DE1580602B1

DE1580602B1 - Zweistufiges Reibgetriebe,insbesondere fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1580602B1
Application number: DE19661580602
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1965-04-16
Filing date: 1966-04-05
Publication date: 1970-11-19
Also published as: FR1450492A; GB1137972A; US3387507A

Description

Die Erfindung betrifft ein zweistufiges Reibgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit koaxialer Antriebs- und Abtriebswelle, bei dem auf der Antriebswelle Eingriffsscheiben der ersten Stufe drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet sind, die mit auf einem eine zur Achse der Antriebs- und Abtriebswelle in gleicher Richtung laufende Achse aufweisenden Zwisdhenläufer drehfest, aber axial verschiebbaren Aufnehmerscheiben zusammengespannt sind und auf dem Zwischenläufer Eingriffsscheiben der zweiten Stufe drehfest, aber axial verschiebbar vorgesehen sind, die mit auf einer mit der Abtriebswelle verbundenen Trommel drehfest, aber axial verschiebbar angeordneten Aufnehmerscheiben zusammengespannt sind, wobei der Abstand der Berührungszonen der zusammengespannten Scheiben zur Achse der An- und Abtriebswelle zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses einstellbar ist.
Es ist ein zweistufiges Reibgetriebe dieser Bauart bekannt (britische Patentschrift 934 908), bei welchem die Scheiben sogenannte äußere Berührung besitzen. Eine solche äußere Berührung ist aus zwei Gründen nachteilig. Zum einen ist die Leistung bzw. der Wirkungsgrad einer derartigen Scheibenpaarung relativ gering. Zum anderen besteht stets eine Relativdrehung zwischen der treibenden und der getriebenen Scheibe der ersten Übersetzungsstufe, d. h., die Sdheiben sind nie in sogenanntem direktem Kontakt miteinander, also ohne gegenseitige Relativbewegung.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein zweistufiges Reibgetriebe Zier eingangs angeführten Bauart zu schaffen, das einen besseren Wirkungsgrad aufweist und eine Direktübertragung der Drehzahl gestattet, d. h. eine Betriebsstellung besitzt, in der keine übersetzung stattfindet; ferner soll das Reibgetriebe besonders für den Zusammenbau mit einem Achsgetriebe nach Art eines Antriebsblocks geeignet sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der dem übersetzungsverhältnis 1 : 1 entsprechenden Stellung der als Nabe 18 ausgebildete Zwischenläufer koaxial zur Antriebs- und Abtriebswelle liegt und die Nabe aus dieser Stellung zum Ändern des übersetzungsverhältnisses schwenkbar ist, und die Antriebs- und Abtriebswelle, wie für sich bekannt, auf der gleichen Seite des Reibgetriebes angeordnet sind.
Vorteilhafterweise ist dabei die Nabe von einem sich auf der der Antriebs- und der Abtriebswelle entgegengesetzten Seite des Reibgetriebes befindlichen Achszapfen getragen, der um eine zur Achse des Reibgetriebes parallele Achse schwenkbar gelagert ist, so daß er zusammen mit der Nabe zwischen der ersten Endstellung, in welcher der Achszapfen zur Antriebs- und zur Abtriebswelle gleichachsig ist, und einer zweiten Endstellung schwenkbar ist, die der maximalen Exzentrizität des Reibgetriebes entspricht. Bei gleichachsiger Stellung sind die Drehzahlen von Antriebswelle, Zwischenläufern und Abtriebswelle identisch, d. h., es Endet keinerlei übersetzung statt und die Scheiben befinden sich im sogenannten direkten Eingriff. Durch Verschwenken des Achszapfens und der zur Achse des Reibgetriebes parallelen Achse verschieben sich die Scheiben des Zwischenläufers gegenüber den Scheiben der Antriebswelle und der Abtriebswelle, so daß eine übersetzung stattfindet. Dabei ist stets Innenberührung vorhanden, die auf Grund ihrer Geometrie und Kinematik erheblich günstiger ist als Außenberührung.
In den Zeichnungen ist ein in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel des Reibgetriebes nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 eine Ansicht im Längsschnitt durch die Achse eines Reibgetriebes nach der Erfindung mit einem Wendegetriebe, F i g. 2 das Wendegetriebe im abgewickelten Schnitt, F i g. 3 einen Schnitt durch das Wendegetriebe nach der Linie III-III der F i g. 1, F i g. 4 den Schnitt nach der Linie IV-IV der F i g. 1 durch die Steuereinrichtung für das übersetzungsverhältniss im Reibgetriebe mittels exzeneischer Stellung der beweglichen Lagerung, F i g. 5 die beiden Berührungszonen der beiden Reihen von konischen Eingriffs- und Aufnehmerscheibe in der Stellung maximaler Exzentrizität, F i g. 6 und 7 die beiden Verteiler für den hydraulischen Druck zum axialen Einspannen der Eingriffs-und Aufnehmerscheiben des Reibgetriebes.
