DE19603470C2 - Getriebeanordnung für Motorräder - Google Patents

Getriebeanordnung für Motorräder

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    • F16H2037/088—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Getriebeanord­ nung, die zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle eines Motorrades angeordnet ist.
Die bekannten Motorradgetriebe weisen entweder ein mit Zahnrä­ dern versehenes festabgestuftes Getriebe auf, wobei die Getrie­ bestufen eine Funktion der Zähne und der Zahnräder sind, oder aber ein Keilriemen-Getriebe mit einer stufenlosen Kraftüber­ tragung. Mit Zahnrädern versehene abgestufte Getriebe sind zu­ verlässig, dauerhaft und leistungsfähig.
Aufgrund der begrenzten Anzahl von Getriebestufen kann bei er­ steren die Leistung des Motorrades nicht stufenlos dem Rad übertragen werden. Dies bedeutet, daß ein damit ausgerüstetes Motorrad schwierig zu steuern und weniger komfortabel zu fahren ist. Im Gegensatz dazu ist das Keilriemen-Getriebe mit stufen­ loser Kraftübertragung von einfachem und billigem Aufbau und leicht zu steuern. Ein derartiges Keilriemen-Getriebe ist je­ doch nicht so langlebig, da der Keilriemen einer raschen Abnut­ zung unterliegt. Auch ist die Leistungsfähigkeit eines Keilrie­ men-Getriebes, insbesondere beim Start und bei geringen Fahrt­ geschwindigkeiten, erheblich geringer.
Aus der DE 29 48 194 A1 ist ein Getriebe mit stufenlos einstell­ barem Übersetzungsverhältnis insbesondere zum Einsatz als Hauptantriebs-Getriebe für frontgetriebene Klein-Kraftfahrzeuge bekannt, das sowohl ein Kegelscheibenumschlingungs-Getriebe als auch ein Planetenumkehr-Getriebe aufweist, das wirkungsmäßig zwischen einem Kupplungsglied und dem Antriebsscheibensatz oder im Übersetzungsweg zwischen Abtriebsscheibensatz und Differen­ tial-Getriebe angeordnet ist. Dieses bekannte Getriebe mit stu­ fenlos einstellbarem Übersetzungsverhältnis, wie es insbesonde­ re in Fig. 4 dargestellt ist, wird in Abhängigkeit von mehre­ ren schaltbaren Kupplungen in zwei Arbeitsbereichen gesteuert, nämlich in einem ersten Arbeitsbereich entsprechend den Rück­ wärtsübersetzungen, einer neutralen Position und niedrigen Vor­ wärtsübersetzungen und in einem zweiten Arbeitsbereich, in dem ein direkter Antrieb mit der Übersetzung des Kegelscheibenum­ schlingungs-Getriebes von der Antriebsmaschine zum Sonnenrad des Planeten-Getriebes gegeben ist, für die höheren vorwärtigen, Antriebsübersetzungen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannten Nach­ teile zu vermeiden und eine Getriebeanordnung für Motorräder zu schaffen, die kraftvoll und wirksam sowohl beim Start und bei geringen Fahrgeschwindigkeiten als auch bei mittleren und hohen Geschwindigkeiten die Kraft dem Antriebsrad überträgt.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angege­ benen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Un­ teransprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung setzt also beim Start und bei geringer Fahrgeschwindigkeit des Motorrades auf die Kraftübertragung durch das herkömmliche mit Zahnrädern versehe­ ne Getriebe, wohingegen bei mittleren und hohen Fahrgeschwin­ digkeiten die Kraftübertragung im wesentlichen durch das stu­ fenlose Keilriemen-Getriebe erfolgt. Damit verbindet diese Ge­ triebeanordnung die Vorteile des stufenlosen Keilriemen- Getriebes mit denjenigen eines abgestuften Zahnradgetriebes, wie es ganz schematisch in Fig. 1 dadurch dargestellt ist, daß parallel zueinander ein Planetenrad-Getriebe und ein Keilrie­ men-Getriebe zur stufenlosen Kraftübertragung eingezeichnet sind. Beim Start des Motorrades wird die Leistung des Motors über das Planetenrad-Getriebe der Ausgangswelle übertragen. Bei höheren Geschwindigkeiten wird die Leistung des Motors durch Einsatz mindestens einer Kupplung und einer Sperre doppelt, d. h. sowohl über das Planetenrad-Getriebe als auch über das Keilriemen-Getriebe der Ausgangswelle übertragen. In vorteil­ hafter Weise wird also durch die vorgeschlagene Getriebeanord­ nung das herkömmliche Planetenrad-Getriebe mit dem herkömmli­ chen Keilriemen-Getriebe kombiniert.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher er­ läutert, in der vorteilhafte Ausführungsbeispiele dargestellt sind; es zeigen:
Fig. 1 schematisch die Arten der erfindungsgemäßen Kraftüber­ tragung;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Doppel- Übertragung;
Fig. 3 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dop­ pel-Übertragung;
Fig. 4 eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Doppel- Übertragung;
Fig. 5 eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Doppel- Übertragung.
