DE2324269A1 - Stufenlos einstellbares kugel-waelzgetriebe - Google Patents

Stufenlos einstellbares kugel-waelzgetriebe

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DE2324269A1
DE2324269A1 DE19732324269 DE2324269A DE2324269A1 DE 2324269 A1 DE2324269 A1 DE 2324269A1 DE 19732324269 DE19732324269 DE 19732324269 DE 2324269 A DE2324269 A DE 2324269A DE 2324269 A1 DE2324269 A1 DE 2324269A1
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16HGEARING
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Description

  • Stufenlos einstellbares Kugel-Wälzgetriebe Gegenstand der Erfindung ist ein stufenlos einstellbares Kugel-Wälzgetriebe, vorzugsweise für den Antrieb von Kraftfahrzeugen, mit einen Kranz von Kugeln als Übertragungselemente zwischen vier laufbahnen, die teilweise mittels einer Binstellvorrichtung im Druckwinkel den Kugeln gegenüber stufenlos so einstellbar sind, daß in einer Getrlebeeinstellung zwischen einem antreibenden und einem abtreibenden Getriebeglied mit oder ohne Kugel-Laufbahn ein Drehzahlverhältnis von 1:1 besteht Dieses Getriebe kann dabei mit einem Kranz von planetenartig zwischen den laufbahnen umlaufenden und käffigehaltenen Kugeln arbeiten wie auch mit Kugeln, die an diesen Laufbahnen zwischen gehäusefest angeordneten Führungsrollen oder um eigene Achsen ohne planetenartigen Umlauf rotieren. Das Getriebe ist zum Obertragon großer Leistungen mit gutem Wirkungsgrad vorgesehen, wie es insbesondere der Antrieb von schnellen Kraftfahrzeugen erfordert.
  • Die bekannten stufenlos einstellbaren mechanischen Getriebe können für den Antrieb schneller und leistungsstarker Kraftfahrzeuge deshalb nicht zum Einsatz kommen, weil ihre Rauzleistung und ihr Übetragungswirkungsgrad dafür unzureichend sind. Auch ihre Isbensdauer wird den Anforderungen nicht gerecht, die sich aus einer nicht selten vorkommenden Antriebsleistung von 100 PS und mehr ergeben. Sei der heutigen Verkehrlage bieten aber gerade stufenlos steuerbare Getriebe ihrem Prinsip nach besondere Vorteile für den Kraftfahrzeugantrieb, und zwar auch Vorteile gegenüber den bekannten automatisohön Getrieben mit Flüssigkeits-Wandlern oder -Kupplungen. Hinzuweisen ist dafür vor allen auf das unterschiedliche Verhalten dieser beiden. Getriebearten im Hinblick auf die ideale Zugkraft- und Drehmomenthyperbel, die bekenntlich jeder erreichbaren Drehzahl und Fahrgeschwindigkeit ihr Drehmoment bei optimaler Verwertung der Motorleistung zuordnet.
  • So bietet ein Viergang-Schaltgetriebe - auch ein automatisches -bei konstantes Antriebsmoment nur vier verschieden starke Abtriebsmomente. während ein stufenlos verstellbares Getriebe eine nahezu unendlich große Zahl von angepaßt starken Abtriebsmomenten bietet Es liegt auf der Band, was das beispielsweise für die Beschleunigungs- und Steigfänhigkeit eines Kraftfahrzeuges bedeutet.
  • Stufenlos einstellbare Kugel-Wälzgetriebe sind in einigen Bautorman bekannt und haben in bestimmten Punkten an sich gut Eignung für einen Einsatz zum Antrieb von Kraftfahrzeugen, wozu auch ihr einfacher Aufbau mit der koaxialen Anordnung ihrer Wellen und die Lage ihres Bereiches der gewandelten Drehzahlen der Antriebdrehzahl gegenüber gehört. Dennoch weisen auch diese Getriebe wesentliche Mängel im Hinblick auf den hierbei geforderten großen Iistungsdurchsatz auf.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und so ein stufenlos einstellbares Kugel-Wälzgetriebe zu schaften, welches imstande ist, bei geringem Bauvolumen große Leistungen mit einem guten Wirkungsgrad zu übertragen. Eine hohe Betriebssicherheit und lange lebensdauer dazu sollen das Getriebe befähi-.