Wie insbesondere in F ig. 1 ersichtlich ist, ist zwischen der Antriebsmaschinenwelle 1 und einer Eingangswelle 5 innerhalb einer Kupplungsglocke 6 eine selbsttätige Anfahrkupplung angeordnet, die von beliebiger, an sidh bekannter Art sein kann. Bei dem dargestellten Beispiel ist eine Magnetpulverkupplung gezeigt, deren Elektromagnet 3 von der Antriebsplatte getragen wird, die an ihrem Umfang mit einem Anlasserzahnkranz 2 versehen ist, und deren getriebenes Teil 4 mit der Antriebswelle 5 des Reibgetriebes drehfest verbunden ist.
Unmittelbar innerhalb eines Getriebegehäuses 7 ist auf der Eingangswelle 5 eine Schaltklauenmuffe 8 mittels einer Keilverzahnung 9 drehfest aber axial verschiebbar angeordnet; wozu eine Schaltgabel 10 dient.
Jedes Ende der Schaltklauemnuffe 8 ist mit Klauen 8 a. und 8 b versehen. Die Klauen 8 b können unmittelbar mit Klauen eines Ritzels 11 in Eingriff gebracht werden, das mit der Antriebswelle 12 des Reibgetriebes drehfest verbunden ist. Die Klauen 8 a können mit Klauen eines Ritzels 13 in Eingriff gebracht werden das seinerseits mit einem Umlenkzahnrad 14 kämmt, in das eine Verzahnung 15 a einer Hülse eingreift, deren zweite Verzahnung 15 b mit dem auf der Antriebswelle 12 drehfesten Ritzel 11 kämmt (F i g. 1, 2 und 3).
Die vorangehend beschriebene Anordnung bildet ein Wendegetriebe herkömmlicher Art, das in der Richtung des Kraftflusses zwischen der Anfahrkupplung und der Eingangsseite des Reibgetriebes angeordnet ist und sich baulich in dem gleichen Gehäuse wie ein Ausgleichgetriebe befindet. Diese Anordnung wird durch den geringen diametralen Raumbedarf der Schaltklauenmuffe ermöglicht, die einen geringen Abstand zwischen der Achse der Antriebswelle des Reibgetriebes und der Achse des Ausgleichgetriebes zuläßt.
Die Antriebswelle 12 des Reibgetriebes weist auf der der Schaltklauenmuffe 8 entgegengesetzten Seite eine Keilverzahnung 12 a, auf der axial verschiebbar, aber drehfest Doppelkonus-Eingriffsscheiben 16 vorgesehen sind, die den Primärteil der ersten Stufe des Reibgetriebes bilden.
Diese Eingriffsscheiben 16 stehen in wechselseitigern Eingriff mit den Sekundärteil der ersten Stufe des Reibgetriebes bildenden Aufnehmerscheiben 17, die mit einer Nabe 18 drehfest, aber axial verschiebbar verbunden sind. Bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung ist die Nabe 18 gleichachsig zur Antriebswelle 12, und die Eingriffsscheiben 16 und die Aufnehmerscheiben 17 befinden sich um ihren vollen Umfang herum in Berührung miteinander, so daß die Bewegungsübertragung im direkten Gang erfolgt.
Die Nabe 18 ist auf einem Achszapfen 19 mittels Kegelrollenlagern 20 und 21 angeordnet. Sie trägt mittels ihrer Enden Doppelkonus-Eingriffsscheiben 22, welche den Primärteil der zweiten Stufe des Reibgetriebes bilden, mit ihr drehfest, aber axial verschiebbar verbunden sind und zwischen den Sekundärteil der zweiten Stufe des Reibgetriebes bildenden Aufnehmerscheiben 23 eingespannt sind, wobei letztere mit einem Kranz 24 a drehfest, aber axial verschiebbar verbunden sind, der fest auf einer Abtriebswelle 34 des Reibgetriebes sitzt.
In der in F i g. 1 dargestellten Stellung, in welcher die Nabe 18 zur Antriebswelle 12 des Reibgetriebes gleichachsig ist, befinden sich die Eingriffsscheiben 22 und die Aufnehmerscheiben 23 ebenfalls um ihren vollen Umfang in Kontakt miteinander und übertragen die Bewegung im direkten Gang.
