DE4009448A1 - Antrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, zum Beispiel für eine Zusatzeinrichtung eines Kraftfahrzeuges.

Ein solcher Antrieb gehört durch die DE-PS 31 03 397 zum Stand der Technik. Für eine Änderung des Drehzahlverhältnis­ ses zwischen Antriebsteil und Abtriebsteil wird eine Hydraulikmittel-Pumpe von einer den Abtrieb bildenden Riemenscheibe angetrieben und erzeugt auf diese Weise einen unterschiedlichen Hydraulikmitteldruck zum Öffnen und Schließen einer Bremseinrichtung, die das Sonnenrad eines Planetengetriebes entweder festhält oder freigibt. Wird das Sonnenrad festgehalten, ergibt sich ein ansteigendes, lineares Übersetzungsverhältnis entsprechend der Motordreh­ zahl. Bei höherer Motordrehzahl bleibt die Abtriebsdrehzahl konstant, wobei Reibbeläge die mit dem Sonnenrad verbundene Bremse in gesteuerter Weise abbremsen, bis die Motordrehzahl so hoch ist, daß die Bremse freigegeben wird. In diesem Fall verriegelt eine Einwegkupplung das Sonnenrad mit dem Planetenträger, so daß Antrieb und Abtrieb miteinander verbunden sind. Der Nachteil dieses bekannten Antriebs für Zusatzeinrichtungen besteht in dem verhältnismäßig großen Platzbedarf durch die Anordnung der Bremseinrichtung außerhalb des Getriebegehäuses, in der starken Beanspruchung und damit entsprechend schnellen Abnutzung der Bremsbeläge während der üblichen Laufgeschwindigkeit sowie in der - etwa aufgrund von Undichtigkeiten - störanfälligen Steuerung über den Pumpendruck beim Hydraulikmittel. Weiterhin ist ein großer Drehzahlbereich für die Umschaltung des Antriebs erforderlich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Antrieb der genannten Gattung so weiterzuentwickeln, daß die Umschaltung des Getriebes in einfacher und schneller Weise selbsttätig erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs zur drehzahlabhängigen Umschaltung des Getriebes eine innere Steuerung im Getriebe vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird die Steuereinrichtung in das Getriebege­ häuse verlegt, so daß der Antrieb kompakt baut und praktisch alle sich drehenden Teile des Getriebes von einem sich nicht drehenden Gehäuse umschlossen sein können.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Antriebs sind in den Unteransprüchen angegeben.

So fördert das Anflanschen des Getriebegehäuses an das Grundgehäuse die kompakte Bauweise. Das Einspannen des Bremseninnenkörpers zwischen den Flanschen von Grundgehäuse und Getriebegehäuse spart zusätzliche Befestigungsmittel ein. Eine Vereinfachung des Antriebs gegenüber dem Stand der Technik nach der DE-PS 31 03 397 ergibt sich aus der speziellen Ausbildung des Außenkörpers, der nicht nur zusätzliche Aussparungen zum Führen der Bremslamellen, sondern auch noch das Ringzahnrad aufweist, an dem sich die Planetenräder abstützen.

Durch die Verwendung von Fliehgewichten zwischen einem radialen Flansch der Zwischenwelle, der zugleich den Planetenträger bildet, und einem durch eine Rückstellfeder beaufschlagten, als Druckteller ausgebildeten Betätigungs­ glied ergibt sich eine besonders einfache und zuverlässige Einrichtung zum Verschieben eines Stößels in der Hydraulik­ leitung zum drehzahlabhängigen Umschalten des Getriebes, wobei es zum Verringern von Reibverlusten günstig ist, wenn die Fliehgewichte als Kugeln ausgebildet sind. Durch die Ausbildung des äußeren Abschnitts des Zwischenwellenflansches als zum Betätigungsglied gerichteter Abrollkegel erhält in einfacher Weise die Radialbewegung der Fliehgewichte eine axiale Komponente.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn zur genauen Umschaltung des Getriebes der Reibungseinfluß zwischen den Fliehgewichten und dem radialen Flansch beziehungsweise dem Druckteller eliminiert wird. Dies wird besonders günstig erreicht, wenn beim Fliehkraftsteuermechanismus zum Beispiel der radiale Flansch umläuft und der Druckteller nicht rotiert, wobei zwischen beiden Kugeln als Fliehgewichte angeordnet sind, die wie bei einem Wälzlager zwischen beiden abrollen.