Ferner ist in Tabelle I die Zusammenarbeit zwischen Kupplungen und Sperre der in Fig. 4 dargestellten Doppelübertragung und in Tabelle II die Zusammenarbeit zwischen Kupplungen und Sperre der in Fig. 5 dargestellten Doppelübertragung schematisch er­ läutert.
Die erfindungsgemäße doppelte Kraftübertragung mit Hilfe eines Stufengetriebes und eines stufenlosen Getriebes weist ein Pla­ netenrad-Getriebe, ein Keilriemen-Getriebe zur stufenlosen Kraftübertragung, mindestens eine Kupplung und eine Sperre auf. Der Planetenrad-Getriebe enthält ein Sonnenrad, wenigstens zwei Planetenräder, einen Planetenradarm und ein Hohlrad. Durch An­ ordnung des Sonnenrades, des Planetenradarmes und des Hohlrades zwischen der die Leistung abgebenden Welle und der die Leistung aufnehmenden Welle oder durch Anordnen am Motorradrahmen können verschiedene Geschwindigkeitsverhältnisse eingestellt werden. Durch Zusammenkuppeln zweier Bauteile aus Planetenrädern, Son­ nenrad, Planetenradarm und Hohlrad wird das Planetenrad- Getriebe in Betrieb genommen z. B. mit einem Geschwindigkeits­ verhältnis von 1 : 1.
Fig. 2 zeigt diese erfindungsgemäße doppelte Übertragung an­ hand eines ersten Ausführungsbeispiels. Durch Öffnung, d. h. Ausrücken der Kupplung 31 verriegelt die Sperre 25 das Hohlrad 35 des Planetenrad-Getriebes und die Motorkraft wird von der Eingangswelle 20 aus dem Sonnenrad 21 übertragen und von dort der Ausgangswelle 24 über die Planetenräder 22 und den Plane­ tenradarm 23. Durch das Öffnen der Kupplung 31 überträgt das Planetenrad-Getriebe die Leistung in einem festen Geschwindig­ keitsverhältnis. Wenn die Motordrehgeschwindigkeit einen be­ stimmten Wert erreicht, wird die Kupplung 31 geschlossen, d. h. eingerückt und die Sperre 25 außer Betrieb gesetzt. In diesem Zustand wird die Motorleistung von der Eingangswelle 20 aus entlang zweier Wege übertragen. Der eine Weg besteht dabei aus den ersten Keilriemenscheiben 26 und 27, dem Keilriemen 28, den zweiten Keilriemenscheiben 29 und 30, der Kupplung 31, dem zweiten Zahnrad 32, der Kette 33, dem ersten Zahnrad 34, dem Hohlrad 35 des Planetenrad-Getriebes, den Planetenrädern 22, dem Planetenradarm 23, sowie der Ausgangswelle 24 zum Antriebs­ rad des Motorrades. Der andere Weg besteht aus dem Sonnenrad 21 und der Ausgangswelle 24 zum Antriebsrad des Motorrades über die Planetenräder 22 und dem Planetenradarm 23. Dabei kann die Kraftübertragung des Motorrades gesteuert werden durch das Keilriemen-Getriebe zum Erhalt einer stufenlosen Kraftübertra­ gung. Die Veränderung des Geschwindigkeitsverhältnisses des Keilriemen-Getriebes sowie des Öffnens und Schließens der Kupplung, kann entweder mechanisch, elektrisch oder hydraulisch gesteuert werden.
Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Doppelüber­ tragung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei auch hier die Kraftübertragung über zwei Wege erfolgt, nämlich zum einen über das Stufengetriebe und zum anderen über das stufenlose Getrie­ be.
(1) Kraftübertragung mittels Stufengetriebe
Nach Öffnen der Kupplung 430 wird die Sperre 440 in Betrieb ge­ nommen um das Sonnenrad 450 zu verriegeln, so daß die Motorlei­ stung von der Eingangswelle 300 über das erste Zahnrad 310, die Kette 320, das zweite Zahnrad 330, das Hohlrad 340 des Plane­ tenrad-Getriebes, die Planetenräder 350 und den Planetenradarm 360 zur Ausgangswelle 370 übertragen wird.
