DE19826892A1 - Stufenloses Reibradgetriebe - Google Patents

Abstract

Das Reibradgetriebe weist eine Eingangswelle und wenigstens eine Ausgangswelle auf, zwischen denen Reibräder angeordnet sind. Die Reibräder sind an Trägern (16) befestigt, die mit Aussparungen (31) versehen sind, welche oval ausgestaltet sind, wobei die Langseiten (32, 33) des Ovals von der oberen Wand (36) und von der unteren Wand (37) begrenzt werden.

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 ihnen von der Eingangsscheibe übertragene Drehmoment auf die Aus­ gangsscheibe durch reibschlüssigen Kontakt, wobei die Dreh­ zahl der Reibräder um so höher ist je grösser der Abstand zwischen ihrer Berührungsstelle mit der Eingangsscheibe und der Drehachse ist. Die Drehzahl der Ausgangsscheiben hinge­ gen ist um so grösser, je näher die Berührungsstelle zwi­ schen Reibrad und Ausgangsscheibe an der Drehachse liegt. Durch Verschwenkung der Reibräder kann demzufolge die Dreh­ zahl der Ausgangsscheibe stufenlos und beliebig eingestellt werden. Zu diesem Zweck sind die Drehachsen der Reibräder an einem Träger gelagert, der über eine Verschwenkeinrich­ tung ansteuerbar ist.

Das Grundprinzip eines derartigen stufenloses Reibrad­ getriebes ist bereits in der US 2 152 796, die im Jah­ re 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 abhängigen 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 Eingangswelle angeordnet sein. Das Ausgangs­ zahnrad und die beiden Ausgangsscheiben sind drehbar auf einer Hülse gelagert, die an ihren Enden in Lagerstützen abgestützt ist. Die Anordnung der Lagerstützen zwischen jeweils 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 4 893 517 ist ein stufenloses Reibradge­ triebe bekannt mit einer Eingangswelle, die ein Gehäuse durchsetzt. Das Gehäuse ist mittels einer Trennwand in zwei Hohlräume unterteilt, in denen jeweils eine Eingangsscheibe und eine ihr gegenüberliegende Ausgangsscheibe mit dazwi­ schenliegenden Reibrädern gelagert sind, wobei sowohl die Eingangsscheibe als auch die Ausgangsscheibe in den beiden Hohlräumen auf einer gemeinsamen Achse liegen, zu der die Reibräder zur Erzielung der gewünschten Geschwindig­ keitsübersetzung verschwenkt werden können. Die beiden Paa­ re aus Eingangsscheiben und Ausgangsscheiben sind spiegel­ symmetrisch zueinander in den Hohlräumen derart angeordnet, dass die beiden Ausgangsscheiben nebeneinander liegen, und zwar zu beiden Seiten der die beiden Hohlräume voneinander trennenden Trennwand, in der ein Zahnrad gelagert ist, wel­ ches von den beiden Ausgangsscheiben gemeinsam mit dem Aus­ gangsdrehmoment beaufschlagt wird.

Die unveröffentlichte Patentanmeldung DE 197 32 064.8 der Anmelderin beschreibt ein stufenloses Reibradgetriebe, bei dem die Eingangswelle von einer koaxial dazu angeordne­ ten Drehmomentwelle umgeben ist; die Eingangswelle er­ streckt sich durch das gesamte stufenlose Getriebe und ist an ihrem Ende mit einer Axialscheibe versehen. Dieser Axialscheibe ist eine Anpresseinrichtung zugeordnet, welche eine erste Eingangsscheibe einer Getriebeeinheit in Rich­ tung zu deren zugehörigen Ausgangsscheibe hin beaufschlagt. Die Eingangsscheibe der zweiten Getriebeeinheit stützt sich über ein Axiallager an einer zweiten Axialscheibe ab und über ein Radiallager auf der Eingangswelle.