Um ein Umschalten und damit ein Rutschen der Kupplung über einen größeren Drehzahlbereich zu vermeiden, ist es vorteil­ haft, wenn die Fliehgewichte (Kugeln) bei Überschreitung einer vorbestimmten Drehzahl schlagartig nach außen wandern und bei Unterschreitung einer zweiten, etwas niedrigeren Drehzahl wieder schlagartig nach innen gedrückt werden, wobei der Ventilstößel jeweils direkt in die eine oder andere Endposition gebracht wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Differenzwinkel zwischen dem Flansch und dem Druckteller im inneren Durchmesserbereich, das heißt im inneren Laufdurchmesser der Kugeln, gleich oder größer ist als im äußeren Durchmesserbereich, das heißt im äußeren Laufdurchmesser der Kugeln und/oder die Rückstellfedern für den Druckteller (wie Schraubenfedern oder Tellerfeder) eine möglichst konstante beziehungsweise über den Federweg abfallende Federkraft haben.

Durch die Verwendung von mindestens zwei Schraubenfedern als Rückstellfedern zum Belasten des Betätigungsgliedes kann die Rückstellkraft genau dosiert werden.

Bei Verwendung einer Tellerfeder kann die Rückstellkraft konstant, ansteigend oder abfallend gewählt werden, abhängig vom Winkel zwischen dem Flansch und der Druckscheibe.

Die Führung von Schraubenfedern auf Führungsstiften ist an sich weithin üblich; jedoch ist es zum Vereinfachen des Antriebs besonders vorteilhaft, wenn diese Führungsstifte, die einerseits in Bohrungen des Grundgehäuses axial unver­ schieblich angeordnet sind, andererseits außer zur Führung der Schraubenfedern auch zur Führung des Betätigungsgliedes dienen, das hierfür Aussparungen zur Aufnahme der Führungs­ stifte aufweist. Um die Führungsstifte sicher zu halten, ist es vorteilhaft, das Grundgehäuse an dieser Stelle um einen muffenförmigen Ansatz zu vergrößern.

Mindestens einer der Führungsstifte kann eine weitere Aufgabe erhalten, indem er als Ventilstößel zum Steuern der Drucköl­ zuführung ausgebildet ist. In diesem Fall ist der Führungs­ stift jedoch unverschieblich mit dem Betätigungsglied verbunden und demgemäß verschieblich im Grundgehäuse angeordnet. Als Steuerorgan hat der Stößel in vorteilhafter Weise einen kreisrunden Querschnitt mit einem Bereich verringerten Durchmessers, der als Verbindung zwischen zwei Druckölanschlußstellen fungiert, während das dem Betätigungs­ glied ferne Stößelende mit seinem vollen Querschnitt ein Bund ist, der drehzahlabhängig den Druckölzufluß zu einem die Bremse betätigenden Kolben öffnet oder den Ölrücklauf freigibt.

Zum gleichmäßigen Beaufschlagen der Bremslamellen ist lediglich eine vom Kolben axial verschiebbare, federbelastete Hülse erforderlich, die an ihren beiden Enden Flansche aufweist und die durch eine sich an einer Stufe des Bremsen­ innenkörpers abstützende Tellerfeder die Bremslamellen in Reibeingriff miteinander hält.

Für die Druckölzuführung zu dem die Bremse betätigenden Kolben sowie für den Ölablauf werden lediglich Bohrungen im Grundgehäuse benötigt. Es entfallen deshalb komplizierte Rohrleitungsverbindungen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch das erfindungsgemäße Getriebe,

Fig. 2 die Druckölzuführung zum Kolben im Zustand ausgerück­ ter Bremslamellen.

