DE19753372A1 - Stufenloses Reibradgetriebe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein stufenloses Reibradgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges stufenloses Reibradgetriebe weist übli­ cherweise koaxial zu einer gemeinsamen Welle angeordnete Eingangs- und Ausgangsscheiben auf, die paarweise zueinan­ der angeordnet sind und deren Innenflächen toroidförmig ausgestaltet sind sowie zwischen den Paaren von Eingangs- und Ausgangsscheiben angeordnete Reibräder. Diese Reibräder stehen sowohl mit den Eingangsscheiben als auch mit den Ausgangsscheiben in Reibkontakt und übertragen das von ih­ nen von der Eingangsscheibe übertragene Drehmoment auf die Ausgangsscheibe durch reibschlüssigen Kontakt, wobei die Drehzahl der Reibräder um so höher ist je größer der Ab­ stand zwischen ihrer Berührungsstelle mit der Eingangs­ scheibe der Drehachse ist. Die Drehzahl der Ausgangsschei­ ben hingegen ist um so größer je näher die Berührungsstel­ le zwischen Reibrad und Ausgangsscheibe an der Drehachse liegt. Durch Verschwenkung der Reibräder kann demzufolge die Drehzahl der Ausgangsscheibe stufenlos und beliebig eingestellt werden. Zu diesem Zweck sind die Drehachsen der Reibräder an einem Träger gelagert, der über eine Ver­ schwenkeinrichtung ansteuerbar ist.

Das Grundprinzip eines derartigen stufenloses Reibrad­ getriebes ist bereits in der US-2 152 796, die im Jahre 1939 veröffentlicht wurde, beschrieben. Darin sind zwei Paare konkaver Eingangs- und Ausgangsscheiben vorgesehen, zwischen denen schwenkbar gelagerte Reibräder angeordnet sind, so daß ein über eine Eingangswelle den Eingangs­ scheiben und den Reibrädern übertragenes Drehmoment je nach Relativstellung der Reibräder mit einem davon unabhängigen Übersetzungsverhältnis über die Ausgangsscheiben, eine Zahnradstufe und eine Hohlwelle einem Summierungsgetriebe in Form eines Planetengetriebes zugeführt wird. Der Steg des Planetengetriebes treibt eine Ausgangswelle, die mit den Antriebsrädern, z. B. eines Kraftfahrzeuges verbunden ist. Die Ausgangswelle kann dabei parallel zur und im Ab­ stand von der Ausgangswelle angeordnet sein. Das Ausgangs­ zahnrad und die beiden Ausgangsscheiben sind drehbar auf der Hülse gelagert, die an ihren Enden in Lagerstützen ab­ gestützt ist. Die Anordnung der Lagerstützen zwischen je­ weils einer Ein- und Ausgangsscheibe setzt einen genügend großen Bauraum zwischen diesen Scheiben voraus.

Das Getriebe nach der US-PS 3 739 658 weist ebenfalls einen zweizügigen Variator mit zwei paarweise angeordneten Ein- und Ausgangsscheiben auf, zwischen denen schwenkbar gelagerte Reibräder angeordnet sind. Bei dieser Konstrukti­ on ist eine Lagerstütze vorhanden, die Bestandteil des Ge­ häuses ist und die räumlich zwischen den beiden Ausgangs­ scheiben liegend angeordnet ist. Die von den Ausgangsschei­ ben abfließende Leistung wird über ein Planetengetriebe, das zudem als Differential wirkt, einer Hohlwelle zugelei­ tet. Die Hohlwelle ist mit dem Ausgangszahnrad drehfest verbunden und wird über Kugellager in der Lagerstütze dreh­ bar gehalten.

Das Ausgangszahnrad steht mit einem Zahnrad in An­ triebsverbindung, das drehfest am Gehäuse eines Drehmoment­ wandlers befestigt ist. Dieser treibt die Ausgangswelle des Getriebes. Die Anordnung des Drehmomentwandlers am Eingang der Ausgangswelle bedingt einen relativ großen Achsabstand zwischen Ein- und Ausgangswelle des Getriebes. Damit sind die Anwendungsfälle für dieses Getriebe stark einge­ schränkt, weil der erforderliche Einbauraum nicht immer zur Verfügung steht.

Aus der US-5 067 360 ist ein stufenloses Reibradge­ triebe bekannt, mit einer eine Gehäusestirnwand durchset­ zenden Eingangswelle sowie mit zwei Paaren konkaver Ein­ gangs- und Ausgangsscheiben, zwischen denen ebenfalls schwenkbar gelagerte Reibräder angeordnet sind, mittels denen das gewünschte Übersetzungsverhältnis einstellbar ist. Der Eingangswelle ist ein fest mit ihr verbundener Nockenflansch zugeordnet, der eine rollenförmige Anpres­ seinrichtung in Richtung der ersten Eingangsscheibe beauf­ schlagt, die mit einer das Getriebe durchsetzenden Drehmo­ mentwelle fest verbunden ist. Die zweite Eingangsscheibe ist ebenfalls mit der Drehmomentwelle fest verbunden und wird durch diese in Drehungen versetzt, während die beiden, spiegelsymmetrisch zueinander und zwischen den beiden Ein­ gangsscheiben angeordneten Ausgangsscheiben drehbar auf der Drehmomentwelle gelagert sind und ein Ausgangszahnrad in Richtung einer Ausgangswelle gemeinsam beaufschlagen.