Zwischen den beiden Getriebeeinheiten ist ein topfför­ miges Lagerstützglied vorgesehen, in dem ein von den beiden Ausgangsscheiben der beiden Getriebeeinheiten beaufschlag­ tes Zahnrad angeordnet ist, welches mit einem Abtriebszahn­ rad einer Ausgangswelle kämmt. Das Lagerstützglied bildet zusammen mit einem oberen und einem unteren Rahmenbügel einen Halterahmen, wobei die Rahmenbügel obere und untere Querjoche tragen, in denen die Träger für die Reibräder gelagert sind, die in vorgewählten, geneigten Ebenen abrol­ len können, um so das Drehmoment von der jeweiligen zugehö­ rigen Eingangsscheibe in stufenloser Übersetzung zur zuge­ hörigen Ausgangsscheibe der Getriebeeinheit zu übertragen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Bauraum eines derartigen stufenloses Getriebes zu verringern sowie eine bessere Regelstabilität des Getriebes und geringere Axialbewegungen im Getriebe durch eine höhere Biegefestig­ keit der Reibradträger zu erzielen.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe bei einem gattungsgemässen stufenlosen Reibradgetriebe, das neben den Merkmalen des Oberbegriffs auch das Merkmal des kennzeich­ nenden Teils des Hauptanspruchs aufweist.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile durch Ver­ wendung der erfindungsgemäß ausgestalteten Träger bestehen also in einer Erhöhung der Biegesteifigkeit durch die nicht mehr kreisförmige sondern ovale Ausgestaltung der Ausspa­ rung und damit einer kleineren Regelabweichung in der Va­ riatorsteuerung, sowie kleineren Axialbewegungen der Varia­ torscheibenwelle.

Ein erfindungsgemäßes Reibradgetriebe kann vorteilhaf­ terweise sowohl als einzügiges als auch als zweizügiges Reibradgetriebe ausgebildet sein, wobei letzteres zwei Paa­ re von Eingangs- und Ausgangsscheiben aufweist.

Das erfindungsgemäße Getriebe kann ebenfalls als einzügiges Getriebe mit einer Eingangs- und einer Ausgangswelle ausge­ bildet sein, aber auch als zweizügiges Getriebe vorteilhaf­ terweise eine Eingangswelle, eine koaxial dazu angeordnete Drehmomentwelle und ein Ausgangszahnrad zwischen den beiden Ausgangsscheiben aufweisen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbei­ spiel dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein stufenloses Reibrad­ getriebe,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Trägers,

Fig. 3 eine Vorderansicht eines herkömmlichen Trä­ gers und

Fig. 4 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäss ausgestalteten Trägers.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Draufsicht auf ein stufenloses Reibradgetriebe sind nur die für das Verständ­ nis der Erfindung wesentlichen Bauteile bezeichnet. Die Eingangswelle 1 erstreckt sich durch das gesamte Getriebe und trägt eine drehfest mit ihr verbundene Axialscheibe 2, wobei sie über einen Teil ihrer Länge von einer Drehmoment­ welle 25 koaxial umgeben ist. Die Eingangswelle 1 ist mit einem nicht dargestellten Anfahrelement, z. B. mit einem Drehmomentwandler oder einer nass laufenden Anfahrkupplung, einer Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeuges verbunden. Das stufenloses Reibradgetriebe weist zwei Getriebeeinheiten auf, die jeweils aus einer Eingangsscheibe und einer ihr zugeordneten Ausgangsscheibe mit toroidförmiger Oberfläche bestehen. Die Eingangsscheibe 4 der einen Getriebeeinheit stützt sich über ein Lager 3 auf der Axialscheibe 2 ab und ist drehfest, aber längsverschieblich auf der Drehmoment­ welle 25 gelagert. Die ihr zugeordnete Ausgangsscheibe 5, die ebenfalls eine toroidförmige Oberfläche aufweist, ist auf einer Buchse angeordnet; die Eingangsscheibe 6 der zweiten Getriebeeinheit ist ebenfalls drehfest auf der Drehmomentwelle 25 gelagert, während die ihr zugeordnete Ausgangsscheibe 7 mit der Buchse fest verbunden ist, die die Drehmomentwelle umgibt.

