DE19512381A1

DE19512381A1 - Stufenlos variables Getriebe

Info

Publication number: DE19512381A1
Application number: DE19512381A
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl Ing Bartholomae
Original assignee: BARTHOLOMAE JOHANN DIPL ING FH
Current assignee: BARTHOLOMAE JOHANN DIPL ING FH
Priority date: 1994-04-15
Filing date: 1995-04-01
Publication date: 1995-10-19

Description

Die Erfindung betrifft ein stufenlos variables Getriebe mit einer Antriebswelle und ei ner Abtriebswelle am Hohlrad eines Planetengetriebes und zwischen diesen Gliedern ein stufenlos stellbares Getriebe mit eingeschränktem Variationsbereich, wobei dieses das Ste grad des Planetengetriebes antreibt und das Sonnenrad des Planetengetriebes über ein Zahnradpaar mit der Antriebswelle gekoppelt ist, so daß bei konstanter Drehzahl der An triebswelle die Drehzahl am Hohlrad des Planetengetriebes uneingeschränkt von -x über 0 bis +y stufenlos gestellt werden kann. Den bekannten kraft- und formschlüssigen stufenlos stellbaren Getrieben haftet der Nachteil an, daß sie nicht exakt bis auf den Stillstand der Abtriebswelle heruntergestellt werden können. Solche Getriebe werden aber z. B. in Fahr zeugen, Werkzeug- und Druckmaschinen benötigt. Mechanisch stufenlos stellbare Getriebe sind durch die Offenlegungsschriften 23 17 061 und DE 37 31 490 A1 bekannt geworden. Der Nachteil dieser Getriebe ist, daß bei den darin benutzten Freiläufen durch den unver meidbaren Einwälzweg der Klemmkörper der Anfangsklemmwinkel, bzw. der Schlupf zwi schen dem Antriebs- und Abtriebsteil des Freilaufes bis zu einigen Graden betragen kann und demzufolge bei einer vorgegebenen Drehzahl der Antriebswelle des Getriebes seine Abtriebswelle nicht bis auf eine Drehzahl von exakt 0 heruntergestellt werden kann. Damit ist der Stellbereich dieses Getriebes wesentlich eingeschränkt. Aufgabe der Erfindung ist es, ein uneingeschränkt stufenlos variables Getriebe vorzuschlagen, welches eine Unterset zung bis auf unendlich, d. h. eine Ausgangsdrehzahl von exakt 0 , bzw. von -x über 0 bis +y ermöglicht. Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Getriebeanordnung, gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs und den entsprechenden Unteransprüchen gelöst. Zwei Ausführungsbeispiele der Getriebeanordnung werden anhand der folgenden Zeichnungen beschrieben, ohne sich jedoch auf diese Ausführungsformen festzulegen. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Aufbau der Getriebeanordnung,

Fig. 2 eine Darstellung der Abtriebsdrehzahl in Abhängigkeit von der Ausgangsdrehzahl des Stellgetriebes (2) und

Fig. 3 eine Getriebeanordnung mit einem Stellgetriebe (2), das einen erheblich einge schränkten Variationsbereich hat.

Die Antriebswelle (1) treibt einerseits ein stufenlos stellbares Getriebe mit eingeschränk tem Stellbereich (2) - nachfolgend Stellgetriebe genannt - und andererseits über das Zahn radpaar (3) das Sonnenrad eines Planetengetriebes (5) an. Die Abtriebsachse des Stellge triebes (2) treibt über das Zahnradpaar (4) das Stegrad des Planetengetriebes (6) an. Als Beispiel sei angenommen, daß man beim Stellgetriebe (2) das Untersetzungsverhältnis von 1,25 bis auf 12,5, d. h. mit einer Variation von 10 stellen kann. Geht man ferner davon aus, daß beim Planetengetriebe der Radius des Sonnenrades R_So = 2, des Stegrades R_St = 2,5 und des Hohlrades R_Ho = 3 ist, dann errechnet sich die Abtriebsdrehzahl wie folgt:

Wenn die Drehzahl der Antriebsachse n_An = n₁ = 4000 min^-1 = const. und die Un tersetzung des Zahnradpaares (3) ü_An = 2 : 1 ist, dann ist n_So = 2000 min^-1 = const. Die Drehzahl am Ausgang des Stellgetriebes ist hier dann

Hat das Zahnradpaar (4) die Übersetzung ü_st = 1 : 1 dann ist n_st = n₂ = 320. . .3200 min^-1. Damit ist die Abtriebsdrehzahl der gesamten Getrie beanordnung