(2) Kraftübertragung mittels des stufenlosen Getriebes
Die Kupplung 430 wird geschlossen und die Sperre 440 außer Be­ trieb gesetzt. In diesem Zustand wird die Motorleistung von der Eingangswelle 300 zur Ausgangswelle 370 auf zwei Wegen übertra­ gen. Der eine Weg besteht dabei aus dem ersten Zahnrad 310, der Kette 320, dem zweiten Zahnrad 330, dem Hohlrad 340 des Plane­ tenrad-Getriebes, den Planetenrädern 350 und dem Planetenradarm 360. Der andere Weg besteht aus den ersten Keilriemenscheiben 380 und 390, dem Keilriemen 400, den zweiten Keilriemenscheiben 410 und 420, der Kupplung 430, dem Sonnenrad 450, den Planeten­ rädern 350 und dem Planetenradarm 360.
Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Doppelüber­ tragung gemäß der vorliegenden Erfindung wobei die ersten und zweiten Zahnräder auf ein bestimmtes Verhältnis eingestellt sind; zwei Kupplungen und Sperre werden verwendet, zur Steue­ rung des Planetenrad-Getriebes, während das Keilriemen-Getriebe für eine stufenlose Übertragung eines Teils der Motorleistung sorgt; die Betriebsweisen der Kupplungen und der Sperre sind in Tabelle I zusammengefaßt; die Wege der Kraftübertragung für diese Doppelübertragung sind wie folgt festgelegt:
(1) Erste Kraftübertragung mit fester Getriebestufe
Werden die ersten und zweiten Kupplungen 470 und 500 geöffnet, so wird die Sperre 250 in Betrieb genommen um das Hohlrad 490 des Planetenrad-Getriebes zu verriegeln, so daß die Motorlei­ stung von der Eingangswelle 200 über das Sonnenrad 210 des Pla­ netenrad-Getriebes, die Planetenräder 220 und den Planetenarm 230 zur Ausgangswelle 240 übertragen wird.
(2) Zweite Kraftübertragung mit fester Getriebestufe
Wird die erste Kupplung 470 und die Sperre 250 geöffnet und die zweite Kupplung 500 geschlossen, so wird die Motorleistung von der Eingangswelle 200 zur Ausgangswelle 240 über die gesamte Anordnung des Planetenrad-Getriebes übertragen.
(3) Kraftübertragung mit dem stufenlosen Getriebe
Wird die erste Kupplung 470 geschlossen und die zweite Kupplung 500 zusammen mit der Sperre 250 geöffnet, so wird die Motorlei­ stung auf zwei verschiedenen Wegen übertragen. Der eine Weg verläuft dabei von der Eingangswelle 200 über das Sonnenrad 210 des Planetenrad-Getriebes, die Planetenräder 220 und den Plane­ tenradarm 230 zur Ausgangswelle 240. Der andere Weg verläuft von der Eingangswelle 200 über die ersten Keilriemenscheiben 260 und 270, den Keilriemen 280, die zweiten Keilriemenscheiben 290 und 460, die erste Kupplung 470, das zweite Zahnrad 330, die Kette 320, das erste Getriebe 340, das Hohlrad 490 des Pla­ netenrad-Getriebes, die Planetenräder 220 und den Planetenra­ darm 230 zur Ausgangswelle 240.
Fig. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Doppelübertra­ gung gemäß der vorliegenden Erfindung, bei denen die ersten und zweiten Zahnräder auf ein feststehendes Verhältnis eingestellt sind; zwei Kupplungen und eine Sperre werden eingesetzt zur Steuerung des Planetenrad-Getriebes, sowie ein Keilriemen- Getriebe zur stufenlosen Kraftübertragung; die Betriebsweisen der Kupplungen und der Sperre sind in Tabelle II dargestellt. Die Kraftübertragungswege dieser Doppelübertragung sind wie folgt festgelegt:
(1) Erste Kraftübertragung mit fester Getriebestufe
Werden die ersten und zweiten Kupplungen 53 und 56 geöffnet, so verriegelt die Sperre 54 das Sonnenrad 55 des Planetenrad- Getriebes und die Motorleistung wird von der Eingangswelle 40 über das erste Zahnrad 41, die Kette 42, das zweite Zahnrad 43, das Hohlrad 44 des Planetenrad-Getriebes, die Planetenräder 45 und den Planetenradarm 46 zur Ausgangswelle 47 übertragen.