Mit 8 ist eine Anpresseinrichtung bezeichnet, die rol­ lenförmig ausgestaltet ist und die zwischen der Eingangs­ scheibe 6 und einer Scheibe 9 mit einer Kurvenbahn angeord­ net ist, wobei die Scheibe 9 in Axialrichtung verschiebbar, aber drehfest mit der Eingangswelle 1 verbunden ist. Mit Hilfe der rollenförmigen Anpresseinrichtung 8 wird die Ein­ gangsscheibe 6 in Axialrichtung zur Ausgangsscheibe 7 hin beaufschlagt, sowie die Eingangsscheibe 4 zur Ausgangs­ scheibe 5 hin beaufschlagt.

Mit 11 ist ein topfförmiges Lagerstützglied bezeich­ net, welches an seiner Oberseite mit einem Rahmenbügel fest verbunden, z. B. verschraubt ist und das mittig von der Drehmomentwelle 25 durchsetzt wird. Das Lagerstützglied ist zwischen den beiden Getriebeeinheiten angeordnet und trennt diese voneinander. Das Lagerstützglied 11 sowie der obere Rahmenbügel 26 und ein weiterer unterer Rahmenbügel bilden zusammen einen Halterahmen. Mit 14, 15 sind Zapfen für zwei obere Querjoche 12, 13 bezeichnet, in denen Träger 16, 17 für die Reibräder 18, 19 gelagert sind. Nicht dargestellt in Fig. 1 sind die unteren Querjoche, in denen ebenfalls Zapfen für die Träger 16, 17 der Reibräder 18, 19 gelagert sind.

In den beiden Getriebeeinheiten sind jeweils vorzugs­ weise zwei Reibräder 18, 19 vorgesehen, die an den schwenk­ bar angeordneten Trägern 16, 17 befestigt sind, so dass sie bezüglich der Längsachse der Eingangswelle 1 verschwenkt werden können. Die Reibräder 18, 19 stehen in reibschlüssi­ gem Kontakt mit den beiden ihnen zugewandten Oberflächen der Eingangsscheiben 4, 6 und der Ausgangsscheiben 5, 7, wobei die Reibräder jeder Getriebeeinheit symmetrisch zur Achse der Eingangswelle 1 angeordnet sind.

Werden nun die Reibräder 18, 19 durch die nicht darge­ stellte Verschwenkeinrichtung bezüglich der Längsachse der Eingangswelle 1 geneigt, so verschieben sich die Berüh­ rungspunkte des Umfangs der Reibräder 18, 19 entlang der toroidförmigen Oberfläche sowohl der Eingangsscheiben als auch der Ausgangsscheiben, wodurch das Übersetzungsverhält­ nis zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsgeschwindig­ keit kontinuierlich, d. h. stufenlos eingestellt werden kann.

Fig. 2 zeigt einen der beiden Träger 16, 17 in Seiten­ ansicht mit seinem oberen Lager 20 und seinem unteren La­ ger 21, welche entsprechende Aussparungen in den Enden der oberen Querjoche 12, 13 und der unteren Querjoche durchset­ zen.

Die in den Fig. 2, 3 und 4 nicht dargestellten Reibrä­ der sind exzentrisch in der Aussparung 30 des zugehörigen Trägers gelagert. Die Aussparung 30 ist daher so zu bemes­ sen, dass die Reibräder ihre Exzenterbewegung innerhalb der Aussparung 30 durchführen können, ohne die Wandung des Trä­ gers zu berühren.

Wie Fig. 3 zeigt, ist die Aussparung 30 eines herkömm­ lichen Trägers im wesentlichen kreisförmig, wobei der Durchmesser der Aussparung erheblich grösser als derjenige der in der Aussparung angeordneten Reibräder ist.

Eine Verringerung der Bauhöhe des Reibradgetriebes durch Verringerung der Höhenausdehnung der Träger bei gleichzeitiger Erhöhung der Biegesteifigkeit des Trägers wird nun dadurch erzielt, dass, wie in Fig. 4 dargestellt, die Aussparung 31 nicht mehr kreisförmig ist, sondern im wesentlichen oval, wobei die beiden den Längsseiten des Ovals entsprechenden Abschnitte, d. h. die Langseiten, 32, 33 oben bzw. unten angeordnet sind.