Der zweistufige Nebenabtrieb weist ein Grundgehäuse 1 auf, an dessen Flansch 1 a der Flansch 5 a eines Getriebegehäuses 5 angeschraubt ist. Eine axiale Bohrung 1 b des Grundgehäuses 1 dient zur Aufnahme einer hohlen Zwischenwelle 7, die an ihrem einen Ende mit einem Antrieb 6, etwa einer Nockenwelle oder einer Kurbelwelle, zum Beispiel über eine Verzahnung fest verbunden ist; die Zwischenwelle 7 kann dabei gleichzeitig über diese Verzahnung zentriert und gelagert werden. An ihrem anderen Ende bildet die Zwischenwelle 7 den Außenring von einer Wälzlagerung 13, die zum Beispiel zwei Nadellager und einen zwischen diesen Lagern 13 angeordneten Freilauf 14 aufweisen kann, in denen der Zapfen 12 a einer Abtriebswelle 12 drehbar lagert. Die Abtriebswelle 12 hat mittig einen verzahnten Bund, der das Sonnenrad 11 eines Planetengetriebes darstellt. Die zugehörigen Planetenräder 10 lagern in Nadellagern 9 auf Lagerbolzen 8, die an einem Flansch 7 a - dem Planetenträger - der Zwischenwelle 7 befestigt sind. Die Planetenräder 10 greifen in die Innenverzahnung eines Ringzahnrads 19 a ein, das Teil eines hohlen Außenkörpers 19 ist. Dieser Außenkörper 19 lagert über Wälzlager 20 auf einem axial nach innen gerichteten, muffenartigen Ansatz 5 b des Getriebegehäuses 5, der radial innen ein weiteres Wälzlager 15 für den Zapfen 12 b der Abtriebswelle 12 aufnimmt, der mit einem Bund 12 c am Innenring des Wälzlagers 15 anliegt. Das Wälzlager 15 ist axial auf der einen Seite seines Außenringes durch einen Bund 5 c am Ansatz 5 b des Getriebegehäuses 5 und auf der anderen Seite durch einen Sprengring 17 festgelegt, der in einer Nut des Ansatzes 5 b einrastet. Der Zapfen 12 b der Abtriebswelle 12 ist axial außerhalb des Wälzlagers 15 mit einer Riemenscheibe 16 fest verbunden, von der die Zusatzeinrichtungen angetrieben werden.

Der Außenkörper 19 hat an seinem freien Ende Aussparungen 19 b zur Führung von Außenlamellen 22 einer Bremse 21. Die Innenlamellen 23 werden in Aussparungen 24 b eines Bremsenin­ nenkörpers 24 geführt, der zwischen den Flanschen 1 a des Grundgehäuses 1 und 5 a des Getriebegehäuses 5 fest einge­ spannt ist. Die Bremse 21 weist an ihrem dem radialen Abschnitt des Bremseninnenkörpers 24 abgewandten Ende eine als Druckscheibe 25 ausgebildete Endlamelle auf, die an ihrem radial inneren Ende an einem radial nach außen gerichteten Flansch 26 a einer Hülse 26 anliegt. Am axial entgegengesetz­ ten Ende weist die Hülse 26 einen weiteren radial nach außen gerichteten Flansch 26 b auf, an dem sich Zungen einer Tellerfeder 27 abstützen, deren radial äußeres Ende an einer Stufe 24 a des Bremseninnenkörpers 24 anliegt. Durch die Tellerfeder 27 werden die Außenlamellen 22 und Innenlamellen 23 über die Hülse 26 und die Endlamelle 25 in Reibeingriff miteinander gehalten.

Zum Lösen des Reibeingriffs der Bremslamellen 22, 23 voneinan­ der wird die Hülse 26 axial gegen die Kraft der Tellerfeder 27 von einem ringförmigen Kolben 35 verschoben, der in einer Aussparung 1 d des Grundgehäuses 1 radial innen und außen druckdicht geführt wird. Der Kolben 35 wird von Drucköl aus einer Druckölleitung 2, 33 beaufschlagt.

