DE3511148A1

DE3511148A1 - Stufenlos veraenderliches getriebe vom riemen/riemenscheibentyp mit einem umkehrgetriebemechanismus

Info

Publication number: DE3511148A1
Application number: DE19853511148
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Hiroshima Akutagawa
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-03-28
Filing date: 1985-03-27
Publication date: 1985-10-10
Also published as: US4673377A; JPS60205059A; DE3511148C2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug und insbesondere ein stufenlos veränderliches Getriebe vom Riemen/Riemenscheibentyp. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein stufenlos veränderliches Getriebe vom Riemen/Riemenscheibentyp, das sowohl für den Rückwärtsantrieb als auch den Vorwärtsantrieb einsetzbar ist.

Ein Getriebe vom Riemen/Riemenscheibentyp wurde bereits für Antriebssysteme für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen. Von derartigen Systemen wird gefordert, daß das Getriebe die Möglichkeit der Übertragung der Motorrotation sowohl in Rückwärtsrichtung als auch Vorwärtsrichtung ermöglicht. Für diesen Zweck ist das Getriebe mit einem Rückwärtsantriebsgetriebemechanismus ausgebildet. Die japanische Patentanmeldung 49-105564, die am 13. September 1974 angemeldet und zur öffentlichen Einsichtnahme am 22. März 197 6 unter der Nummer 51-33422 ausgelegt wurde, beschreibt ein Getriebe vom Riemen/Riemenscheibentyp mit einem Vorwärts-Rückwärts-Auswahlgetriebemechanismus, welcher zwischen der Kraftkupplung und dem Antriebselement des Riemen/Riemenscheibenmechanismus angeordnet ist. Bei dem dort vorgeschlagenen Getriebe treten jedoch Probleme darin auf, daß die Richtung der Rotation des Antriebselementes des Riemen/Riemenscheibenmechanismus zwischen dem Vorwärts- und dem Rückwärtsbetrieb geändert wird. Ein derartiger Richtungswechsel der Rotation des Antriebselementes bewirkt einen Wechsel in der Richtung des Drehmomentes, welches von dem Riemen übertragen wird, so daß die Lebensdauer des Riemens auf eine ungewünschte Größe vermindert wird. Ferner wird bei dem bekannten Getriebe das Geschwindigkeitsverhältnis nicht nur im Vorwärtsbetrieb, sondern auch im Rückwärtsbetrieb verändert. Dies ist aber unerwünscht, da die Fahrzeuggeschwindigkeit sich nicht nach dem Willen des Lenkers, sondern unter der Belastung des Getriebes erhöhen kann. Dieses Problem kann vermieden werden durch Sperren des Getriebes bei

einem speziellen Geschwindigkeitsverhältnis, jedoch ist für diesen Zweck ein komplizierter Sperrmechanismus erforderlich.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein stufenlos veränderliches Getriebe vom Riemen/Riemenscheibentyp zu schaffen, welches einen Rückwärtsgetriebemechanismus aufweist, bei welchem die Richtung des Drehmomentes, das durch den Riemen übertragen wird, zwischen dem Vorwärts- und dem Rückwärtsbetrieb nicht verändert wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein stufenlos veränderliches Getriebe vom Riemen/Riemenscheibentyp zu schaffen, das für den Vorwärts- und den Rückwärtsbetrieb geeignet ist, und wobei das Geschwindigkeitsverhältnis beim Rückwärtsbetrieb auf einem vorbestimmten Wert ohne Einsatz einer Sperreinrichtung festgelegt ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein stufenlos veränderliches Getriebe vom Riemen/Riemenscheibentyp zu schaffen, welches geeignet ist für Antriebssysteme für Kraftfahrzeuge.

Gemäß der Erfindung werden vorstehend angeführte Aufgaben und andere Aufgaben gelöst durch einen stufenlos veränderlichen Kraftübertragungsmechanismus, der gekennzeichnet ist durch ein Antriebselement, durch ein Getriebe oder eine Kraftübertragungsvorrichtung vom Riemen/Riemenscheibentyp mit einer Antriebswelle, an welcher eine Antriebsriemenscheibe mit veränderlichem wirksamen Durchmesser angeordnet ist, mit einer Abtriebswelle, an welcher eine angetriebene Riemenscheibe mit einem veränderlichen wirksamen Durchmesser angeordnet ist, und mit einem Riemen, der die treibende und die getriebene Riemenscheibe verbindet, so daß eine Kraft zwischen der antreibenden und der getriebenen Riemenscheibe übertragen werden kann, durch ein Umkehrgetriebe, durch eine Abtriebseinrichtung, die mit der Abtriebswelle des Getriebes vom Riemen/Riemen-

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scheibentyp und dem Umkehrgetriebe verbunden ist, durch eine Auswahleinrichtung zur wahlweisen Verbindung des

einer
Antriebselementes mit/der Antriebswelle des Getriebes vom Riemen/Riemenscheibentyp und dem Umkehrgetriebe , wodurch eine Antriebskraft von dem Antriebselement durch das Umkehrgetriebe an das Abtriebselement übertragen wird, wenn das Umkehrgetriebe angewählt ist.