Die Radien R dieser Abschnitte werden dabei von den Reibrädern festgelegt, wobei die Bahn des Exzenter mit 34 bezeichnet ist. Mit 35 ist diejenige Stelle bezeichnet, an der der gehäuseseitige Abschnitt der Exzenterwelle im ent­ sprechenden Träger 16, 17 gelagert ist.

Die Höhe des Trägers kann damit geringer gewählt wer­ den, wobei gleichzeitig die obere Wand 36 und die untere Wand 37, die die Langseiten 32, 33 des liegenden Ovals be­ grenzen, dicker ausgeführt werden können, so dass die Bie­ gesteifigkeit des Trägers erheblich verbessert wird.

Dabei wird vorzugsweise die Form der Aussparung in Abhängigkeit vom Reibradradius und der Exzenterradiusbahn sowie den maximalen Verschwenkwinkeln definiert.

Durch diese spezielle Aussparung, die weniger Bauhöhe beansprucht, kann der ganze Träger der Reibräder niedriger bauen und somit kann das Getriebe kompakter bauen.

Durch zusätzliche Materialanhäufungen an den Langsei­ ten des Ovals sind die Träger biegesteifer, gewährleisten eine geringere Regelabweichung und erhöhen die Regelstabi­ lität des Variators.

Bezugszeichenliste

1

Eingangswelle

2

Axialscheibe

3

Lager

4

Eingangsscheibe

5

Ausgangsscheibe

6

Eingangsscheibe

7

Ausgangsscheibe

8

Anpresseinrichtung

9

Scheibe mit Kurvenbahn

10

Endflansch

11

Lagerstützglied

12

Querjoch

13

Querjoch

14

Zapfen

15

Zapfen

16

Träger

17

Träger

18

Reibräder

19

Reibräder

20

Lager

21

Lager

22

Rahmenbügel

23

Ball-Spline
d1, d2 Durchmesser

25

Drehmomentwelle

26

Ball-Spline

30

Aussparung

31

Aussparung

32

Langseite

33

Langseite

34

Exzenterbahn

35

Lagerstelle

36

obere Wand

37

untere Wand

Claims (2)

1. Stufenloses Reibradgetriebe, mit:

   • - einer Eingangswelle (1),
   • - wenigstens einer, insbesondere koaxial zur Eingangs­ welle angeordneten Eingangsscheibe (4, 6) mit einer toroidförmigen Innenfläche,
   • - wenigstens einer, insbesondere koaxial zur Eingangs­ welle angeordneten Ausgangsscheibe (5, 7) mit einer to­ roidförmigen Innenfläche, wobei eine Eingangsscheibe und eine Ausgangsscheibe jeweils ein Paar bilden,
   • - mehreren Reibrädern, die zwischen den Innenflächen des wenigstens einen Paares der Eingangsscheibe und Aus­ gangsscheibe verschwenkbar angeordnet sind zur Über­ tragung eines Drehmomente s von der Eingangsscheibe auf die zugehörige Ausgangsscheibe,
   • - einer Anpresseinrichtung (8), die insbesondere bei der Eingangsscheibe (6) angeordnet ist, um diese in Rich­ tung Ausgangsscheibe (7) zu beaufschlagen,
   • - einem Ausgangszahnrad oder einer Ausgangswelle oder einem ähnlichen Bauteil,
   • - einem Axialflansch (2) oder einem ähnlichen Bauteil, auf dem sich insbesondere die Ausgangsscheibe ab­ stützt,
2. dadurch gekennzeichnet, dass die Ausspa­ rung (31) der Träger (1 6, 17), in denen die Reibräder (18, 19) exzentrisch gelagert sind, oval sind, wobei die Lang­ seiten (32, 33) des Ovals von der oberen Wand (36) und von der unteren Wand (37) begrenzt werden, wobei die ovale Form der Aussparung (31) eine Funktion des Reibradradius, der Exzenterbahn und des maximalen Verschwenkwinkels ist.