(2) zweite Kraftübertragung mit fester Getriebestufe
Werden die erste Kupplung 53 und die Sperre 54 geöffnet und die zweite Kupplung 56 geschlossen, so wird die Motorleistung von der Eingangswelle 40 über das erste Zahnrad 41, die Kette 42, das zweite Zahnrad 43 und den gesamten Aufbau des Planetenrad- Getriebes zur Ausgangswelle 47 übertragen.
(3) Kraftübertragung mit dem stufenlosen Getriebe
Wird die zweite Kupplung 56 und die Sperre 54 geöffnet und die erste Kupplung 53 geschlossen, so wird die Motorleistung auf zwei Wegen übertragen. Der eine Weg verläuft von der Eingangs­ welle 40 über das erste Zahnrad 41, die Kette 42, das zweite Zahnrad 43, das Sonnenuhrrad 44 des Planetenrad-Getriebes, die Planetenräder 45 und den Planetenradarm 46 zur Ausgangswelle 47. Der andere Weg verläuft von der Eingangswelle 40 über die ersten Keilriemenscheiben 48 und 49, den Keilriemen 50, die zweiten Keilriemenscheiben 51 und 52, die erste Kupplung 53, das Sonnenrad 55 des Planetenrad-Getriebes, die Planetenräder 45 und den Planetenradarm 46 zur Ausgangswelle 47.
Wie bereits ausgeführt ermöglicht die erfindungsgemäße Kombina­ tion aus einem Stufengetriebe mit einem stufenlosen Getriebe in einem einzigen Aufbau eine Doppelübertragung zur Verbesserung des übertragenen Wirkungsgrades und damit eine Erhöhung des Be­ reiches der Geschwindigkeitsverhältnisse. Dabei sie betont, daß die beigefügten Zeichnungen die Erfindung zwar erläutern, nicht jedoch auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränken.
Tabelle 1
Tabelle 2

Claims (6)

1. Getriebeanordnung für ein Motorrad, die zwischen einer mit dem Motor verbundenen Eingangswelle und einer mit dem An­ triebsrad verbundenen Ausgangswelle angeordnet ist beste­ hend aus der folgenden Kombination:
einer mit der Eingangswelle verbundenen ersten Welle, auf der ein erstes Paar Keilriemenscheiben drehfest angeordnet ist;
ein auf der ersten Welle drehfest angeordnetes Zahnrad;
eine im Abstand von und parallel zur ersten Welle angeord­ nete zweite Welle;
eine auf der zweiten Welle angeordnete Kupplung, die diese Welle in zwei voneinander lösbare und miteinander verbind­ bare Abschnitte unterteilt;
ein zweites Paar Keilriemenscheiben, die drehfest auf dem ersten Abschnitt der zweiten Welle angeordnet ist;
ein Zahnrad, das auf dem zweiten Abschnitt der zweiten Wel­ le drehfest angeordnet ist;
einen die beiden Keilriemenscheibenpaare umschlingender Keilriemen;
eine die beiden Zahnräder umschlingende Kette;
ein Planetenrad-Getriebe, das mit der ersten Welle oder dem zweiten Abschnitt der zweiten Welle einerseits und mit der Ausgangswelle für das Antriebsrad andererseits verbunden ist;
eine Sperre, die entweder das Hohlrad eines auf der ersten Welle angeordneten Planetenrad-Getriebes oder das Sonnenrad eines auf dem zweiten Abschnitt der zweiten Welle angeord­ neten Planetenrad-Getriebes mit dem Gehäuse verriegelt.
2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Planetenrad-Getriebe eine Kupplung (56, 360) vorge­ sehen ist.
3. Getriebeanordnung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplung (31) auf der zweiten Welle mit der Sperre (25) auf der ersten Welle derart verbunden ist, daß bei Öffnen der Kupplung die Sperre (25) das Hohlrad (35) des Planetenrad-Getriebes verriegelt und ein Kraft­ schluß besteht zwischen Eingangswelle (20), Sonnenrad (21) Planetenrädern (22), Planetenradarm (23) und Ausgangswelle (24), während bei Schließen der Kupplung (31) die Sperre (25) das Hohlrad (35) frei gibt und ein Kraftschluß besteht zum einen zwischen Eingangswelle (20), Keilriemen-Getriebe (26, 27, 28, 29, 30), Kupplung (31), erstem Zahnrad (32), Kette (33), zweitem Zahnrad (34), Hohlrad (35), Planetenrä­ dern (22), Planetenradarm (23) und Ausgangswelle (24) und zum anderen zwischen Eingangswelle (20), Sonnenrad (21), Planetenrädern (22), Planetenradarm (23) und Ausgangswelle (24).