Wenn der Übertragungsmechanismus oder das Getriebe zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug gedacht ist, kann das Antriebselement Teil oder verbunden sein mit einer Kraftkupplung oder einem hydraulischen Drehmomentwandler, welche die Motorkraft auf den Getriebemechanismus übertragen. Die Abtriebseinrichtung kann dann ein Differentialgetriebe sein mit einem Antriebselement und zwei Abtriebselementen, wobei das Antriebselement mit der Abtriebswelle des Getriebes vom Riemen/Riemenscheibentyp und dem Umkehrgetriebe verbunden ist.

Vorstehende und andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Getriebe oder einen Kraftübertragungsmechanismus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei der Querschnitt zum besseren Verständnis erweitert ist, und

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II von Fig- 1.

Die Figuren und insbesondere Fig. 1 zeigen ein Getriebe oder einen Kraftübertragungsmechanismus 1 mit einer Kraft kupplung 3, die mit der Abtriebswelle 2 eines Motors verbunden ist. Die Kupplung 3 kann durch eine Fluidkupplung oder einen hydraulischen Drehmomentenwandler ersetzt werden. Der Getriebemechanismus 1 weist eine stufenlos veränderliche übertragungsanordnung 10 vom Riemen/Riemen-

scheibentyp auf, welche eine Antriebsriemenscheibenanordnung 12 und eine angetriebene Riemenscheibenanordnung

14 aufweist, welche miteinander über einen endlosen Riemen

15 verbunden sind. Die Antriebsriemenscheibenanordnung 12 weist eine feste Scheibe 12a auf, an welcher eine Antriebswelle 11 integral angeformt ist, und eine bewegliche oder verschiebbare Scheibe 12b, die auf der Antriebswelle

11 zur axialen Verschiebung gegenüber der festen Scheibe 12a angeordnet ist. Die Antriebswelle 11 ist koaxial zur Kupplung 3 vorgesehen. Die Scheiben 12a und 12b weisen kegelstumpfförmige Seitenflächen auf, welche einander gegenüberliegen, um eine Umfangsnut von im wesentlichen V-förmigem Querschnitt zu bilden.

Die angetriebene Riemenscheibenanordnung 14 weist eine feste Scheibe 14a auf, die mit einer Abtriebswelle 13 integral ausgebildet ist, und eine verschiebbare Scheibe 14b, die auf der Abtriebswelle 13 zur axialen Verschiebung gegenüber der festen Scheibe 14a angeordnet ist. Die Abtriebswelle 13 ist parallel zur Antriebswelle 11 angeordnet. Die Scheiben 14a und 14b sind mit kegelstumpfförmigen Seitenflächen ausgebildet, welche einander gegenüberliegen, um eine Umfangsnut mit im wesentlichen V-förmigem Querschnitt zu bilden. Der endlose Riemen 15 greift in die Umfangsnuten in der antreibenden und der angetriebenen Riemenscheibenanordnung 12 und 14 ein, um ein Antriebsdrehmoment von der Riemenscheibenanordnung 12 an die Riemenscheibenanordnung 14 zu übertragen. Das Geschwindigkeitsverhältnis der Übertragungs- oder Getriebeanordnung 10 wird bestimmt durch die wirksamen Durchmesser der Riemenscheibenanordnungen 12 urd 14, d.h. durch die axialen Stellungen der beweglichen Scheiben 12b und 14b.

Um die axiale Stellung der beweglichen oder verschiebbaren Scheibe 12b in der antreibenden Riemenscheibenanordnung

12 zu bestimmen, ist eine hydraulische Druckkammer 12c hinter der Scheibe 12b angeordnet, so daß die Scheibe 12b unter dem Hydraulikdruck in der Kammer 12c gegen die

feste Scheibe 12a gedrückt wird. Die axiale Stellung der beweglichen Scheibe 12c wird demnach bestimmt durch den Druck in der Kammer 12c. Wie im Stand der Technik bekannt, wird der Druck in der Kammer 12c bestimmt in übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Fahrzeugs, so daß die axiale Stellung der Scheibe 12b und damit das Geschwindigkeitsverhältnis der Getriebeanordnung 10 geeignet bestimmt werden kann gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeugs .

Die angetriebene Riemenscheibenanordnung 14 ist ebenfalls mit einer hydraulischen Druckkammer 14c hinter der beweglichen Scheibe 14b ausgebildet. In der Kammer 14c ist eine Feder 14d angeordnet, welche die bewegliche Scheibe 14b gegen die feste Scheibe 14a drückt. Ein Hydraulikdruck wird an die Kammer 14c angelegt, damit die bewegliche Scheibe 14b gegen die feste Scheibe 14a gezwungen wird. Demnach bestimmen die Feder 14d und der Druck in der Kammer 14c die Spannung in dem Riemen 15.

Der übertragungs- oder Getriebemechanismus 1 weist ein Antriebselement 16 auf, welches mit einem Ende mit der Kupplungsscheibe 3a in der Kraftkupplung 3 verbunden ist und welches koaxial zu der Antriebswelle 11 der Getriebeanordnung 10 angeordnet ist. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist das andere Ende des Antriebselementes 16 in Anlage mit einem Ende der Antriebswelle 11. Zwischen dem Antriebselement 16 und der Antriebswelle 11 ist eine erste Auswahleinrichtung 2 0 vorgesehen, welche einen herkömmlichen Synchronisierungsmechanismus aufweist mit einer Kupplungsnabe 21, die an dem Ende des Antriebselementes 16 ausgebildet ist, einer Büchse 22, die auf die Kupplungsnabe 21 aufgekeilt ist, einem Keil 23, der zwischen der Nabe 21 und der Büchse 22 vorgesehen ist, einem aufgekeilten Zahnrad 24, das an dem Ende der Antriebswelle 11 befestigt ist und mit inneren Keilzähnen, die an der Büchse 22 ausgebildet sind, in Eingriff bringbar ist, und mit einem Synchronisierungsring 25,

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der an einem konischen Bossen oder Nabenwulst eingreift, der an dem Zahnrad 24 ausgebildet ist. Der Synchronisiermechanismus kann von herkömmlich bekannter Art sein, welcher bei Getriebeschiebemechanismen in herkömmlichen Kraftfahrzeuggetriebevorrichtungen verwendet wird. An der Büchse 22 greift eine Schaltgabel (nicht gezeigt) an, so daß sie axial verschoben werden kann zwischen einer nicht-angreifenden Stellung, wie in Fig. gezeigt, und einer angreifenden Stellung, in welcher sie an dem aufgekeilten Zahnrad 2 4 angreift, um die Nabe mit dem Zahnrad 24 zu verbinden. Wenn die Büchse 22 von der in Fig. 1 gezeigten nicht-eingreifenden Stellung gegen das Zahnrad 24 verschoben wird, wirkt der Keil 23, daß der Synchronisierring 25 gegen den konischen Bossen oder Nabenwulst an dem Zahnrad 2 4 gezwungen wird, um dadurch die Drehung des Zahnrades 24 mit der der Nabe 21 zu synchronisieren, so daß die Büchse 22 gleichmäßig und stoßfrei mit dem Zahnrad 2 4 in Eingriff gelangt.

Die Abtriebswelle 13 der Getriebeanordnung 10 ist über einen ersten Abtriebsgetriebemechanismus 30 mit einem Differentialgetriebemechanismus 4 verbunden. Der Getriebemechanismus 3 0 weist ein Zahnrad 32 auf, welches an der Abtriebswelle 13 befestigt ist. Das Zahnrad 32 kämmt mit einem Zahnrad 33, das an einer ersten Vorlegewelle 31 angeordnet ist, welche parallel ist zu der Abtriebswelle 13. Die erste Vorlegewelle 13 ist mit einem ersten Abtriebszahnrad 34 versehen, welches mit einem Endzahnrad 5 kämmt, welches ein Antriebselement des Differentialgetriebemechanismus bildet. Wie allgemein bekannt, weist der Differentialgetriebemechanismus 4 zwei Abtriebselemente 4a und 4b zum Antrieb der Fahrzeugräder auf.