Der Verlauf der Drehzahl der Abtriebswelle in Abhängigkeit von der Drehzahl des Stell getriebes (2) ist in Fig. 2 als durchgängige Linie A dargestellt. Ändert man das Über setzungsverhältnis ü_An auf 4 : 1, d. h. n_So auf 1000 min^-1 = const., dann erhält man den strichpunktierten Verlauf B in Fig. 2. In Fig. 3 ist als Beispiel angenommen, daß das Stellgetriebe (2) nur eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses von 1 bis 1,5, d. h. eine Variation von 1,5 erlaubt. In diesem Falle ist am Ausgang der Gesamtanordnung noch ein Zahnradpaar vorgesehen. Auch hier ist beim Planetengetriebe der Radius des Son nenrades R_So = 2, des Stegrades R_St = 2,5 und des Hohlrades R_Ho = 3. Die Drehzahl an der Antriebsachse sei auch hier n_An = n_So = 4000 min^-1 = const. Bei einem Unter setzungsverhältnis am Zahnradpaar (3) von ü_An = 2, 6 : 1 ist die Drehzahl am Eingang des Stellgetriebes (2) n₁ = 1540 min^-1 = const. Am Ausgang des Stellgetriebes ist die Drehzahl n₂ = 1 · n₁ . . . 1,5 · n₁ = 1540 . . . 2310 min^-1. Ist die Übersetzung des Zahnrad paares (4) ü_St = 1 : 1, dann ist n_St = n₂ = 1540. . .2310 min^-1 und die Hohlraddrehzahl des Planetengetriebes:

n_Ho = -100 . . . 0 . . . 1183,4 min^-1.

Durch das Zahnradpaar (9) mit einem Übersetzungsverhältnis von ü_Ab = 1 : 3 ist die Drehzahl der Abtriebsachse

n_Ab = 3 · n_Ho = -300 . . . 0 . . . + 3550 min^-1.

Der Verlauf der Abtriebsdrehzahl n_Ab der gesamten Getriebeanordnung in Abhängigkeit von der Ausgangsdrehzahl des Stellgetriebes n₂ ist in Fig. 2 als gestrichelte Linie C einge tragen.

Je nach Dimensionierung des Planetengetriebes und der Zahnradpaare (3) und (4) genügt also ein eingeschränkter Stellbereich des Stellgetriebes (2) von 10 um am Hohlrad des Planetengetriebes (7) und damit an der Abtriebsachse (8) eine Abtriebsdrehzahl von -x über 0 bis +y - wobei y die Drehzahl der Antriebsachse (1) sein kann - zu erzielen. Das bedeutet, daß man den begrenzten Variationsbereich eines bekannten Stellgetriebes mit Hilfe der beschriebenen neuen Getriebeanordnung ohne nennenswerten Zusatzverlust bis auf unendlich transformieren kann. Als Stellgetriebe (2) kann jedes beliebige stufenlos stellbare Getriebe, u. a. ein Keilriementrieb, oder auch die durch die Offenlegungsschriften 23 17 061 bzw. DE 37 31 490 A1 bekanntgewordenen stufenlos stellbaren Getriebe ver wendet werden. Die Tatsache, daß diese Getriebe nicht auf Null heruntergestellt werden können, ist bei der erfindungsgemäßen Ausführung - wie die o.g. Beispiele zeigen - nicht schädlich.

Der Vorteil der Erfindung gegenüber bekannten Ausführungen liegt in der Tatsache be gründet, daß durch Kombination von bekannten Elementen erstmalig eine Getriebeunter setzung bis auf unendlich bzw. bei einer konstanten Antriebsdrehzahl eine Abtriebsdreh zahl von -x über 0 bis +y erreicht wird. Das bedeutet auch, daß damit an der Abtriebsachse ein exakter Stillstand sowie ein Vor- und ein Rückwärtsgang ohne dazwischengeschaltete Kupplung realisiert wird.

Claims

1. Stufenlos variables Getriebe mit einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle am Hohlrad eines Planetengetriebes, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits zwischen diesen Gliedern ein stufenlos stellbares Getriebe mit eingeschränktem Variationsbe reich (2) angeordnet ist, das über ein Zahnradpaar (4) das Stegrad des Planetenge triebes (6) antreibt und daß andererseits das Sonnenrad des Planetengetriebes (5) über ein Zahnradpaar (3) mit der Antriebswelle gekoppelt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Stellge triebes (2) eine hydraulische oder mechanische Kupplung oder ein Drehmomenten wandler eingesetzt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Zahnrad paare jedes andere Koppelelement verwendet wird.