Die deutsche Patentanmeldung 197 03 544 beschreibt ein Getriebe, bei dem die Antriebsleistung in einem ersten Lei­ stungsbereich von einer Antriebswelle auf eine Abtriebswel­ le direkt übertragen wird und in einem zweiten Leistungsbe­ reich über ein stufenlos verstellbares Reibradgetriebe mit paarweise zusammenwirkenden toroidförmigen Laufflächen, zwischen denen Rollkörper laufen und ein Planetengetriebe übertragen wird, wobei der erste Leistungsbereich einem ersten Vorwärtsfahrbereich entspricht, bei dem die An­ triebsleistung über den Variator auf die Abtriebswelle übertragen wird, während das Planetengetriebe als Einheit umläuft und wobei sich an den ersten Leistungsbereich ein weiterer Leistungsbereich anschließt, der einem Bereich höherer Vorwärtsfahrgeschwindkeit entspricht, bei dem die Antriebsleistung unter Leistungsverzweigung dem Planetenge­ triebe direkt und über den Variator zugeführt wird und durch dieses summiert auf die Abtriebswelle übertragen wird.

Häufig treten bei Reibradgetriebesystemen mit Lei­ stungsverzweigung im Umschaltpunkt, d. h. bei Zug-/­ Schubwechsel hohe Amplituden der Drehmomente auf, die bei Verwendung der üblichen mechanischen, axial wirkenden An­ presseinrichtungen zu Verdrehwinkeln zwischen den beiden im Abstand voneinander angeordneten Eingangsscheiben führen. Außerdem ist bei Reibradgetriebesystemen mit Leistungsver­ zweigung das Variatormoment im leistungsverzweigten Bereich ungleich dem Motordrehmoment. Da die Anpresseinrichtung momentenabhängig die beiden Eingangsscheiben zusammenziehen muß und dies über Winkelscheiben geschieht, wird die vor­ dere, d. h. die eingangsseitige Eingangsscheibe um bis zu 60° gegenüber der Welle und damit gegenüber der hinteren Eingangsscheibe verdreht. Bei einem Zug-/Schubwechsel wer­ den die vollen Verdrehwinkel innerhalb weniger Sekunden­ bruchteile aufgebracht.

Dies bedeutet für die üblicherweise als Rollen ausge­ staltete Anpresseinrichtung an der vorderen Eingangsscheibe Beschleunigungen bzw. Verzögerungen, die die Rollen an der hinteren Eingangsscheibe nicht erfahren. Je nach Beschleu­ nigung bzw. Verzögerung erhöht dies den Schlupf an den vor­ deren bzw. hinteren Rollen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem leistungsverzweigten Reibradgetriebe, bei dem die Axial­ kraft durch eine rollenförmige Anpresseinrichtung übertra­ gen wird, jegliche Winkelverdrehungen zwischen der vorderen und der hinteren Eingangsscheibe zu vermeiden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Merkmalen.

Das erfindungsgemäß ausgestaltete Reibradgetriebe bietet neben dem Vorteil, daß keine Winkelverdrehung zwi­ schen vorderer und hinterer Eingangsscheibe mehr auftritt, noch den Vorteil, daß die Erzeugung der durch die Anpres­ seinrichtung übertragenen Axialkraft mit vollem Motormoment erfolgt, da aufgrund der Verwendung von durchgehender An­ triebswelle und der sie umgebenden Hohlwelle nur eine halb so große Verdrehung zwischen ihnen auftritt. Dadurch wer­ den die Lagerverluste minimiert; ferner ist die Verwendung einer dünnen Hohlwelle möglich, da diese nur das halbe ma­ ximale Motormoment überträgt ohne eine Zugankerfunktion auszuüben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der einzigen Figur näher erläutert, in der die für das Verständnis des erfindungsgemäß ausgestalteten Reibradgetriebes wesentli­ chen Bauteile im Längsschnitt dargestellt sind.

Die Figur zeigt schematisch eine Antriebswelle 1, die mit einem Anfahrelement, z. B. mit einem Drehmomentwandler oder einer naßlaufenden Anfahrkupplung einer Antriebsma­ schine eines Kraftfahrzeuges verbunden ist. In dem nicht dargestellten Gehäuse sind zwei Getriebeeinheiten koaxial zur Antriebswelle 1 angeordnet. Die eine Getriebeeinheit weist eine Eingangsscheibe 9 und eine Ausgangsscheibe 10 auf, deren einander zugewandte Oberflächen toroidförmig ausgestaltet sind; die andere Getriebeeinheit weist eine Eingangsscheibe 12 und eine ihr gegenüber angeordnete Aus­ gangsscheibe 11 auf, deren einander zugewandte Oberflächen ebenfalls toroidförmig ausgestaltet sind. In bekannter Wei­ se sind in den beiden Getriebeeinheiten jeweils vorzugswei­ se zwei (nicht dargestellte) Reibräder vorgesehen, die an schwenkbaren Trägern befestigt sind, so daß sie bezüglich der Längsachse der Antriebswelle 1 verschwenkt werden kön­ nen. Diese Reibräder stehen in reibschlüssigem Kontakt mit den beiden ihnen zugewandten Oberflächen der Eingangsschei­ ben 9, 12 und der Ausgangsscheiben 10, 11, wobei die Reib­ räder einer Getriebeeinheit symmetrisch zur Achse der An­ triebswelle 1 angeordnet sind.