Zwischen dem Antriebselement 16 und dem Differentialgetriebe 4 ist ein zweiter Abtriebsgetriebemechanismus oder ein Umkehrgetriebemechanismus 40 vorgesehen. Der Getriebemechanismus 40 weist ein Antriebszahnrad 41 auf,

welches an dem Antriebselement 16 angeordnet ist, und ein Leerlaufzahnrad 43, welches an einer Leerlaufwelle 42 parallel zu dem Antriebselement 16 angeordnet ist. Das Leerlaufzahnrad 43 ist einerseits im Eingriff mit dem antreibenden Zahnrad 41 und andererseits mit einem zweiten Leerlaufzahnrad 45, das auf einer zweiten Leerlaufwelle 44 angeordnet ist, welche ebenfalls parallel zu dem Antriebselement 16 verläuft. An der zweiten Leerlaufwelle 44 ist ein zweites Abtriebszahnrad 46 angeordnet, welches in Eingriff ist mit dem Endzahnrad 5 (final gear). Das zweite Leerlaufzahnrad 45 ist drehbar an der Welle 44 befestigt und zwischen der Welle 44 und dem Zahnrad 45 ist eine zweite Auswahleinrichtung 50 angeordnet, welche ähnlich aufgebaut ist wie die erste Auswahleinrichtung Genauer gesagt, ist die zweite Auswahleinrichtung 50 im wesentlichen in derselben Ebene wie die erste Auswahleinrichtung 20 angeordnet und weist einen Synchronisiermechanismus auf mit einer Kupplungsnabe 51, die an der Welle 44 befestigt ist, mit einer Büchse 52, die an der Kupplungsnabe 51 aufgekeilt ist, mit einem Keil 53, der zwischen der Kupplungsnabe 51 und der Büchse 52 vorgesehen ist, mit einem aufgekeilten Zahnrad 54, das an dem zweiten Leerlaufzahnrad 45 ausgebildet ist, und mit einem Synchronisierungsring 55, der mit einem konischen Bossen oder Nabenwulst an dem Zahnrad 54 in Eingriff bringbar ist. Die Büchse 52 ist mit einer Schaltgabel ausgebildet, so daß sie in Axialrichtung zwischen einer Nichteingriffsstellung, wie in Fig. 1 gezeigt , und einer Eingriffsstellung verschiebbar ist, in welcher die Büchse 52 sowohl an der Kupplungsnabe 51 und dem Zahnrad 5 4 angreift, um das Zahnrad 45 mit der Welle 44 zu verbinden. Der Auswahlmechanismus ist derart ausgebildet, daß die Auswahleinrichtungen 20 und 5 0 abwechselnd in die Eingriffsstellung betätigt werden können.

Wenn im Betrieb die Büchse 22 der ersten Auswahleinrichtung 20 in ihre Eingriffsstellung verschoben wird, ist das Antriebselement 16 mit der Antriebswelle 11 der Über-

tragungs- oder Getriebeanordnung 10 verbunden, so daß das Antriebsdrehmoment, von der MotorabtriebsweHe 2 an die antreibende Riemenscheibenanordnung 12 übertragen wird. Dadurch wird die Kraft von der antreibenden Riemenseheibenanordnung 12 über den Riemen 15 an die angetriebene Riemenscheibenanordnung 14 übertragen. Damit wird das Endzahnrad 5 durch den ersten Abtriebsgetriebemechanismus 30 in vorwärtsgerichtetem Antrieb angetrieben. Das Geschwindigkeitsverhältnis der übertragungs- oder Getriebeanordnung 10 wird geeignet bestimmt gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeugs, wie vorstehend beschrieben.

Wenn die Büchse 22 der ersten Auswahleinrichtung 20 in die Nichteingriffsstellung verschoben ist und die Büchse 52 der zweiten Auswahleinrichtung 50 in die Eingriffsstellung, wird das Antriebselement 16 über die Zahnräder 41, 43 und 45 mit der Welle 44 verbunden. Damit wird das Motorabtriebsdrehmoment durch das Zahnrad 46 auf das Endzahnrad 5 übertragen, um das Zahnrad 5 in der umgekehrten Antriebsrichtung zu drehen. In diesem Moment wird das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Antriebselement 16 und dem Endzahnrad 5 auf einem festen Wert gehalten. Die Drehung des Endzahnrades 5 treibt die Übertragungs- oder Getriebeanordnung vom Riemenscheibentyp in der Rückwärtsrichtung. Da jedoch keine Belastung an die Übertragungsanordnung 10 angelegt wird, ist der Riemen keiner hohen Zugbelastung beim Rückwärtsantrieb ausgesetzt. Damit wird die Lebensdauer des Riemens 15 stark erhöht.

Die Erfindung wurde anhand eines besonderen Ausführungsbeispiels beschrieben; es ist jedoch klar, daß die Erfindung nicht auf den gezeigten Aufbau begrenzt ist, sondern daß Veränderungen und Abweichungen vorgenommen werden können, ohne aus dem Schutzbereich der Ansprüche zu gelangen.