  • gen, über die Erfüllung besonderer Aufgaben der allgemeinen Antriebstechnik hinaus auch schnelle und leistungsstarke Kraftfahrzeuge anzutreiben.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein stufenlos einstellbares Kugel-Wälzgetriebe der einleitend bezeichneten Art vorgesehen, bei dem den beiden genannten Getriebegliedern eine solche schaltbare Kupplung beliebiger Bafori zwischengeschaltet ist, die ii Wirkzusammenhang mit der Einstellvorrichtung des Getriebes beide Getriebeglieder bei einer Getriebeeinstellung auf das Drehzahlverhältnis 1:1 zwischen diesen Gliedern unter Überbrückung oder Ausschaltung der übertragenden Ligeln zur Mitnahme selbsttätig miteinander verbindet, diese Verbindung bei allen anderen Getriebeeinstellungen dagegen unterbricht, etwa mittels eines durch die Einstellvorrichtaag oder ihre Betätigungsorgane über Kontakte mit betätigten Elektromagneten und einer diesem Magneten entgegen wirkenden Druckfeder.
  • Ein Kugel-Wälzgetriebe in diesem Grundaufbau erfüllt die Forderungen der Erfindungsaufgabe gans und bietet darüber hinaus noch besondere Ausbaumöglichkeiten zugunsten seiner Eignung für den Kraftfahrzeugantrieb. Es ist bekannt, daß die Kraftfahrzeuge auch im heutigen Straßenverkehr zu über 85 % ihrer Gesamtbetriebszeit im sogenannten direkten Gang gefahren werden. bei den gebräuchlihohen Viergang-Schaltgetrieben besteht in der Regel somit in diesen weitaus vorherrschenden Betriebszustand das Übersetzungsverhältnis 1:1 im Getriebe. Bei der Getriebe nach der Erfindung bleiben danach die übertragenden Kugeln und ihre laufbahnen während der längsten Betriebsdauer, bezogen auf die Gesamtbetriebszeit des Getriebe., praktisch unbeansprucht. Nach dem Labendauergenetz für Wälzkörper bedeutet das, daß dieses Getriebe so aussulegen ist, daß es dem großen Leistungsdurchsatz für einen Kraftfahrzeugantrieb betriebssicher gewachsen ist. Außer dem Übersetzungsverhältnis 1:1 istmit dieser Getriebe auch ein größtes Übersetzungsverhältnis von wenigstens 3,8:1 zu erreichen, ohne daß bei dieser Getriebeeinstellung eine Einschränkung der hohen Antrlebsleistung vorzunehmen ist. Zu einer wesentlichen Herabsetzung des Aus stoßes von Schadstoffen aus des Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges ermöglicht das erfindungssemäße Getriebe noch erheblich besser als die gebräuchlichen automatischen Schaltgetriebe einen Betrieb des Motors vorwiegend in einem für die Verbrennung besonders günstigen engeren Drehzahlbereich auch bei stark variabler Fahrgeschwindigkeit.
  • Die Zeichnung gibt in Längsschnitten mit Fig. 1 ein Kugel-Wälzgetriebe nach der Erfindung in schematischer Darstellung und mit Fig. 2 in einer eingehenden Darstellung eine weiter ausgebaute Ausführungsform dieses Getriebes wieder und liest der folgenden näheren Beschrieben dieser beiden Beispiele der Erfindung zugrunde. Weitere wesentliche Merkmale zum Ausbau und au Abwandlungen der Grundgedanken werden dabei noch angeführt Ein Kranz von mehreren kafiggehaltenen Kugeln 1 des Getriebes nach Fig. 1 läuft zwischen vier Laufbahnen planetenartig um, wobei die Kugeln 1 innen durch eine Lauf scheibe 2 angetrieben werden und sich dabei außen an zwei gegen Verdrehung gesicherten Laufringen 3, 4 abwälzen. Eine weitere Lauf scheibe 5 innerhalb des Kugelkranzes bildet den Ab trieb für die durch die Kugeln 1 übertragene Leistung, Eine selbsttätig lastabhängig arbeitende Anpreßvorrichtung sit einem Kranz von Wälzkörpern 6 zwischen scnrägen Auflauframpen 7, e für die Haftung der Kugeln 1 an ihren Isufbahnen überträgt die leistung aus der abtriebenden Laufscheibe 5 über einen Flansch 9 auf die Abtriebswelle 10 des Getriebes.