4. Getriebeanordnung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplung (430) auf der zweiten Welle mit der Sperre (440) auf der zweiten Welle derart verbunden ist, daß bei Öffnen der Kupplung (430) die Sperre (440) den zweiten Abschnitt der zweiten Welle mit dem Gehäuse des Planetenrad-Getriebes verriegelt und ein Kraftschluß be­ steht zwischen Eingangswelle (300), erstem Zahnrad (310), Kette (320), zweitem Zahnrad (330), Hohlrad (340), Plane­ tenrädern (350), Planetenradarm (360) und Ausgangswelle (370), während bei Schließen der Kupplung (430) die Sperre (440) das Sonnenrad (450) frei gibt und ein Kraftschluß be­ steht zum einen zwischen Eingangswelle (300), erstem Zahn­ rad (310), Kette (320), zweitem Zahnrad (330), Hohlrad (340), Planetenrädern (350), Planetenradarm (360) und Aus­ gangswelle (370) und zum anderen zwischen Eingangswelle (300), Keilriemen-Getriebe (380, 390, 400, 410, 420), Kupp­ lung (430), Sonnenrad (450), Planetenrädern (350), Plane­ tenradarm (360) und Ausgangswelle (370).
5. Getriebeanordnung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplung (470) auf der zweiten Welle, und die Kupplung (500) im Planetenrad-Getriebe mit der Sperre (250) derart verbunden sind, daß bei Öffnen der Kupplungen (470 und 500) die Sperre (250) das Hohlrad (490) verriegelt und ein Kraftschluß besteht zwischen Eingangs­ welle (200), Sonnenrad (210), Planetenräder (220), Plane­ tenradarm (230) und Ausgangswelle (240), daß bei Öffnen der Kupplung (470) auf der zweiten Welle und Schließen der Kupplung (500) im Planetenrad-Getriebe die Sperre (250) das Hohlrad (490) frei gibt und ein Kraftschluß besteht zwi­ schen Eingangswelle (200), Planetenrad-Getriebe und Aus­ gangswelle (240) und daß bei Schließen der Kupplung (470) auf der zweiten Welle und Öffnen der Kupplung (500) im Pla­ netenrad-Getriebe die Sperre (250) das Hohlrad (490) frei gibt und ein Kraftschluß besteht zum einen zwischen Ein­ gangswelle (200), Sonnenrad (210), Planetenrädern (220), Planetenradarm (230) und Ausgangswelle (240) und zum ande­ ren zwischen Eingangswelle (200), Keilriemen-Getriebe (260, 270, 280, 290, 460), Kupplung (470), Zahnrad (330), Kette (320), Zahnrad (480), Hohlrad (490), Planetenräder (220), Planetenradarm (230) und Ausgangswelle (240).
6. Getriebeanordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (53) auf der zweiten Wel­ le mit der Sperre (54) auf dem zweiten Abschnitt der zwei­ ten Welle und der Kupplung (56) im Planetenrad-Getriebe derart verbunden ist, daß bei Öffnen der Kupplung (53) die Sperre (54) das Sonnenrad (55) verriegelt und die Kupplung (56) im Planetenrad-Getriebe öffnet und ein Kraftschluß be­ steht zwischen Eingangswelle (40), ersten Zahnrad (41), Kette (42), zweitem Zahnrad (43), Hohlrad (44), Planetenrä­ der (45), Planetenradarm (46) und Ausgangswelle (47), daß bei Öffnen der Kupplung (53) auf der zweiten Welle und Schließen der Kupplung (56) im Planetenrad-Getriebe die Sperre (54) das Hohlrad (55) frei gibt und ein Kraftschluß besteht zwischen Eingangswelle (40), erstem Zahnrad (41), Kette (42), zweitem Zahnrad (43), Planetenrad-Getriebe und Ausgangswelle (47) und daß bei Schließen der Kupplung (53) auf der zweiten Welle und Öffnen der Kupplung (56) im Pla­ netenrad-Getriebe die Sperre (54) das Hohlrad (55) frei gibt und ein Kraftschluß besteht zwischen Eingangswelle (40), erstem Zahnrad (41), Kette (42), zweitem Zahnrad (43), Hohlrad (44)), Planetenrädern (45), Planetenradarm (46) und Ausgangswelle (47) und zum anderen zwischen Ein­ gangswelle (40), Keilriemen-Getriebe (48, 49, 50, 51, 52), Kupplung (53), Sonnenrad (55), Planetenrädern (45), Plane­ tenradarm (46) und Ausgangswelle (47).
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