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Claims

Patentansprüche

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Stufenlos veränderlicher Kraftübertragungsmechanismus, gekennzeichnet durch ein Antriebselement, durch ein Getriebe oder eine Kraftübertragungsvorrichtung vom Riemen/Riemenscheibentyp mit einer Antriebswelle, an welcher eine Antriebsriemenscheibe mit veränderlichem wirksamen Durchmesser angeordnet ist, mit einer Abtriebswelle, an welcher eine angetriebene Riemenscheibe mit einem veränderlichen wirksamen Durchmesser angeordnet ist, und mit einem Riemen, der die treibende und die getriebene Riemenscheibe verbindet, so daß eine Kraft

D-8000 Mündien 2 POB 26 02 47

Kabel: .

Telefon

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zwischen der. antreibenden und der getriebenen Riemenscheibe übertragen werden kann, durch ein Umkehrgetriebe, durch eine Abtriebseinrichtung, die mit der Abtriebswelle des Getriebes vom Riemen/Riemenscheibentyp und dem Umkehrgetriebe verbunden ist, und durch eine Auswahlvorrichtung zur wahlweisen Verbindung des Antriebselementes mit einer der Antriebswellen des Getriebes vom Riemen/Riemenscheibentyp und des Umkehrgetriebes, wodurch eine Antriebskraft von dem Antriebselement durch das Umkehrgetriebe an das Abtriebselement übertragen wird, wenn das Umkehrgetriebe angewählt ist.
2. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es an ein Kraftfahrzeugantriebssystem angewendet ist und daß die Übertragungseinrichtung vom Riemen/Riemenscheibentyp eine Hydraulikeinrichtung zur Bestimmung des wirksamen Durchmessers der antreibenden und angetriebenen Riemenscheiben und die Abtriebseinrichtung einen Differentialgetriebemechanismus aufweist.
3. Kraftübertragungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Auswahlvorrichtung eine erste Auswahleinrichtung zur lösbaren Verbindung des Antriebselementes mit der Antriebswelle der Übertragungseinrichtung oder des Getriebes vom Riemen/Riemenscheibentyp und eine zweite Auswahleinrichtung zur lösbaren Verbindung des Antriebselementes mit dem Umkehrgetriebe aufweist.
4. Kraftübertragungsmechanismus nach Anspruch 3, dadurch

gekennzeichnet , daß die erste und die zweite Auswahleinrichtung einen Synchronisiermechanismus aufweisen.

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5. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die erste und die zweite Auswahleinrichtung im wesentlichen in derselben Ebene angeordnet sind, die senkrecht zu dem Antriebselement verläuft.
6. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet / daß ein erster Abtriebsgetriebemechanismus zwischen den angetriebenen Riemenscheiben der Übertragungseinrichtung vom Riemen/ Riemenscheibentyp und der Abtriebseinrichtung vorgesehen ist.
7. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abtriebs-

getriebemechanismus eine erste Vorlegewelle mit einem ersten Abtriebszahnrad aufweist, das mit den angetriebenen Riemenscheiben und der Abtriebseinrichtung in Eingriff ist.
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8. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet , daß die Umkehrgetriebeeinrichtung eine zweite Vorlegewelle mit einem Leerlaufzahnrad aufweist, das im Eingriff ist mit dem Antriebselement, und eine dritte Vorlegewelle, die ein Zwischenzahnrad aufweist, das mit dem Leerlaufzahnrad und einem zweiten Abtriebszahnrad in Eingriff ist, welches mit der Abtriebseinrichtung in Eingriff ist.
9. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Auswahleinrichtung eine Einrichtung aufweist zur lösbaren Verbindung des Zwischenzahnrades mit der dritten Vorlegewelle .

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10. Kraftübertragungseinrichtung nach'Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Antriebselement ein Antriebszahnrad aufweist, welches mit dem Leerlaufzahnrad an der zweiten Vorlegewelle in Eingriff ist.
11. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Auswahleinrichtung eine Einrichtung zur lösbaren Verbindung des Antriebselementes mit der Antriebswelle der übertragungseinrichtung vom Riemen/Riemenscheibentyp aufweist.
12. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Umkehrgetriebeeinrichtung eine zweite Vorlegewelle mit einem Leerlaufzahnrad aufweist, welches mit einem Antriebszahnrad in Eingriff ist, das an dem Antriebselement angeordnet ist, und eine dritte Vorlegewelle mit einem Zwischenzahnrad, das mit dem Leerlaufzahnrad und einem zweiten Abtriebszahnrad in Eingriff ist, welches mit der Abtriebseinrichtung in Eingriff ist.