  • Dem in dem Getriebegehäuse 11 unverdrehbar sitzenden Laufring 3 der Kugeln 1 gegenüber ist ebenso unverdrehbar ein in seinem Druckwinkel zu diesen Kugeln durch eine geeignete Einstellvorrichtung elastisch einstellbarer Laufring 4 angeordnet. Je nach Elnstellung des stufenlos veränderbaren Druckwinkels dieses Laufringes 4 den umlaufenden Kugeln 1 gegenüber ergibt sich in bekannter Weise eine Übersetzungsänderung zwischen den beiden Laufscheiben 2, 5 der Kugeln 1, wobei außer einer bestimmten maximalen Drehzahlverminderung mit entsprechender Drehmomentverstärkung auch das Übersetzungsverhältnis 1:1 erreichbar ist. Die mit der Größe des Lastmomentes an der Getriebe-Abtriebswelle 10 variable Wirkkraft der automatischen Anpreßvorrichtung 6-8 axial auf die ab treibende Lauf scheibe 5 stützt sich über ein axiales Xälzla3er 12 an einer fest mit der antreibenden lauf scheibe 2 verbundenen Welle 13 ab, 80 daß die Anpreßkräfte zwischen den Kugeln 1 und ihren Laufbahnen unter günstigem Selbstausgleich stehen.
  • 'ber die zelle 13 ist die antreibende Laufscheibe 2 der Kugeln 1 mit einer schaltbaren Kupplung verbunden, die im Einschaltzustand mit je einer Planverzahnung 14, 15 an ihren scheibenförmigen Ieilen 16, 17 formschlüssig wirkt. Diese Kupplung 16, 17 ist der Iaufscheibe 2 als dem antreibenden Getriebeglied und dem Flansch 9 als dem abtreibenden Getriebeglied zwischengeschaltet und steht so im irkzusammenhang mit der Einstellvorrichtung des Getriebes, daß bei einer Getriebeeinstellung auf das Drehzahlverhältnis 1:1 zwischen diesen Gliedern 2, 9 eine drehfeste Verbindung zwischen diesen Gliedern unter Ausschaltung der umlaufenden Kugeln 1 durch die mit ihren Planverzahnungen 14, 15 zum gegenseitigen Eingriff komsenden Kupplungsteile 16, 77 hergestellt wird. Fest an dem abtreibenden Kupplungsteil 17 in gleichmäßiger freisteilung angeordnete Bolzen 18, die mit Passung längsbeweglich in Buchsen 19 in dem Flansch 9 gelagert sind, übertragen das Drehmoment aus der Kupplung 16, 17 auf diesen Flansch 9 und damit auf die Abtriebstelle 10 des Getriebes und dienen außerdem zur automatischen Enschaltung der Kupplung durch axiales Verschieben des abtreibenden Kupplunsteiles 17 mittels eines geeigneten Hubmittels wie beispielsweise eines durch die Einstellvorrichtung des Getriebes oder ihre Betätigungsorgane über Kontakte it betätigten Elektromagneten oder mittels hydraulischer Hubmittel. Die Bolzen 18 sind beim hiinschalten der Kupplung 16, 17 so gut wie unbelastet durch Umfangskräfte, die in diesem Moment nahezu noch ganz durch die umlaufenden Kugeln 1 über die Anpreßvorrichtung 6-8 auf den Flansch 9 übertragen werden. bei der selbsttätigen Ausschaltung der Kupplung 16, 17 mit dem Einstellen des antriebes auf ein größeres Übersetzungsverhälntis kann eine Druckfeder die Trennung der Kupplungshälften bewirken, so daß die Leistung ganz wieder durch die umlautenden Kugeln 1 übertragen wird. Auch in diesem Betriebszustand arbeitet das Getriebe mit einem befriedigenden Übertragungswirkungsgrad, nicnt zuletzt durch die Wirkung der Anpreßvorricatung 6-8, welche die Reibungsverluste an den übertragenden Kugeln in Abhängigekti von dem Jeweiligen Lastmoment an der Abtriebswelle 1 niedrig hlt.
  • Fiir den Antrieb eines Kraftfahrzeuges arbeitet das dargestellte Getriebe während der weitaus überwiegenden Betriebszeit im direkten Gang" durch die formscalüssige direkte Verbindung der antreibenden elle 13 mit der Abtriebswelle 10 des Getriebes mittels der Kupplung 16, 17. Dadurch kann das Getriebe sehr große Leistungen mit einem besonders guten Wirkungsgrad übertragen, ohne daß dabei die Lebensdauer und die betriebssicherheit des Getriebes beeintrachtigt werden. Die Kugeln 1 sind mit ihren Lauibaanen der immer nur kurz dauernden Maximalbeanspruchung voll gewachsen.
