Abtriebswelle gebracht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
In diesen stellen dar:
1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes;
2 eine Darstellung der Gesamtgetriebeübersetzung als Funktion der Reibradvariatorübersetzung für die Ausführungsform nach 1;
3 eine schematische Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes und
4 eine schematische Darstellung einer dritten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes.
Gemäß 1 umfasst das erfindungsgemäße leistungsverzweigte Zwei-Bereichs-Getriebe einen einzügigen Reibradvariator 1, wobei hinter dem Reibradvariator 1 in Kraftflussrichtung eine Übersetzungsstufe 2 sowie ein Summierungsgetriebe 3 angeordnet sind. Durch diese bauraumsparende Anordnung der Bestandteile des Getriebes kann das Getriebe in Längsrichtung eingebaut werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe ist eine Leistungsverzweigung im zweiten, oberen Bereich (HIGH) vorgesehen. Im ersten, unteren Leistungsbereich (LOW) wird die Antriebsleistung von der Antriebswelle über den Reibradvariator 1 bei geschlossener Kupplung 4 und geöffneter Kupplung 5 und 8 auf die Abtriebswelle gebracht. Hierbei läuft das Summierungsgetriebe 3 im Blockbetrieb.
Im oberen Bereich ist eine Leistungsverzweigung vorgesehen. Zu diesem Zweck wird die Kupplung 5 geschlossen. Dadurch wird ein Teil der Antriebsleistung von der Antriebswelle direkt auf ein Element des Summierungsgetriebes 3 geleitet, vorzugsweise auf den Steg 6 des Summierungstriebes 3. Über einen zweiten Leistungszweig wird die Antriebsleistung über den Reibradvariator 1 und die Übersetzungsstufe 2 auf ein weiteres Element des Summierungsge triebes 3, vorteilhafterweise auf das Sonnenrad 7, geleitet.
Im Rahmen der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das Summierungsgetriebe 3 als Minus-Planetensatz ausgebildet. Dadurch wird erreicht, dass im leistungsverzweigten Bereich besonders hohe Wirkungsgrade erzielt werden.
Um den Rückwärtsgang zu aktivieren, wird ein vorgesehenes Schaltelement 8 geschaltet.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird eine sehr kompakte Bauweise des Getriebes erzielt; zudem ist das Getriebe kostengünstig herstellbar und weist eine hohe Drehmomentkapazität sowie eine hohe Gesamtspreizung auf.
Hierbei weist der einzügige Reibradvariator drei Rollkörper auf; im Rahmen weiterer Ausführungsformen können jedoch fünf, sieben oder neun Rollkörper vorgesehen sein.
In 2 wird die Gesamtgetriebeübersetzung des in 1 vorgestellten Getriebes als Funktion der Variatorübersetzung für beide Bereiche anhand beispielhafter Werte dargestellt. Wie aus der Figur ersichtlich, wird ein sehr breiter Übersetzungsbereich erzielt.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem das Summierungsgetriebe 3 als Plus-Planetensatz ausgebildet ist, wodurch hohe Getriebespreizungen ermöglicht werden. Des weiteren ist vorgesehen, dass im zweiten Leistungsbereich ein erster Teil der Antriebsleistung direkt auf das Hohlrad 9 des Summierungsgetriebes 3 geleitet wird und dass der zweite Teil der Antriebsleistung über den Reibradvariator 1 und die Übersetzungsstufe 2 auf das Sonnenrad 7 des Summierungsgetriebes 3 geleitet wird.
Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach 3 dadurch, dass im zweiten Leistungsbereich der zweite Teil der Antriebsleistung über den Reibradvariator 1 und die Übersetzungsstufe 2 auf den Steg 6 des Summierungsgetriebes 3 geleitet wird.

1: einzügiger Reibradvariator
2: Übersetzungsstufe
3: Summierungsgetriebe
4: Kupplung
5: Kupplung
6: Steg
7: Sonnenrad
8: Kupplung
9: Hohlrad

Claims

Leistungsverzweigtes Zwei-Bereichs-Getriebe mit einem Reibradvariator, einer Übersetzungsstufe und einem Summierungsgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibradvariator (1), die Übersetzungsstufe (2) und das Summierungsgetriebe (3) in Kraftflussrichtung hintereinander in Reihe angeordnet sind.
Leistungsverzweigtes Zwei-Bereichs-Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Reibradvariator ein einzügiger Reibradvariator vorgesehen ist.
Leistungsverzweigtes Zwei-Bereichs-Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten, unteren Bereich die Antriebsleistung von der Antriebswelle über den Reibradvariator (1), die Übersetzungsstufe (2) und das Summierungsgetriebe (3) auf die Antriebswelle geleitet wird, wobei im zweiten Leistungsbereich ein Teil der Antriebsleistung von der Antriebswelle auf ein Element (6) des Summierungsgetriebes (3) geleitet wird und ein weiterer Teil der Antriebsleistung über den Reibradvariator (1) und die Übersetzungsstufe (2) auf ein weiteres Element (7) des Summierungsgetriebes (3) geleitet wird.
Leistungsverzweigtes Zwei-Bereichs-Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Leistungsbereich ein erster Teil der Antriebsleistung direkt auf den Steg (6) des Summierungsgetriebes (3) geleitet wird und dass der zweite Teil der An triebsleistung über den Reibradvariator (1) und die Übersetzungsstufe (2) auf das Sonnenrad (7) des Summierungsgetriebes (3) geleitet wird.
Leistungsverzweigtes Zwei-Bereichs-Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der einzügige Reibradvariator (1) drei, fünf, sieben oder neun Rollkörper aufweist.
Leistungsverzweigtes Zwei-Bereichs-Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass es drei Schaltelemente (4, 5, 8) umfasst, wobei ein erstes Schaltelement (4) im geschlossenen Zustand einen Blockbetrieb des Summierungsgetriebes (3) für den ersten Leistungsbereich bewirkt und ein zweites Schaltelement (5) im geschlossenen Zustand eine direkte Verbindung der Antriebswelle mit dem Summierungsgetriebe (3) ermöglicht.
Leistungsverzweigtes Zwei-Bereichs-Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Summierungsgetriebe (3) als Minus-Planetensatz ausgebildet ist.
Leistungsverzweigtes Zwei-Bereichs-Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Summierungsgetriebe (3) als Plus-Planetensatz ausgebildet ist.
Leistungsverzweigtes Zwei-Bereichs-Getriebe nach einem der Ansprüche 3, 5, 6, 7, 8, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Leistungsbereich ein erster Teil der Antriebsleistung direkt auf das Hohlrad (9) des Summierungsgetriebes (3) geleitet wird und dass der zweite Teil der Antriebsleistung über den Reibradvariator (1) und die Übersetzungsstufe (2) auf das Sonnenrad (7) des Summierungsgetriebes (3) geleitet wird.
Leistungsverzweigtes Zwei-Bereichs-Getriebe nach einem der Ansprüche 3, 5, 6, 7, 8, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Leistungsbereich ein erster Teil der Antriebsleistung direkt auf das Hohlrad (9) des Summierungsgetriebes (3) geleitet wird und dass der zweite Teil der Antriebsleistung über den Reibradvariator (1) und die Übersetzungsstufe (2) auf den Steg (6) des Summierungsgetriebes (3) geleitet wird.