Die Abtriebswelle 24 ist hohl und umgibt die Antriebswelle 1-2 konzentrisch, wobei die Antriebswelle über Lager 42 und 43 in der Abtriebswelle gelagert ist. Die Abtriebswelle 24 wird selbst wieder im Getriebegehäuse 7 durch zwei Wälzlager 39 und 40 gelagert, und mittels einer Keilverzahnung 24 e ist ein Ritzel 41 auf der Abtriebswelle 24 fest angeordnet. Das Ritzel 41 steht mit einem Zahnrad 44 im Eingriff, das mit einer Ausgangswelle 45 mittels einer Keilverzahnung 45 fest verbunden ist, die ein Antriebskegelrad des Achsgetriebes trägt. Die Ausgangswelle 45 ist im Getriebegehäuse 7 durch Wälzlager 46 und 47 gelagert. Ein Tellerrad 48 des Achsgetriebes ist mit dem Ausgleichgetriebegehäuse 49 fest verbunden. Die Achswellen des Ausgleichgetriebes sind mit 50 und 51 (F i g. 3) bezeichnet.
Der Achszapfen 19 ist mit einer Lagergabel 25 fest verbunden, die um eine Achse 26 aus der in F i g. 1 gezeigten Anfangsstellung, in der der Achszapfen 19 mit der Antriebs- und Abtriebswelle 12 und 24 gleichachsig ist, bis zu einer in F i g. 5 dargestellten Stellung maximaler Exzentrizität schwenkbar ist. Diese maximale Exzentrizität ist so bemessen, daß für jede Stufe des Reibgetriebes ein übersetzungsverhältnis ins Langsame erhalten wird, wobei A und B die Projektion der Berührungszonen der Eingriffs- und Aufnehmerscheiben 16 und 17 der ersten Stufe bzw. der Eingriffs- und Aufnehmerscheiben 22 und 23 der zweiten Stufe (F i g. 5) ist.
In F i g. 4 ist ein Beispiel für die Steuerung der übersetzung ins Langsame durch verändern der Exzentrizität dargestellt. Eine Druckmittel#Stelleinrichtung, deren Zylinder 27 mit einem Deckel 28 des Getriebegehäuses 7 fest verbunden ist und deren Kolben mit 29 bezeichnet ist, kann über eine Rolle 30 die Lagergabel 25 entgegen der Wirkung von Rückstellfedern 31 und 32 verlagern.
In der Nabe 18 sind gleichmäßig über ihren Umfang verteilt Zylinder 18 a vorgesehen, in welchen Kolben 33 verschiebbar sind, die durch Federn 34 gegen die Aufnehmerscheiben 17 belastet sind, die mit ihren Enden 17 a in die Nabe 18 eingreifen, und welche infolge ihrer Abstützung gegen ein Widerlager 18 b die Eingriffsseheiben 16 zwischen sich einspannen.
Der Kraft der Federn 34 überlagert sich der auf die Kolben 33 wirkende hydraulische Druck. Das Druckmittel wird auf die Zylinder 18 a durch Kanäle 18 c (F i g. 1 und 7) verteilt, die mit einem Verteiler 35 in Verbindung stehen, der sie nur auf einem Teil des Umfanges beliefert.
Für diesen Zweck ist eine Innennut des Verteilers 35 in zwei Zonen unterteilt, von denen sich jede über einen bestimmten Kreisbogen erstreckt und die miteinander nicht in Verbindung stehen. Die eine, 35a, dieser Zonen steht mit einer Druckmittelquelle in Verbindung, während die andere Zone 35 b mit einem Raum in Verbindung steht, in welchem ein niedriger oder kein Druck herrscht. Diejenigen Kanäle 18 c, die in die Zone 35 a münden, entsprechen den Zylindern 18 a, welche sich auf der Seite der Berührungszone A befinden.
Eine ähnliche Vorrichtung ist auf der Nabe 24 vorgesehen, um die Eingriffsscheiben 22 zwischen den Aufnehmerscheiben 23 einspannen zu können. Der Kranz 24 a weist an seinem Umfang verteilt Zylinder 24 b auf, in denen sich Kolben 36 befinden, die einen Anfangsdruck auf die Aufnehmerscheiben 23 unter der Wirkung von Federn 37 ausüben. Ein Anschlag 24 c verhindert, daß die Aufnehmerscheiben 23 aus dem Kranz 24 a austreten, an dem sie mittels ihrer Enden 23 a befestigt sind.