  • lin für den Kraftfahrzeugantrieb sehr günstiger Ausbau des Getriebea ist auf seiner AntrieDsseite vorgesehen. Dieser Ausbau ersöglicht nicht nur die Aufnahme der hohen Drehzahlen eines Verbrennungsmotors, sondern erlaubt auch einen Antrieb des Fahrzeuges im Rückwärtsgang mit dem dargestellten Getriebe. Dafür ist ein Hohlrad 20 einer Vorschaltgetriebestufe drehfest mit der antreibenden Laufscheibe 2 der umlaufenden Kugeln 1 durch eine Baueinheit mit dieser Scheibe verbunden und steht innen mit Planetenrädern 21 im Eingriff, die in ein gemeinsames Zentralrad 22 auf einer Vorschaltgetriebe-Antriebswelle 23 eingreifen, welche zugleich die Antriebswelle des ganzen getriebes darstellt Im wechsel ist dabei der gemeinsame Träger 24 der Planetenräder 21 durch eine Bremse 25 an einem gehäusefesten Teil 26 festzustellen oder das Zentralrad 22 ist durch eine Kupplung 27 mit der Laufscheibe 2 drehfest zu verbinden, und zwar über die Planetenräder 21 des dem Hohlrad 20 angekuppelten Planetentragers 24. Die Bremse 25 und die Kupplung 27 können gleich der Kupplung 16, 17 hinter den Laufscheiben 2, 5 jede geeignete Bauform haben und durch jede geeigaeten Hubmittel betätigt werden. Beim bedienungsmäßigen Einschalten der Bremse 25 zum Feststellen des Planetenträgers 24 wird die hohe Drehzahl an der Welle 23 durch die Zahnräder 20-22 untersetzt auf die antriebende Laufscheibe 2 der umlaufenden Kugeln 1 für einen Betrieb des Fahrzeuges im Vorwärtsgang bis zu seiner Maximalgeschwindigkeit übertragen. Der mit der unteren Hälfte der Motordrehzahlen auskommende Rückwärtsgang des Fahrzeuges ist durch Betätigen der Kupplung 27 eingeschaltet, wodurch das Zentralrad 22 seine Drehzahl über die in diesem Betriebzustand nicht wälzenden Planetenräder 21 auf das Hohlrad 2C urd die antreibende Laufscheibe 2 überträgt.
  • Bei dem Getriebe in der Konstruktion nach Fig. 2 sind die bei seiner Einstellung auf das Drehzahlverhältnis 1:1 selbsttätig in Mitnahmeverbindung gebrachten Getriebeglieder Teile eines mit den übertragenden Kugeln 28 zusammenarbeitenden Satzen von Planetenrädern 29 und Sonnenrädern 30, 31. Das antriebende Getriebeglied ist dabei der gemeinsame Träger 32 der Planetenräder 29, während das abtriebede Getriebeglied ein mit der Abtriebswelle 33 des Getriebes in Baueinheit verbundens äußeres Sonnenrad 30 der Planetenräder ist. Der Planetenträger 32 weist für die Kupplung stirnseitig eine Planverzahnung 34 auf5 mit Der er beim automatischen Einkuppeln mit einer gleichen Planverzahnung 35 eines an dem Sonnenrad 30 befestigten Zahnringes 56 zum Eingriff kommt Der Zahnring 36 wird zum Einkuppeln über einen Kranz von mehreren in dem abtreibenden Sonnenrad 30 gelagerten Druckbolzen 37 durch eine Magnetscheibe 38 bewegt, die dabei unter Einfluß eines fest in dem Getribegehäuse angeordneten Elektromagneten 39 steht. Zwischen diesem Elektromagneten 39 und der Einstellvorrichtung des Getriebe besteht ein Wirkzusammenhang, wobei die Einstellvorrichtung mit einem durch eine Zahnstange 40 verderehbaren Einstellring, 41 mit einem Rechte gewinde und einem Linkgewinde über zwei Stützringe 42, 43 auf einen zu einer Druckwinkelverdänderung elastisch verformbaren Laufring 44 der umlaufenden Kugeln 28 wirkte Wird ein BEtätigungskontakt selbsttätigt gegeschlossen, zum Beispiel durdch die hydraulisch bewegte Zahnstange 4u der Einstellvorrichtung bei aetriebeeinstellung auf das Drehzahlverhältnis 1:1, so zieht der Elektromagnet 39 die Magnetscheibe 38 ar und verschiebt damit den Zannring 36 um einen geringen Betrag axial so weit, bis beide Planverzahnungen 34, 35 im gegenseitigen Eingriff stehen. Damit befindet sich das ab treibende Sonnenrad 30 mit dem auf einer antreibenden Welle 46 fest sitzenden Planetenträger 32 in direkter Antriebsverbindung. Eine dünne, fest mit dem Zahnring 36 verbundene und tellerfederartig durchfedernde Scheibe 45 verbindet den