DE3217548A1

DE3217548A1 - Kraftuebertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3217548A1
Application number: DE19823217548
Authority: DE
Inventors: Kiyohide Okamoto; Ryosuke Okita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1981-05-14
Filing date: 1982-05-10
Publication date: 1983-02-17
Also published as: IT8267637A0; KR830009956A; IT1191195B; JPS57190155A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung
für die Übertragung einer Antriebskraft von z.B. einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine zu den Fahrzeugantriebsrädern mittels einer stufenlos arbeitenden Drehzahlwechseleinheit.
Bei Kraftübertragungssystemen für Fahrzeuge, d.h. Kraftfahrzeuge, unter Verwendung einer stufenlos arbeitenden Drehzahlwechseleinheit ist im allgemeinen eine an sich bekannte Flüssigkeitskupplung zwischen die Maschinen-Kurbelwelle und die Antriebswelle eingeschaltet. Dabei ist eine hohle Hauptwelle konzentrisch zur Antriebswelle um diese herum angeordnet, wobei ein fernbedienbarer Reversiermechanismus zwischen die Hauptwelle und die Antriebswelle so eingeschaltet ist, daß sich erstere relativ zur Drehrichtung der Antriebswelle selektiv in dieselbe Richtung oder in die entgegengesetzte Richtung drehen kann. Bei einem bisherigen Kraftübertragungssystem ist zudem eine Abtriebswelle parallel zur Hauptwelle angeordnet, wobei ein Keilriemen um eine Antriebsscheibe auf der Hauptwelle und eine Abtriebsscheibe auf der Abtriebswelle herumgelegt ist. Jede Riemenscheibe umfaßt zwei konische Scheiben(teile), von denen jeweils die (der) eine an der betreffenden Welle befestigt ist, während sich die (der) andere unter radialer Verlagerung des Keilriemens axial zur zugeordneten Welle verschieben kann. Mit der stufenlos arbeitenden Drehzahlwechseleinheit sind ein Untersetzungsgetriebe, ein Ausgleichgetriebe sowie die Fahrzeug(antriebs)räder verbunden.
Beim beschriebenen Kraftübertragungssystem mit Flüssigkeitskupplung kann das Fahrzeug im Leerlauf "kriechen", wobei auch die Steuerung der Größe des übertragenen Drehmoments schwierig ist. Außerdem fährt das Fahrzeug im Normalfahrbetrieb mit großem Schlupfanteil, durch den der Übertragungswirkungsgrad herabgesetzt wird. Zudem kann die Drehmomentübertragung beim sog. Kickdown im Hochdrehzahlbereich nicht unmittelbar unterbrochen werden, vielmehr kann für diese Unterbrechung zeitweilig eine bestimmte Zeit erforderlich sein.
Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer Kraftübertragungsvorrichtung, bei welcher anstelle der üblichen Flüssigkeitskupplung eine Magnetteilchenkupplung vorgesehen ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Kraftübertragungsvorrichtung der angegebenen Art erfindungsgemäß gelöst durch eine Magnetteilchenkupplung, die durch eine Erregerspule steuerbar ist und eine durch eine Fahrzeug-Brennkraftmaschine in Drehung versetzte Kurbelwelle mit einer konzentrisch dazu angeordneten Antriebswelle verbindet, durch einen in die Antriebswelle eingeschalteten Reversiermechanismus und durch eine stufenlos arbeitende Drehzahlwechseleinheit mit einer an der Antriebswelle montierten Antriebs (riemen) scheibe, einer an einer parallel zur Antriebswelle angeordneten Abtriebswelle montierten Abtriebs (riemen) scheibeund einem zwischen Antriebs- und Abtriebs(riemen)scheibe gespannten Keilriemen.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Getriebe mit Merkmalen nach der Erfindung und Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine Kurbelwelle 1 einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine und eine mit der Kurbelwelle 1 verschraubte Mitnehmerscheibe 2, an deren Umfang ein Ringzahnrad 3 befestigt ist. An der Mitnehmerscheibe 2 ist ein Antriebs-oder Mitnehmerelement 4 befestigt, das in einer Ausnehmung bzw. einem Hohlraum eine Erregerspule 5 trägt. Am Antriebselement 4 sind zwei Schleifringe 6 für die Stromzufuhr zur Erregerspule 5 befestigt. Zwei Bürsten 7 stehen ständig mit einer vorbestimmten Andruckkraft in Gleitberührung mit diesen Schleifringen 6. Ein Abtriebselement 8 steht dem Antriebselement 4 über einen dazwischen festgelegten Ringspalt g gegenüber, in welchem Magnetteilchen 9 angeordnet sind. Eine am Abtriebselement 8 befestigte Muffe 10 weist an ihrer Innenfläche eine Keilverzahnung 10a auf.