Werden nun die Reibräder durch die nicht dargestellte Verschwenkeinrichtung bezüglich der Längsachse der An­ triebswelle 1 geneigt, so verschieben sich die Berührungs­ punkte des Umfangs der Reibräder entlang der toroidförmigen Oberflächen sowohl der Eingangsscheiben als auch der Aus­ gangsscheiben, wodurch das Übersetzungsverhältnis zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsgeschwindigkeit kontinu­ ierlich, d. h. stufenlos eingestellt werden kann.

Die Antriebswelle 1 erstreckt sich in Längsrichtung durch das Reibradgetriebe bis über die zweite Eingangs­ scheibe 12 hinaus und ist an ihrem vorderen Ende mit einem Nockenflansch 5 versehen, der mit einer Anpresseinrich­ tung 6 zusammenwirkt, die rollenförmig ausgestaltet ist. Die der rollenförmigen Anpresseinrichtung 6 zugewandte Au­ ßenseite der Eingangsscheibe 9 ist, ebenso wie der Nocken­ flansch 5, mit mindestens einer Kurvenbahn versehen zur Übertragung des Drehmoments auf das Reibradgetriebe.

Sowohl die Eingangsscheiben als auch die Ausgangs­ scheiben sind auf einer dünnen Hohlwelle 2 gelagert, welche die Antriebswelle 1 koaxial umgibt und die über Lager 3, 4 drehbar auf ihr gelagert ist. Die beiden Eingangsscheiben 9, 12 sind drehfest mit der Hohlwelle 2 verbunden, wobei mindestens eine der beiden Scheiben axial verschieblich gelagert ist, während die beiden Ausgangsscheiben 10, 11 drehbar auf der Hohlwelle 2 gelagert sind. Mit 13 ist sche­ matisch ein Zahnrad bezeichnet, welches von den beiden Aus­ gangsscheiben 10, 11 beaufschlagt wird und mit der nicht dargestellten Abtriebswelle in Verbindung steht.

Mit 7 ist am entgegengesetzten Ende der Antriebswel­ le 1 ein axialer Anschlag bezeichnet und mit 8 ein Axialla­ ger, welches die Axialkraft auf die zweite Eingangsschei­ be 12 überträgt.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Hohlwelle 2 sowie die Anpresseinrichtung 6, die von der Antriebswelle 1 beaufschlagt wird, wird also jegliche Winkelverdrehung zwi­ schen den beiden Eingangsscheiben 9, 12 vermieden. Die dün­ ne Hohlwelle 2 überträgt maximal das halbe Motordrehmoment und übt keine Zugankerfunktion aus.

Bezugszeichenliste

1

Antriebswelle

2

Hohlwelle

3

Lager

4

Lager

5

Nockenflansch

6

Drehkörper

7

axialer Anschlag

8

Axiallager

9

Eingangsscheibe

10

Ausgangsscheibe

11

Ausgangsscheibe

12

Eingangsscheibe

13

Abtriebszahnrad

14

Lager

15

Lager

Claims (1)

1. Stufenloses Reibradgetriebe mit:
   einer Antriebswelle,
   zwei koaxial zur Antriebswelle angeordneten Eingangsschei­ ben mit toroidförmigen Innenflächen,
   zwei koaxial zur Eingangswelle angeordneten Ausgangsschei­ ben mit toroidförmigen Innenflächen, wobei je eine Ein­ gangsscheibe und eine Ausgangsscheibe ein Paar bilden und die beiden Ausgangsscheiben spiegelsymmetrisch zueinander und nebeneinander angeordnet sind,
   einer Zahnradanordnung zwischen den Ausgangsscheiben und einer Anpresseinrichtung zur Einleitung des Drehmomentes, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Antriebswelle (1) durch das Getriebe hindurch bis zur zwei­ ten Eingangsscheibe (12) erstreckt und von einer koaxialen Hohlwelle (2) umgeben ist, die sich von der ersten Ein­ gangsscheibe (9) bis zur zweiten Eingangsscheibe (12) er­ streckt, die drehbar auf der Antriebswelle (1) gelagert ist und die mit den beiden Eingangsscheiben (9, 12) drehfest verbunden ist, wobei mindestens eine Scheibe axial ver­ schieblich auf der Hohlwelle gelagert ist, während die bei­ den Ausgangsscheiben drehbar auf ihr gelagert sind.