Zahnring 36 zur Mitnahme mit dem abtreibenden Sonnenrad 30, wozu diese Scheibe 45 einen hochbelastbaren verzahnten Sitz 47 auf dem Sonnenrad hat. AlsDruckfeder stellt die Scheibe 45 außerdem den Zahnring 36 bei automatischer Ausschaltung des Elektromagneten 39 mit Getriebeeinstellung auf ein größeres Drehzahlverhältnis selbsttätig wieder zurück und hält ihn danach außer Eingriff mit dem Planetenträger 32. Der Magnet 39 bleibt für den Eingriff des Planetenträgere 32 mit dem abtreibenden Sonnenrad 30 eingeschaltet, solange das Drehzahlverhältnis 1:1 besteht. Er hat aber nur eine solche begrenzte Zustellkraft, daß bei oberschreiten eines bestimmten maximalen Lastmomentes am Getriebe die schrägen Zahnflanken der Planverzahnungen 34, 35 zum gegenseitigen Auflauf kommen und damit einen Steuerimpuls auslösen, der die Kupplung selbsttätig ausschaltet, und zwar induktiv mit Hilfe des Magneten 39. Der einstellbare Laufring 44 verstellt sich mit weiterem Anstieg der Getriebebelastung danach elastisch so, daß unter Verminderung der Abtriebsdrehzahl ein größeres Drehmoment an der Abtriebswelle 33 wie bei einem sich automatisch einstellenden hydrodynamischen Yomentwandler zur Verfügung steht. Unberi;htt von diesem automatischen Vorgang bleibt die Möglichkeit, das Getriebe bedionungawäßig mit Hilfe seiner Einstellvorrichtung auf eine geringere Drehzahl mit einem größeren Drehmoment einzustellen.
  • Auch bei dieser Lösung wird der Kugelteil des Getriebes bei seinem Einsatz für den Kraftfahrzeugantrieb vorwiegend nur beim Beßchleunigen beansprucht; während der längsten Betriebszeit fließt die Leistung ausschließlich durch die eingeschaltete Kupplung in die treibenden Fahrzeugräder, wobei außer den umlaufenden Kugeln 28 auch die Zahnräder 29-31 aus der Leistungsübertragung herausgenommen sind. Die Trennung der Kupplung bei auftretender Erhöhung des Fahrwiderstandes kann automatisch auch durch Druckunterschiede im Ansaugstutzen eines antreibenden Verbrennungsmotors gesteuert werden. Auch diese Getriebelösung erhöht nicht nur erheblich den Übertragungswirkungsgrad des Getriebes und seinen maximal möglichen Leistungsdurchsatz, sondern ebenso die Getriebelebensdauer. Bei Stromausfall für den Elektromagneten 39 in einem Störungsfall bleibt das Getriebe voll einsatzfähig auch für das Übersetzungsverhältnis 1:1, weil die in diesem Betriebszustand mit übertragenden Kugeln 28 und laufbahnen auf ausreichend lange Lebensdauer bei Durchfluß maximaler Leistung ausgelegt sind. An Stelle das Elektromagneten 39 können für die Betätigung der Kupplung in dem Getriebe jede geeigneten anderen Mittel zum Einsatz kommen, so etwa mechanische, pneumatische, hydraulische oder kombinierte mittel, wobei die Kuppkung selbst ebenfalls anders ausgebildet sein kann, beispielsweise auch als Lamellenkupplung.
  • außer mit dem Planetenträger 32 ist die antreibende elle 46 drehfest mit einer Laufscheibe 48 der umlaufenden Kugeln 2E verbunden, der koaxial gegenüber sich eine weitere, drehbeweglich auf der Welle 46 gelagerte Laufscheibe 49 befindet, die über eine Anpreßvorrichtung mit Kugeln 5C zwischen schrägen Auflauframpen 51, 52 mit dem inneren Sonnenrad 31 der Planetenräder 29 verbunden ist.
  • Dieses Sonnenrad 31 ist mittels eines kombinierten Zylinderrollenlagers 53 drehbeweglich mit auf der Welle 46 gelagert und steht mit der Verzahnung mlt it kleinem lzkreis der drei gestuft doppeltverzahnten Planetenräder 29 im Eingriff, ihren diese Planetenräder mit ihrer Verzahnun mit großem iialzkreis in das abtreibende äußere sonnenrad 30 eingreifen. Das innere Sonnenrad 31 stellt mit den umlaufenden Kugeln 28 und deren Laufscheiben 48, 49 einen Reaktionsteil des Getriebes dar, wobei der durch die Kugeln 28 aus den Planetenrädern 29 in die Welle 46 zurückfließende und je nach Getriebeeinstellung und -Belastung variable Teil der Leistung aber ebenfalls übertragen wird.