Ein Verteiler 38 speist über einen Teil des Umfangs mit den Zylindern 24 b verbundene Kanäle 24 d (F i g. 1 und 6). Die Innennut des Verteilers 38 ist ebenfalls in zwei Zonen 38 a und 38 b unterteilt, die mit dem hohen bzw. mit dem niedrigen Druck verbunden sind.
Die nicht dargestellte Quelle hohen Druckes ist beispielsweise eine Pumpe beliebiger Bauart, die von der Antriebsmaschine oder von der Eingangswelle des Antriebsblockes angetrieben wird. Der Druck des durch diese Pumpe geförderten Druckmittels kann so geändert werden, daß er sich im gleichen Sinne wie das von der Antriebsmaschine abgegebene Drehmoment ändert.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Reibgetriebes ist wie folgt: Wenn sich die Achse des Achszapfens 19 in der Verlängerung der Achse der Antriebswelle 12 befindet, befinden sich die Eingriffsscheiben 16 bzw. 22 und die Aufnehmerscheiben 17 bzw. 23 sowohl der ersten Stufe als auch der zweiten Stufe des Reibgetriebes über ihren vollen Umfang in Kontakt, und das Reibgetriebe verhält sich wie eine Mehrscheibenkupplung, derart, daß die Bewegung im direkten Gang ohne Drehzahlübersetzung übertragen wird.
Um eine Veränderung des übersetzungsverhältnisses im Sinne einer Drehzahlverringerung und einer Erhöhung des Drehmoments zu erzielen, läßt man im Zylinder 27 auf den Kolben 29 ein Druckmittel wirksam werden, was zur Folge hat, daß die Lagergabel 25 geschwenkt und die Achse des Achszapfens 19 parallel zu sich selbst verlagert wird. Gleichzeitig werden die Rückstellfedern 31 und 32 zusammengedrückt. Jedem Wert des Arbeitsmitteldruckes im Zylinder 27 entspricht eine Stellung der Lagergabel 25, die von der Elastizität der Rückstellfeder 31 und 32 abhängt. Das Erzielen eines für den erwähnten Arbeitsmitteldruck geeigneten Wertes kann mit Hilfe einer selbsttätigen Regelvorrichtung geschehen. Wenn sich die Achse des Achszapfens 19 von derjenigen der Antriebswelle 12 in Abstand befindet, befinden sich die Eingriffsscheiben 16 und die Aufnehmerscheiben der ersten Stufe des Reibgetriebes nur mehr in Kontakt längs einer ihrer Erzeugenden, und die Nabe 18 wird mit einer Drehzahl angetrieben, die im Verhältnis der wirksamen Halbmesser verringert ist (Abstände des Punktes A von den beiden Drehachsen). In gleicher Weise findet in der zweiten Stufe des Reibgetriebes eine Drehzahlverringerung zwischen der Nabe 18 und der Abtriebswelle 24 im Verhältnis der wirksamen Halbmesser statt (Ab- stände des Punktes B zu den beiden Drehachsen). Das Gesamtübersetzungsverhältnis ins Langsame zwischen der Antriebswelle 12 und der Abtriebswelle 24 ist gleich dem Produkt der übersetzungsverhältnisse jeder der beiden Stufen.
Das Zusammenspannen der Scheiben zwischen sich, um die Bewegungsübertragung zwischen den Eingriffs- und Aufnehmerscheiben mit dem geringstmög-Echen Schlupf -zu erzielen, ist für jede Stufe durch die gemeinsame Wirkung der Federn 34 bzw. 37 und des Arbeitsmitteldruckes gegen die Kolben 33 bzw. 36 sichergestellt. Die Kraft der Federn 34 bzw. 37 muß so berechnet werden, daß beim Ausbleiben des Arbeitsmitteldruckes das Reibgetriebe die Antriebsmaschine durch die Bewegung der Fahrzeugräder antreiben kann, damit dieser beün Versagen des Anlassers in Gang gesetzt werden kann, wobei die Modulation des Arbeitsmitteldruckes in Abhängigkeit vom Antriebsmaschinendrehmoment ermöglicht, die Einspannkraft der Scheiben entsprechend dem zu übertragenden Drehmoment zu bemessen. Infolge der selektiven Aufteilung des Druckes auf den Kreisbogen, in welchem sich die Berührungserzeugende befindet, haben die Scheiben keine Kippneigung, wie dies der Fall sein würde, wenn sie einer regelmäßig verteilten Einspannkraft ausgesetzt werden, sich je- doch nur in einer einzigen radialen Richtung in Kontakt befinden.
