DE19612854A1

DE19612854A1 - Antischlupfvariomatikgetriebe

Info

Publication number: DE19612854A1
Application number: DE1996112854
Authority: DE
Inventors: Bernd Schwedler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-03-30
Filing date: 1996-03-30
Publication date: 1996-09-26

Description

Die Erfindung betrifft allgemein den Antriebsstrang von Fahrzeugen oder Maschinen, insbesondere eine Einrichtung zur stufenlosen Kraftübertragung unter lastunabhängiger Steuerung.

Es gilt als Ziel, die unterschiedliche Leistungsentfaltung einer Antriebsquelle, permanent wirtschaftlich, mit der Bedarfsstelle in Verbindung zu bringen. Variomatikgetriebe übernehmen die Aufgabe als Bindeglied; die bekannten Bau weisen bestehen im wesentlichen aus Kegelrädern bzw. Kegelscheiben und aus einem gummierten Keilriemen oder einem Stahlschubgliederband. Die kegelförmigen Räder bzw. Scheiben, befinden sich jeweils auf der Eingangsantriebs- und der Ausgangsabtriebswelle des Getriebes. Unter Spannung bewegt sich der gummierte Keilriemen oder das Stahlschub gliederband, um die Kegelradoberflächen beider Wellen hin und her, bzw. verändert sich im Durchmesser zwischen den Oberflächen der Kegelscheiben. Dadurch entsteht eine Kraft übertragung, die stufenlos und lastunabhängig veränderbar ist.

Während jedoch beispielsweise eine Kraftübertragung durch Zahnradpaare neben geringer Reibung, ohne Schlupfverluste erfolgt, ist das bei den bekannten Variomatikgetrieben ein Problem. Um eine stufenlose Kraftübertragung zu ge währleisten, müssen der gummierte Keilriemen, bzw. das Stahlschubgliederband permanent ihre Form, den unterschied lichen Oberflächen der Kegelbauteilen anpassen, so daß eine starke Reibungsenergie zwischen den Kraftübertragungsteilen entsteht! Die Folge sind neben "Schlupfverlusten", die unter starker und dauerhaft er Belastung größer werden; auch ein hoher Verschleiß der Bauteile und damit keine lange Lebens dauer. Das ist ein Grund dafür, daß beispielsweise nur wenige Kfz-Hersteller, die bekannten Variomatikgetriebe ver wenden und lediglich in Kleinfahrzeuge zum Einsatz bringen!

Die Probleme der Bauweisen bekannter Variomatikgetriebe sind die Aufgabe der Erfindung, die durch die im Patent anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst werden! Den Gegenstand der Erfindung weiter aus bildende Merkmale sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Neben der Beseitigung von Schlupfverlusten bei der Kraft übertragung, ist der Bauteileverschleiß der Erfindung, vergleichbar mit einem manuell geschalteten Wechselgetriebe der Zahnradbauweise. Die Funktion der Erfindung läßt ledig lich eine einseitige Drehrichtung der Getriebeausgangswelle zu, so daß dadurch beispielsweise im Kfz-Einsatz, in Ver bindung mit einer Scheibentrockenkupplung (Halbautomatik), ein Rückwärtsrollen des Fahrzeuges nur im Rückwärtsgang, möglich ist. Anfahren in einer Steigung wird also auch ohne Einsatz eines hydraulischen Drehmomentwandlers (Vollauto matik) erleichtert!

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, anhand deren, die Erfindung nachstehend er läutert wird. Es zeigt:

Fig. 1 den Querschnitt der Getriebehauptwelle, nebst Führungsscheiben,

Fig. 2 die Getriebehauptwelle in Verbindung mit den Freilaufzahnradantrieben; in Arbeitsstellung,

Fig. 3 die Fig. 2 aus anderer Perspektive; in Leerlaufstellung,

Fig. 4 die Getriebeausgangswelle als Planetengruppe, in Verbindung mit der Getriebehauptwelle,