  • In dem dargestellten Auf bau hat das Getriebe mit den tiedergegebenen maßlichen Verhältnissen einen großen Drehzahl und Drehmoment-Einstellbereich von gut 4,5, wobei es in der Grenzeichnstellung auf größte Abtriebsdrehzahl mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 arbeitet, mit welchem auch der Kugelteil des Getriebes arbeitet.
  • In der anderen Grenzeinstellung hat dieser Kugelteil ein ebenso günstiges Übersetzungsverhältnis von nur 1,75. Das widergegebene Getriebe zeichnet sich dadurch außer durch eine hohe Raumleistung durch einen guten Übertragungswirkungsgrad in allen Einstellungen bei geringen wie bei starken belastungen aus. Dies geht mit darauf zurück, daß für einen weiten Einstellbereich ein großer Betrag der zu übertragenen Leistung direkt über hoch belastbare und verlustarm arbeitende Verzahnungen in die Getriebe-Abtriebswelle 33 fließt.
  • Auch bei dem Getriebe nach Fig. 2 ist die günstige Ausbaumöglichkeit auf seiner Antriebaseite wahrgenommen, wodurch das Getriebe für den Kraftfahrzeugantrieb befähigt ist, ohne jcnaden für seinen Kugelteil die hohen Drehzahlen von etwa 6000 U/min eines Verbrennungsmotors aufzunehmen und das Fahrzeug auch in einem Rückwärtsgang anzutreiben. Dieser Ausbau besteht wie bei dem Getriebe nacn fig 1 darin, dab ein Hohlrad 54 einer Vorschaltgetriebestufe mit der nachgeordneten Laufscheibe 48 der Kugeln verbunden ist und innen in drei schrägverzahnte Planetenräder 55 eingreift, die in ein gemeinsames Zentralrad 56 auf einer mit dem rotor zu verbindenden Yorschaltgetriebe-Antriebswelle 57 eingreifen, wobei im Wechsel der gemeinsame Träger 58 der rlanetenräder 55 durch eine Bremse 59 an einem gehäusefesten eil 60 festzustellen ist oder durch eine Kupplung 61 mit dem Hohlrad 54 zu verbinden ist. Das Hohlrad 54 der Vorschaltgetriebestufe bildet mit der nachgeordneten laufscheibe 48 der übertragenden Kugeln 28 eine baueinheit Der Planetenträger 58 ist fest mit einer Magnetscheibe 62 verschraubt, die zum Bremsen oder Kuppeln wechselweise durch Je einen ringförmigen Elektromagneten 63, 64 am Getriebegehäuse beeineluat wird und den Planetenträger 58 zwischen einer Bremsstellung und einer Kupplungsstellung gering axial bewegt. während die Bremse 59 mit der Magnetscheibe 62 als Scheibenbremse wirkt, arbeitet die Kupplung 61 zwischen dem Hohlrad 54 und dem Planetenträger 58 als Konuskupplung.
  • Die Bremse 59 wird im Xirkzusammenhang mit Bedienungsorganen des Kraftfahrzeuges automatisch eingeschaltet für den Vorwärtsgang des Fahrzeuges bis zu der Maximalgeschwindigkeit bei größter otordrehzahl. In diesem detriebszustand wird die an der Vorschaltgetrieoe-Antriebswelle 57 eingehende hohe Drehzahl durch die Planetenräder 55 des festgebremsten Panetenträger 58 untersetzt auf das Hohlrad 54 und auf die Welle 46 übertragen. Im Rückwärtsgang des Fahrzeuges, in dem der Motor nur mit der unteren Hälfte seiner Drehzahlen arbeitet ist die Verbindung zwischen der Antriebswelle 57 der Vorschaltgetriebestufe und der nachgeordneten Welle 46 durch die Kupplung 61 kurzgeschlossen, wie gezeichnet, so daß die Planetenräder 55 der Vorschaltgetriebestufe zwar die Leistung aus ihrem Zentralrad 56 aufnehmen, diese aber ohne ein Wälzen auf das Hohlrad 54 und die elie 46 ibert;raen. Es sind ferner Schaltmittel vorgesetten, welche die beiden Elektromaneten 63, 64 für die Schaltbewegungen des Planetenträgers 58 für einen LEerlauf in dem Getriebe außer Wirkung halten. In diesem beim Anlassen des Fahrzeugmotor und bein Fahrzeu--stillstand mit laufendem Motor bestehenden Betriebszustand des Getriebes st der Planetentrager 58 weder festgebremst nocfl gekuppelt mit detn Hohlrad 54, so daß das Getriebe keine Leistung von dem laufenden Motor übertragen kann und der Motor somit unbelastet arbeitet.
