DE10249487A1

DE10249487A1 - Leistungsverzweigtes Getriebe

Info

Publication number: DE10249487A1
Application number: DE10249487A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Wafzig; Gerhard Dipl.-Ing. Gumpoltsberger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-06
Also published as: JP2004144294A; US20040082418A1

Abstract

Es wird ein leistungsverzweigtes Getriebe vorgeschlagen, umfassend einen Reibradvariator und zwei Planetengetriebe, wobei der Reibradvariator (1), das erste Planetengetriebe (2) und das zweite Planetengetriebe (3) koaxial und in Kraftflussrichtung hintereinander angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein leistungsverzweigtes 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 Zwischenbzw. Vorgelegewelle auf, um die gewünschte Leistungsverzweigung zu ermöglichen. Bei dem Getriebe gemäß der DE 197 03 544 A1 wird in einem ersten Leistungsbereich die Leistung von der Antriebswelle über einen Reibradvariator auf die Rbtriebswelle übertragen, wobei das Planetengetriebe als Einheit umläuft; im zweiten Leistungsbereich wird die Leistung zum einen über den Reibradvariator auf das Planetengetriebe und zum anderen direkt auf das Planetengetriebe übertragen, wobei die Leistung vom Planetengetriebe summiert und an die Abtriebswelle geleitet wird.

Durch die nach dem Stand der Technik vorgesehene Seitenwelle zur Leistungsverzweigung 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, ausgehend von dem genannten Stand der Technik, ein Getriebe anzugeben, welches die Komfortvorteile eines stufenlosen Getriebes mit geringem Bauraumbedarf und geringen Herstel 1ungs- und Wartungskosten kombiniert. Zudem soll das erfindungsgemäße Getriebe möglichst keine Schaltelemente aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Demnach wird ein leistungsverzweigtes Getriebe vorgeschlagen, das einen Reibradvariator, ein erstes Planetengetriebe und ein zweites Planetengetriebe umfasst, wobei der Reibradvariator und die Planetengetriebe koaxial angeordnet sind und die im Reibradvariator übertragene Leistung über das erste Planetengetriebe koaxial durch den Reibradvariator auf das zweite Planetengetriebe übertragen wird, welches mit der Abtriebswelle verbunden ist.

Durch diese Konstruktion wird keine Seitenwelle benötigt, wodurch eine sehr kompakte Bauweise erzielt wird.

Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform ermöglicht das erfindungsgemäße Getriebe Antriebsdrehzahlen bei stillstehendem Abtrieb und weist demnach eine Geared-Neutral-Charakteristik auf. Dies bedeutet, dass zum Anfahren sehr hohe Momente zur Verfügung stehen, so dass kein Anfahrelement benötigt wird.

Aufgrund der Geared-Neutral-Struktur sind in vorteilhafter Weise keine Schaltelemente erforderlich. Zudem weist das Getriebe eine permanente Leistungsverzweigung auf.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figur, welche eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes darstellt, beispielhaft näher erläutert.