Fig. 5 die Steuerhydraulik

Die von einer Antriebsquelle produzierte Leistung; in Form von Drehzahl und Drehmoment, bewegt über eine Vorlegewelle oder auch direkt, unter Verbindung einer Scheibentrocken kupplung oder eines hydraulischen Drehmomentwandlers, die Getriebehauptwelle (Eingangswelle) (1). In der Leerlauf stellung der Erfindung, decken sich die Mittelpunkte des Schiebepleuel (4) und des Schiebeausgleichgewicht (5) mit dem Mittelpunkt der Getriebehauptwelle (1), so daß der Schiebepleuel (4) keine Kurbelbewegungen erzielt und damit keine Kraftübertragung erfolgt. Um die Leerlaufstellung gegen die Fliehkräfte von Schiebepleuel (4;) und Schiebe ausgleichgewicht (5) bei Bedarf aufrecht zu erhalten, blockieren die Hydraulikarbeitszylinder (7) in Verbindung zu Schiebepleuel (4) und Schiebeausgleichgewicht (5), durch ihren Sitz auf der Getriebehauptwelle (1) unter Arbeitsdruck, welcher durch den im Hohlraum der Getriebe hauptwelle (1) befindlichen Hydrauliksteuerzylinder (6), lastunabhängig erzeugt wird. Der Kolben des Hydrauliksteuer zylinders (6) erhält seine Befehle durch ein rechner kontrolliertes Steuergerät (18), in Verbindung mit einem gelagerten Gestänge (19). Soll nun die Erfindung eine Kraft übertragungsleistung erzeugen, wird der hydraulische Arbeits druck, über Auftrag des Steuergeräts (18) entsprechend ver mindert, so daß sich Schiebepleuel (4) und Schiebeaus gleichgewicht (5) immer gleichzeitig, jedoch durch Anschlag verhindert, vom Mittelpunkt der Getriebehauptwelle (1), nach außen entfernen. Es entsteht eine Kurbelbewegung von Schiebepleuel (4) und Schiebeausgleichgewicht (5). Die Kurbelbewegungen des Schiebepleuel (4) werden von zwei Pleuelstangen (10) gemeinsam aufgenommen und damit in Wechselbewegungen umgesetzt. Die Bewegungen des Schiebeaus gleichgewicht (5) dienen lediglich zur Schwingungsdämpfung der Erfindung, verursacht durch den Schiebepleuel (4) bei Kraftübertragungsleistung.

Die Wechselbewegungen beider Pleuelstangen (10) bewegen über Hebel zwei, auf Zugkraft angelegte, parallel und auf einer Ebenen zur Getriebehauptwelle (1) liegende Freilaufzahnrad antriebe (8). Mit jeder halben Umdrehung der Getriebehaupt welle (1), sorgen beide Freilaufzahnradantriebe (8) ab wechselnd für Drehung ihrer Freilaufzahnräder (9). Die Drehbewegungen beider Freilaufzahnräder (9) werden gemein sam von der Getriebeausgangswelle (14), welche in Form eines verzahnten Planetenträgers (14), auf der Getriebehauptwelle (1) und am Getriebegehäuse gelagert ist. Mit variabler Veränderung des Arbeitsdrucks durch den Hydrauliksteuer zylinder (7), entsteht gleichzeitig eine variable Kurbel bewegung des Schiebepleuel (4) und damit eine stufenlose Kraftübertragung über die Pleuelstangen (10) auf beide Frei laufzahnradantriebe (8), die ohne "Schlupfverluste" die Getriebeausgangswelle (14), bewegen. Um Schaden an den Bau teilen der Erfindung zu vermeiden, ist die Getriebeausgangs welle (14) über einen Freilauf (15), in Verbindung mit dem Getriebegehäuse gelagert und zwar so, daß lediglich die Dreh richtung der Getriebehauptwelle (1) möglich ist. Im Umge kehrten Antriebsverhältnis, sorgt die Getriebeausgangswelle (14) als Planetenträger (14) für Antrieb eines Sonnenrad (16), welches ebenfalls über Freilauf (20) auf der Getriebe hauptwelle (1) gelagert ist, so daß eine Schleppfunktion (Bremswirkung) der Antriebsquelle erreicht wird. Als Hohl rad (17) der Planetengruppe, ist das Getriebegehäuse ent sprechend angeordnet. Eine Veränderung der Drehrichtung der Getriebeausgangswelle (14) (Rückwärtsgangfunktion), wird durch die bekannte Zahnradumlenkung erzielt!

Claims

1. Getriebeeinrichtung zur stufenlosen Kraftübertragung mit lastunabhängiger Steuerung; insbesondere als Bindeglied zwischen einer Antriebsquelle und dem Antriebsstrang von Fahrzeugen oder Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß ein, um die Getriebehauptwelle (Eingangswelle) (1) aufgehangener Schiebepleuel (4), hydraulisch gesteuert, variable Kurbelbewegungen über zwei Pleuelstangen (10) in Wechselbewegungen umsetzt und an die Hebel (11) der zwei, parallel und auf einer Ebenen zur Getriebehaupt welle (1) liegende Freilaufzahnradantriebe (8) über trägt, so daß die Getriebeausgangswelle (14), welche in Form eines verzahnten Planetenträgers (14), mit Sitz auf der Getriebehauptwelle (1), die Drehbewegungen der Frei laufzahnräder (9) übernimmt und somit eine stufenlose Kraftübertragung "ohne Schlupfverluste" entsteht.

2. Getriebeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebehauptwelle (Eingangswelle) (1) zwecks Aufnahme und Sicherung eines Hydrauliksteuerzylinders (6) zu einer Hälfte hohl und im Hohlraum gewindet ist, eine horizontale und zwei vertikale Öldruckbohrungen besitzt; wobei beide vertikale Öldruckbohrungen zur Aufnahme und Sicherung von je einem Hydraulikarbeits zylinder (7), bis zur Oberfläche der Getriebehaupt welle (1), jeweils mit einem Gewinde versehen sind.

3. Getriebeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich mit Abstand zueinander, drei Führungsscheiben (2) auf der Getriebehauptwelle (1) befinden und deren Zwischenräume, beide zur Aufnahme eines Schiebepleuel (4) und eines Schiebeausgleichgewicht (5) dienen.

4. Getriebeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsscheiben (2), zwecks Antrieb der Getriebehauptwelle (1) über eine Vorlegewelle, auch mit einer Randverzahnung versehen sein können.

5. Getriebeeinrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Hydraulikarbeitszylinder genau gegeneinander, auf der Oberfläche der Getriebehauptwelle (1) und außerdem genau in der Mitte, der Zwischenräume zu den Wänden der Führungsscheiben (2), ihren Sitz finden.

6. Getriebeeinrichtung nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsscheiben (2) an ihren Wänden jeweils eine Nut (3) besitzen, welche genau den Mittelpunkt der Führungsscheiben (2) bzw. der Getriebehauptwelle (1) tangiert und außerdem genau parallel zum Quer schnitt der beiden Hydraulikarbeitszylinder (7), angeordnet ist.

7. Getriebeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schiebepleuel (4) und Schiebeausgleichgewicht (5) beide mit ihrer, zum Durchmesser der Getriebehauptwelle (1) größeren Bohrung, um die Getriebehauptwelle (1), jeweils durch eine Nut (3) an den Wänden der Führungs scheiben (2) aufgehangen sind; wobei sich zwecks Schwingungsdämpfung bei Drehung der Getriebehauptwelle (1), Schiebepleuel (4) und Schiebeausgleichgewicht (5) immer gleichzeitig, gesteuert durch die Hydraulik arbeitszylinder (7) unter Schraubverbindung (21), jedoch gegeneinander und durch Anschlag (12) verhindert, nur auf einer Hälfte der Führungsscheiben (2), aus der Leerlaufposition bewegen.

8. Getriebeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei, parallel und auf einer Ebenen zur Getriebehauptwelle (1) liegend, Freilaufzahnradantriebe (8) angeordnet sind.

9. Getriebeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Auge beider Pleuelstangen (10), gemeinsam auf der Oberfläche des Schiebepleuel (4) gelagert ist und die Augen der Pleuelstangen (10) alle durch Schraubverschluß teilbar sind.

10. Getriebeeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß beide Pleuelstangen (10) den Schiebepleuel (4) mit Hebel (11), über das zweite Auge der Pleuel stangen (10) verbindet, welche den Antrieb der Freilaufzahnradantriebe (8) übernehmen.

11. Getriebeeinrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufzahnradantriebe (8) auf Zugkraft angelegt sind, über mehrere Sperrspuren, sowie über mehrere verschieden lange Sperrstücke verfügen und deren Achse (13) zwecks Antrieb, mit einem Hebel (11) verbunden ist.

12. Getriebeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse im Bereich der Antriebshebel (11) der Freilaufzahnradantriebe (8), nur den maximalen Bewegungswinkel der Hebel (11), zuläßt.

13. Getriebeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeausgangswelle (14) in Form eines ver zahnten Planetenträgers (14), einmal auf der Getriebe hauptwelle (1) gelagert ist und außerdem in Verbindung mit einem Freilauf (15), welcher über mehrere Sperr spuren und verschieden lange Sperrstücke verfügt, am Getriebegehäuse und zwar so, daß lediglich die Dreh richtung der Antriebsquelle möglich ist.

14. Getriebeeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeausgangswelle (14) als Planetenträger (14) ein Sonnenrad (16) permanent mit ihr in Drehung versetzt, wobei dieses Sonnenrad (16) ebenfalls nebst Freilauf (20) auf der Getriebehauptwelle (1) gelagert ist und zwar so, daß bei umgekehrtem Antriebsverhält nis über das Sonnenrad (16), eine Schleppfunktion der Antriebsquelle, erreicht wird.

15. Getriebeeinrichtung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Hohlrad (17) der Planetengruppe, die Form des Getriebegehäuse entsprechend angeordnet ist.

16. Getriebeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuergerät (18) unter Rechnerkontrolle, über ein gelagertes Gestänge (19) den Kolben, des im Hohl raum der Getriebehauptwelle (1) befindlichen Hydrauliksteuerzylinder (6) lastunabhängig betätigt, den Arbeitsdruck an die Hydraulikarbeitszylinder (7) weitergibt, welche auf Zugkraft eingerichtet sind, so daß Schiebepleuel und Schiebeausgleichgewicht (5) gegen ihre Fliehkraft, immer wieder in Leerlaufposition gebracht werden können.