  • Eine Abwandlung dieser Konstruktion der Vorschaltgetriebestufe für den Kraftfahrzeu.antrieb kann darin bestehen, daß mit der LAufscheibe 48 in Beueinheit drehfest eine Kupplungstrommel mit einer umfänglichen Reibfläche verbunden ist, in der ein mit mehreren mit Reibflächen versehenen Fliehgewichten umfänglich im Eingriff stehendes Hohlrad drehbeweglich gelagert ist. Dieses Hohlrad greift innen in die Planetenräder 55 ein, die inerseits wieder mit dem gemeinsamen Zentralrad 56 der Vorschaltgetriebe-Antriebswelle 57 im Eingriff stehen. Dabei ist wieder im echsel der gemeinsame Träger 58 der Planetenräder 55 durch eine Bremse an einem gehäusefesten Teil festzustellen oder das Zentralrad 56 durch eine schaltbare Kupplung mit der Kupplungstrommel unter Überbrückung des Hohlrades zu verbinden; die eine Schaltung bewirkt den Vorwärtsgang des Fahrzeuges und die andere seinen Rückwärtsgang. In gleicher Weise wie bei dem gezeichneten Beispiel der Planetenträger 58 zu bewegen ist, so kann da axial gering beweglich gelagerte Zentralrad auch dieser Konstruktion zur Getriebeumschaltung durch verschiedene Hubmittel zusammen mit dem Planetenträger in Reibschlußverbindung mit der Kupplungstrommel geschaltet werden. Dies kann auch durch eine über ein Wälzlager auf den Planetenträger solchen Hubmittel entgegen wirkende Druck feder geschehen. Immer erlautet sich dabei der Planetenträger von einer Bremsfläche an einem gehäusefesten Teil ab. Die notwendige Unterbrechung des Leistungsflusses durch das Getriebe bei laufendem Motor und Stillstand des Fahrzeuges bewirken bei dieser Konstruktion die mit Reibflachen zur Mitnahme versehenen Fliehgewichte in der Kupplungstrommel, welche erst bei Erreichen einer bestimmten Motordrehzahl die Reibschlußverbindung zwischen dem ohlrad und der Kupplungstrommel herstellen.
  • eitere Ausführungsformen der erfindung sind möglich, wobei auch der Kugelteil des Getriebe mit seinen vier Laufbahnen anders als in der Zeichnung dargestellt aufgebaut sein ann, so etwa mit hdusefest angeordnewen Führungsrollen zwischen nicnt planetenartig umlaufenden Kugeln oder mit einer anderen Konstruktion fiir die Laufringeinstellung zur Übersetzungsänderung. Auch mit einem anders aufgebauten Zahnrad teil im ilachschalt zu dem Kugelteil als gezeichnet kann das Getriebe nach der erfindung ausgeführt sein.
  • Außer für den Antrieb von Kraftfahrzeugen kann ein erfindungsgemäßes Getriebe auca für andere Aufgaben eingesetzt werden, sofern ein leistungsstarker Antrieb aber längere Zeit mit Konstanz im Übersetzungsverhältnis und über kürzere Zeit nit stufenlos variabler Drehzahl gefordert ist. Ein DrehrichtunSswechsel an der Getriebe-Abtriebswelle wie bei den gezeichneten Beispielen durch Umschaltung einer Vorschaltqetriebestufe ist schließlich auch mit einem Kugel-Wälzgetriebe nacn der Erfindung ohne eine solche otufe ausfiihrbar, wenn der Kugelteil dieses Getriebes mit einer ein stellvorrichtung und mit einstellbaren Laufringen ausgestattet wird, die einen entsprechend großen, über den Wellenstillstand hinausreichenden Drehzahl-Einstellbereich ermöglichen.