Im Betrieb der in die Kraftübertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung eingebauten Magnetteilchenkupplung wird die Erregerspule 5 durch einen über die Bürsten 7 und die Schleifringe 6 zugeführten Strom erregt, wobei in ihr ein Magnetfluß oder -feld zur Magnetisierung der Magnetteilchen 9 erzeugt wird. Dabei ist das Antriebselement 4 zur Drehmomentübertragung mit dem Abtriebselement 8 verbunden. Beim Stromloswerden der Erregerspule 5 fällt das Magnetfeld zusammen, so daß das Abtriebselement 8 vom Antriebselement 4 getrennt wird und keine Drehmomentübertragung mehr stattfindet. Bei stromloser Erregerspule 5 verteilen sich die Magnetteilchen 9 unter der bei der Drehung des Antriebselements 4 erzeugten Fliehkraft gleichmäßig über die gesamte Verbindungs- bzw. Kupplungsfläche des Antriebselements 4, so daß sie vom Abtriebselement 8 getrennt bleiben und letzteres mithin praktisch keinem Schlupfdrehmoment unterworfen ist.
Der in das Kraftübertragungssystem eingebaute Reversiermechanimus umfaßt eine in einem (Getriebe-)Gehäuse 12 drehbar gelagerte Antriebswelle 11, deren eines Ende in der Keilverzahnung 10a der Muffe 10 axial verschiebbar geführt ist. An der Antriebswelle 11 ist ein Sonnen(zahn)-rad 13 montiert, das einen Teil des Epizykloid-Reversiermechanismus bildet. Mit dem Sonnenrad 13 kämmende Planetenräder 14 sind in gleichgroßen gegenseitigen Winkelabständen um ersteres herum angeordnet. Je ein weiteres Planetenrad 15 kämmt mit einem der Planetenräder 14, während ein Kronen(zahn)rad 16 konzentrisch um das Sonnenrad 14 herum angeordnet ist und ständig mit den Planetenrädern 15 kämmt.
Die Planetenräder 14, 15 sind zur Drehung um die Antriebswelle 11 herum an einem Tragelement 18 gelagert, das an einer hohlen Hauptwelle 17 befestigt ist, welche ihrerseits konzentrisch zur Antriebswelle 11 angeordnet ist.
Das Kronenrad 16 ist mittels einer Reibungsbremse 20 und einer Reibungskupplung 19 steuerbar, die durch Druckmittel von einem an sich bekannten Druckmittelkreis (nicht dargestellt) betätigbar sind. Die Reibungskupplung 19-vermag somit das Kronenrad 16 und das Tragelement 18 für gemeinsame Drehung miteinander zu verbinden, während-die-Reibungsbremse 20 das Kronenrad 16 gegen das feststehende Gehäuse 12 arretiert. Bei eingerückter Reibungskupplung 19 können sich somit das Kronenrad 16, das Tragelement 18 und die hohle Hauptwelle 17 in dieselbe Richtung drehen wie die Antriebswelle 11, während bei angezogener Reibung so bremse 20 das Kronenrad 16 gegen das Gehäuse 12 arretiert ist, so daß sich Tragelement 18 und hohle Hauptwelle 1-7 entgegengesetzt zur Drehrichtung der Antriebswelle 11 drehen.
Im folgenden ist die in die Kraftübertragungsvorrichtung eingebaute, stufenlos arbeitende Drehzahlwechseleinheit beschrieben. Eine auf der Hauptwelle 17 sitzende Antriebs (riemen) scheibe 21 weist zwei einander gegenüberstehende konische Scheiben 21a, 21b auf, von denen die Scheibe 21a an der Hauptwelle 17 befestigt und die Scheibe 21b axial verschiebbar auf der Hauptwelle 17 geführt ist. Die Antriebs (riemen) scheibe 21 ist einer Abtriebs-(riemen) scheibe 23 gegenüberstehend angeordnet, die an einer parallel zur Hauptwelle 17 angeordneten Abtriebswelle 22 montiert ist. Um die beiden Riemenscheiben ist ein Keilriemen 24 zur Übertragung der Drehung von der Hauptwelle 17 auf die Abtriebswelle 22 herumgelegt. Die Abtriebsscheibe 23 besteht, ähnlich wie die Antriebsscheibe 21, aus zwei konischen Scheiben 23a, 23b, von denen die Scheibe 23a an der Abtriebswelle 22 befestigt und die andere Scheibe 23b auf ihr axial verschiebbar geführt ist. Die Axialverschiebung der Scheibe 21b der Antriebsscheibe 21 sowie der Scheibe 23b der Abtriebsscheibe 23 erfolgt mittels einer an sich bekannten Vorrichtung, die ein flüssiges Druckmittel in eine Kammer 21c an der Scheibe 21b und eine Kammer 23c an der Scheibe 23b einzuleiten vermag. Diese Axialverschiebung erfolgt dabei mittels eines nicht dargestellten Druckmittelkreises.
Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Drehzahl- bzw. Übersetzungsverhältnis zwischen der Hauptwelle 17 und der Abtriebswelle 22 durch Änderung des effektiven Durchmessers der Abtriebs(riemen)scheibe 23 änderbar ist, so daß durch die Riemenscheiben 21, 23 und den Keilriemen 24 eine stufenlos arbeitende Drehzahlwechseleinheit gebildet wird. Es ist zu beachten, daß die Abtriebswelle 22 im Gehäuse 12 drehbar gelagert ist und daß ein Untersetzungsgetriebe, ein Ausgleichgetriebe und Fahrzeug-Antriebsräder (sämtlich nicht dargestellt) mit der Abtriebswelle 22 verbunden sind.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, besteht die erfindungsgemäße Kraftübertragungsvorrichtung aus der Magnetteilchenkupplung, dem Reversiermechanismus und der stufenlos arbeitenden Drehzahlwechseleinheit, wobei das übertragene Drehmoment ohne weiteres und mittels Fernbe- dienung gesteuert werden kann. Die Drehzahl läßt sich sowohl für Vorwärts- als auch für Rückwärtsdrehung ruckfrei und stufenlos ändern. Eine plötzliche Drehzahlminderung ist mittels eines augenblicklichen Ausrückens der Magnetteilchenkupplung ebenfalls möglich, während ein Kriechen des Fahrzeugs (im Stillstand bei Leerlaufdrehzahl) dadurch vermieden wird, daß die Magnetteilchenkupplung im Leerlaufzustand des Fahrzeugs ausgerückt ist. Zudem ist die Magnetteilchenkupplung im normalen Fahrzustand vollständig (schlupffrei) eingerückt, so daß Schlupfverluste zu Null reduziert werden können und damit der Ubertragungswirkungsgrad entsprechend erhöht wird.

Claims

Kraftübertragungsvorrichtung Patentansprüche 1. Kraftübertragungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Magnetteilchenkupplung (4,5,8,9 usw.), die durch eine Erregerspule (5) steuerbar ist und eine durch eine Fahrzeug-Brennkraftmaschine in Drehung versetzte Kurbelwelle (1) mit einer konzentrisch dazu angeordneten Antriebswelle (11) verbindet, durch einen in die Antriebswelle (11) eingeschalteten Reversiermechanismus (13-20) und durch eine stufenlos arbeitende Drehzahlwechseleinheit mit einer an der Antriebswelle (11,17) montierten Antriebs(riemen)scheibe (21), einer an einer parallel zur Antriebswelle (17) angeordneten Abtriebswelle (22) montierten Abtriebs (riemen) scheibe (23) und einem zwischen Antriebs- und Abtriebs (riemen) scheibegespannten Keilriemen (24).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetteilchenkupplung so angeordnet ist, daß ein drehfest mit der Kurbelwelle verbundenes Antriebselement (4) und ein mit der Antriebswelle (11) drehfest verbundenes Abtriebselement (8) durch Magnetteilchen (9), die bei Erregung der Erregerspule (5) magnetisierbar sind, drehfest miteinander verbindbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reversiermechanismus ein drehfest mit der Antriebswelle (11) verbundenes Sonnenrad (13), eine Anzahl von ständig mit dem Sonnenrad kämmenden Planetenrädern (14 sowie 15), eine Reibungskupplung (19) und eine Reibungsbremse (20) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenlos arbeitende Drehzahlwechseleinheit eine an einer hohlen, auf die Antriebswelle (11) aufgeschobenen Hauptwelle (17) befestigte Antriebs (riemen)-scheibe (21), eine drehfest mit einer parallel zur Hauptwelle angeordneten Abtriebswelle (22) verbundene Abtriebs(riemen)scheibe (23), deren effektiver Durchmesser, ebenso wie derjenige der Antriebs (riemen) scheibe, verstellbar ist, und einen um Antriebs- und Abtriebs(riemen)scheibe herumgelegten Keilriemen (24) aufweist.