Gemäß der Figur umfasst das erfindungsgemäße Getriebe einen Reibradvariator 1, zwei Platenengetriebe 2, 3 eine Antriebswelle 4 und eine Abtriebswelle 5.
Die äußeren Torusscheiben 6, 7 des Reibradvariators 1 werden mit der Motordrehzahl beaufschlagt; dies geschieht bei der einen Torusscheibe 6 direkt und bei der zweiten Torusscheibe 7 über ein Element des ersten Planetengetriebes 2, vorzugsweise über den Steg 8 des ersten Planetengetriebes 2, welches zwischen den Scheibenpaaren des Reibradvariators und koaxial dazu angeordnet ist. Zudem ist die Antriebswelle 4 vorteilhafterweise über den Steg 8 des ersten Planetengetriebes 2 mit einem Element des zweiten P1anetengetriebes 3, vorzugsweise mit dem Steg 8', verbunden.
Die Abtriebsleistung des Reibradvariators 1 wird gemäß der Erfindung auf ein Element, hier auf das Sonnenrad 9 des ersten Planetengetriebes 2 geleitet; anschließend wird diese Antriebsleistung, versehen mit der Übersetzung des ersten Planetengetriebes 2 über ein weiteres Element, im Rahmen der hier gezeigten Ausführungsform über das Hohlrad 10 des ersten Planetengetriebes 2 durch das zweite Scheibenpaar des Reibradvariators (in Kraftflussrichtung gesehen) an ein Element, vorzugsweise an das Sonnenrad 9' des zweiten Planetengetriebes 3 geleitet. Im zweiten Planetengetriebe 3 werden die Anteile des Reibradvariators 1 und der direkte Anteil der Motordrehzahl, der wie bereits beschrieben gemäß der Figur auf den Steg 8' geleitet wird, aufsummiert und über ein weiteres Element des zweiten Planetenge triebes, vorteilhafterweise über dessen Hohlrad 10' auf die Abtriebswelle 5 geleitet.
Durch die realisierte Geared-Neutral-Struktur entfällt die Notwendigkeit von Schaltelementen, da die Bestimmung der Drehrichtung der Abtriebswelle 5 über eine geeignete Variatorübersetzung erfolgt. Wenn die Variatorübersetzung größer ist als ein bestimmter Wert, dann ergibt sich eine negative Gesamtgetriebeübersetzung und folglich ein Rückwärtsgang.
Ein typischer Wert für die Spreizung des Reibradvariators ist 5, wobei ein vorteilhafter Wert für die Standübersetzung des ersten Planetengetriebes 2 ca. -1.8 und für die des zweiten Planetengetriebes 3 ca. -1,7 ist. Das erfindungsgemäße Getriebe stellt eine sehr hohe Getriebespreizung bei obigen Standgetriebeübersetzungen dar. Es sind aber weitere Werte möglich, in Abhängigkeit von der Auslegung des Getriebes.
Mit diesen Werten ist ein Rückwärtsgang mit einer Übersetzung von -17,00 und ein beliebig hoher Vorwärtsgang möglich.
Das Getriebesystem weist somit eine sehr hohe Spreizung bei minimalem Bauaufwand auf, da keine Bereichskupplungen notwendig sind. Durch die erfindungsgemäße Konzeption sind wie bereits erläutert, sehr hohe Anfahrübersetzungen realisierbar, so dass kein Anfahrelement benötigt wird.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform kann ein einzügiger Reibradvariator eingesetzt werden, um eine noch kompaktere Bauweise zu erzielen.
Gemäß der Erfindung kann an einer beliebigen Stelle optional ein Schaltelement vorgesehen sein, um Regelungenauigkeiten zu vermeiden oder aus Sicherheitsgründen, falls dies erforderlich ist.

1: Reibradvariator
2: erstes Planetengetriebe
3: zweites Planetengetriebe
4: Antriebswelle
5: Abtriebswelle
6: Äußere Torusscheibe
7: Äußere Torusscheibe
8: Steg
8': Steg
9: Sonnenrad
9': Sonnenrad
10: Hohlrad
10': Hohlrad

Claims

Leistungsverzweigtes Getriebe, umfassend einen Reibradvariator und zwei Planetengetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibradvariator (1), das erste Planetengetriebe (2) und das zweite Planetengetriebe (3) koaxial und in Kraftflussrichtung hintereinander angeordnet sind.
Leistungsverzweigtes Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Reibradvariator (1) übertragene Leistung über das erste Planetengetriebe (2) koaxial durch den Reibradvariator (1) auf das zweite Planetengetriebe (3) übertragen wird, welches mit der Abtriebswelle (5) verbunden ist.
Leistungsverzweigtes Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Planetengetriebe (2) zwischen den Scheibenpaaren des Reibradvariators (1) angeordnet ist.
Leistungsverzweigtes Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Torusscheiben (6, 7) des Reibradvariators (1) mit der Motordrehzahl beaufschlagt werden, wobei die eine äußere Torusscheibe (6) direkt und die zweite Torusscheibe (7) über den Steg (8) des ersten Planetengetriebes (2) mit der Antriebswelle (4) verbunden ist und wobei die Antriebswelle (4) über den Steg (8) des ersten Planetengetriebes (2) mit dem Steg (8') des zweiten Planetengetriebes (3) verbunden ist.
Leistungsverzweigtes Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rbtriebsleistung des Reibradvariators (1) auf das Sonnenrad (9) des ersten Planetengetriebes (2) geleitet wird, wo sie über das Hohlrad (10) des ersten Planetengetriebes (2) durch das zweite Scheibenpaar des Reibradvariators (1) in Kraftflussrichtung gesehen an das Sonnenrad (9') des zweiten Planetengetriebes (3) geleitet wird und dass im zweiten Planetengetriebe (3) die Anteile des Reibradvariators (1) und der direkte Anteil der Motordrehzahl aufsummiert und über dessen Hohlrad (10') auf die Abtriebswelle (5) geleitet werden.
Leistungsverzweigtes Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Geared-Neutral-Charakteristik aufweist, so dass keine Schaltelemente vorgesehen sind.