Claims (8)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e
    Stufenlos einstellbares Kugel-Wälzgetriebe, vorzugsweise für den Antrieb von Kraftfahrzeugen, mit einem Kranz von Kugeln als Übertragungselemente zwischen vier laufbahnen, die teilweise mittels einer Einstellvorrichtung im Druckwinkel den Kugeln gegenüber stufenlos so einstellbar sind, daß in einer Getriebe einstellung zwischen einem antreibenden und einem abtreibenden Getriebeglied mit oder ohne Kugel-leufbahn ein Drehzahlverhältnis von 1:1 besteht, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Getriebegliedern (2, 9) eine solche schaltbare Kupplung (16, 17) beliebiger Bauform zwischengeschaltet ist, die in Wirkzusammenhang mit der Einstellvorrichtung des Getriebes beide Getriebeglieder (2, 9) bei einer Getriebeeinstellung auf das Drehzahl verhältnis 1 fl zwischen diesen Gliedern unter Überbrückung oder Ausschaltung der übertragenden Kugeln (1) zur Mitnahme selbsttätig miteinander verbindet, diese Verbindung bei. allen anderen Getriebeeinstellungen dagegen unterbricht, etwa mittels eines durch die Einstellrorrichtung oder ihre Botätigungsorgane (40) über Kontakte mit betätigten Elektromagneten (39) und einer diesem Magneten entgegenwirkenden Druckfeder (45).
  2. 2. Kugel-Wälzgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung zwischen den antreibenden (2)-und dem abtreibenden Getriebeglied (9) formschlüssig mit einer Planverzahnung (14, 15) an den Kupplungsteilen (16, 17) wirkt.
  3. 3. Kugel-Wälzgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätig gekuppelten Getriebeglieder (30, 32) Teile eines nit den übertragenden Kugeln (28) zusammenarbeitenden Satzes von Planetenrädern (29) und Sonnenrädern (30, 31) sind.
  4. 4. Kugel-Wälzgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplung (16, 17) zwischen dem antreibenden (2) und den abtreibenden Getriebeglied (9) und einer Iaufscheibe (5) der übertragenden Kugeln (1) eine selbsttätig lastabhängig arbeitende Anpreßvorrichtung für die Kugeln (1) und ihre laufbahnen zwischengeschaltet ist, vorzugsweise eine solche mit einen Kranz von Wälzkörpern (6) zwischen schrägen Auflauframpen (7, 8), ohne daß die durch die Kupplung übertragene leistung über die Anpreßvorrichtung geleitet wird.
  5. 5. Kugel-Wälzgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hohlrad (20) einer Vorschaltgetriebestufe drehfest oder über mehrere nit den Hohlrad umfänglich im Eingriff stehende, radial bewegliche und mit Reibflächen zur Mitnahme versehene Fliehgewichte mit einer Laufscheibe (2) der übertragenden Kugeln (1) verbunden ist und innen in Planetenräder (21) ein greift, die in ein gemeinsames Zentralrad (22) auf einer Vorschaltgetriebe-Antriebswelle (23) eingreifen, wobei im Wechsel der gemeinsame Träger (24) der Planetenräder (21) durch eine Bremse (25) an einem gehäusefesten Teil (26) festzustellen ist oder das Zentralrad (22) durch eine kupplung (27) mit der Laufscheibe (2) drehfest zu verbinden ist, gegebenenfalls über die Planetenräder eines mit angekuppelten Planetenträgers (24).
  6. 6. Kugel-Wälzgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem einen (30) der beiden selbsttätig gekuppelten Gotriebeglieder und einen Kupplungsteil (36) eine Mitnahmeverbindung durch eine dünne, tellerfederartig durchfedernde Scheibe (45) besteht, wobei diese Scheibe (45) das Kupplunsteil (36) nach den Ausschalten der Kupplung selbsttätig wieder zurückstellt und außer Verbindung mit dem anderen Getriebeglied (32) hält.
  7. 7. Kugel-Wälzgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß solche eine nur begrenzte Zustallkraft erzeugende Hubmittel für die Kupplung (16, 17) mit einer Planverzahnung (14, 15) mit schrägen Zahnflanken vorgesehen sind, daß bei Uberschreiten eines bestimmten maximalen Lastmomentes diese Zahnflanken zum gegenseitige Auflauf kommen und damit einen Steurimpuls auslösen, welcher die Kupplung selbsttätig ausschaltet, etwa induktiv mit Hilfe eines Elektromagneten (39).
  8. 8. Kugel-Wälzgetriebe nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekenneichnest, daß die Kupplungen (34, 35, 61) und die Bremse (59) im Getriebe zur Geteiebeumschaltung durch mechanische, pneumatische, hydraulische, elektromagnetische oder kombinierte Hubmittel (39, 63, 64) und gegebenenfalls durch eine diesen Hubmitteln entgegen wirkende Druckfeder (45) zu schalten sind, wobei gegen benenfalls Schaltmittel vorgesehen sind, durch welche die Hubmittel (63, 64) für die Vorschalrgetriebestufe für einen Leerlauf in dem Getriebe außer Betrieb au halten sind.
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