Die beiden Hauptteile des Antriebsblockes, nämlich das Wendegetriebe einerseits und das Reibgetriebe andererseits, arbeiten in öl. Das Arbeiten des Kegelräderpaares des Achsgetriebes, das sich im gleichen Teil des Getriebegehäuses wie das Wendegetriebe befindet, kann die Verwendung von Öl von hohem Druck erfordern, der sich für den Betrieb des Reibgetriebes nicht eignet. Bei dem dargestellten Antriebsblock trennt die die Wälzlager 40 und 47 tragende Zwischenwand die beiden Teile des Getriebegehäuses. Diese Zwischenwand kann durch die Verwendung von Dichtringen, wie bei 52 und 53 dargestellt, abgedichtet werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Zweistufiges Reibgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit koaxialer Antriebs- und Abtriebswelle, bei dem auf der Antriebswelle Eingriffsscheiben der ersten Stufe drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet sind, die mit auf einem eine zur Achse der Antriebs- und Abtriebswelle in gleicher Richtung laufende Achse aufweisenden Zwischenläufer drehfest, aber axial verschiebbaren Aufnehmerscheiben zusammengespannt sind und auf dem Zwischenläufer Eingriffsscheiben der zweiten Stufe drefifest, aber axial verschiebbar vorgesehen sind, die mit auf einer mit der Abtriebswelle verbundenen Trommel drehfest, aber axial verschiebbar angeordneten Aufnehmerscheiben zusammengespannt sind, wobei der Abstand der Berührungszonen der zusammengespannten Scheiben zur Achse der An- und Abtriebswelle zum Ändern des übersetzungsverhältnisses einstellbar ist, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, daß in der dem übersetzungsverhältnis 1 : 1 entsprechenden Stellung der als Nabe (18) ausgebildete Zwischenläufer koaxial zur Antriebs- und Abtriebswelle (12 und 24) liegt und die Nabe (18) aus dieser Stellung zum Ändern des übersetzungsverhältnisses schwenkbar ist, und die Antriebs- und Abtriebswelle (12 und 24), wie für sich bekannt, auf der gleichen Seite des Reibgetriebes angeordnet sind.
2. Reibgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (18) von einem sich auf der der Antriebs- und der Abtriebswelle (12 und 24) entgegengesetzten Seite des Reibgetriebes befindlichen Achszapfen (19) getragen ist, der um eine zur Achse des Reibgetriebes parallele Achse (26) schwenkbar gelagert ist, so daß er zusammen mit der Nabe (18) zwischen der ersten Endstellung, in welcher der Achszapfen zur Antriebs-und zur Abtriebswelle gleichachsig ist, und einer zweiten Endstellung schwenkbar ist, die der maximalen Exzentrizität des Reibgetriebes entspricht. 3. Reibgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schwenken des Achszapfens (19) nebst Nabe (18) eine gegen eine Rückstellfeder oder mehrere Rückstellfedern (31 und 32) wirkende hydraulisch beaufschlagbare Stelleinrichtung (Zylinder 27, Kolben 29) vorgesehen ist. 4. Reibgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zum Zusammenspannen der Eingriffs- und Aufnehmerscheiben (16 und 17 bzw. 22 und 23) in jeder Stufe des Reibgetriebes Federn (34 bzw. 37) und hydraulisch beaufschlagbare Kolben-Zylindereinheiten (33 und 18 bzw. 36 und 24 b) vorgesehen sind, wobei der Druck des hydraulischen Druckmittels in Abhängigkeit von dem zu übertragenden Drehmoment veränderbar ist. 5. Reibgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des hy- draulischen Druckmittels derart gesteuert ist, daß er selektiv auf einen begrenzten Kreisbogen des Umfanges der Eingriffs- und Aufnehmerscheiben (16 und 17 bzw. 22 und 23) ausgeübt wird, innerhalb dessen sich die Berührungsflächen der Eingriffs- und Aufnehmerscheiben befinden. 6. Reibgetriebe nach Anspruch 1, das mit dem Achsgetriebe zu einem Antriebsblock vereinigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wendegetriebe in der Richtung des Kraftflusses dem Reibgetriebe vorgeschaltet ist, sich zwischen dem letzteren und der Anfahrkupplung befindet und im gleichen Teil des Getriebegehäuses (7) wie das Kegelräderpaar des Achsgetriebes angeordnet ist, wobei diese Gehäusekammer gegenüber der das Reibgetriebe aufnehmenden Gehäusekammer abgedichtet ist.