Für eine drehzahlabhängige Umschaltung des Übersetzungsver­ hältnisses von Antrieb zum Abtrieb ist der radial nach außen gerichtete Flansch 7 a der Zwischenwelle 7 an seinem radial äußeren Ende auf die Bremse 21 hin bei 7 b kegelförmig ausgebildet. An diesem Flansch 7 a, 7 b rollen Fliehgewichte 28 ab, die kugelförmig ausgebildet sein können. Diese Fliehge­ wichte 28 werden an dem Flansch 7 a, 7 b durch ein von Rück­ stellfedern 30 beaufschlagtes, als Druckteller ausgebildetes Betätigungsglied 29 in Anlage gehalten. Die Rückstellfedern 30 werden auf Führungsstiften 31 geführt, die an ihrem einen Ende in Bohrungen 1 e des Grundgehäuses 1 unverschieblich und in Aussparungen 29 a des Drucktellers 29 verschieblich gehalten werden.

Von den Führungsstiften 31 ist mindestens einer als Ventil­ stößel 32 ausgebildet, der zwar in gleicher Weise wie die übrigen Führungsstifte 31 eine Rückstellfeder 30 trägt, jedoch im Gegensatz zu diesen Führungsstiften 31 unverschieb­ lich in der Aussparung 29 a des Drucktellers 29 und verschieb­ lich in der Bohrung 1 e des Grundgehäuses 1 gehalten wird. Der Ventilstößel 32 hat einen runden, der Bohrung 1 e im Grundge­ häuse 1 angepaßten Querschnitt und an seinem dem Druckteller 29 abgewandten Ende einen einen Einstich 32 a bildenden Querschnitt verringerten Durchmessers, der von einem Bund 32 b abgeschlossen wird, welcher dem Querschnitt des Ventilstößels 32 außerhalb des Einstichs 32 a entspricht. Dieser Bund 32 b verschließt in der einen in Fig. 1 gezeigten Schaltstufe die Verbindung von der Druckölzuführungsleitung 2 zu dem Ölkanal 33 beziehungsweise zum Zylinderraum 34 mit dem Kolben 35, so daß im Zylinderraum 34 vorhandenes Drucköl in einen nicht dargestellten Sammelbehälter zurücklaufen kann. In der anderen, in Fig. 2 gezeigten Schaltstufe öffnet der Bund 32 b über den Einstich 32 a die Verbindung zwischen der Druckölzu­ führung 2 und dem Ölkanal 33 für eine Betätigung des Kolbens 35. Als Ölzuführungsleitung 2 beziehungsweise Ölkanal 33 für das Drucköl dienen im Grundgehäuse 1 Bohrungen, die nach außen durch Pfropfen 2 a, 33 a verschlossen sind.

Der Antrieb arbeitet wie folgt: Wie in der Fig. 1 dargestellt, befinden sich bei niederer Motordrehzahl die Fliehgewichte 28 am inneren Durchmesser des Abrollkegels 7 b. Der Ventilstößel 32 verschließt die Druckölzufuhr zum Kolben 35, indem sich der Bund 32 b des Ventilstößels 32 zwischen der Druckölzuführungsleitung 2 und dem Ölkanal 33 befindet. Die Bremslamellen 22, 23 sind durch den Druck der Tellerfeder 27 in Reibeingriff miteinander und damit der Außenkörper 19 gegen Verdrehung festgelegt. Über die Antriebswelle 6 werden die Planetenräder 10 in Drehrich­ tung des Motors verdreht. Die Planetenräder 10 stützen sich dabei in der durch die Bremse 21 feststehenden Verzahnung des Ringzahnrades 19 a ab und treiben das Sonnenrad 11 der Abtriebswelle 12 mit einer Geschwindigkeitsübersetzung ins Schnelle, zum Beispiel im Verhältnis 1 : 3, an. Die Überset­ zung ins Schnelle ist abhängig von dem Durchmesser der Planetenräder 10 im Verhältnis zum Sonnenrad 11.

In diesem Zustand läuft die Abtriebswelle 12 somit schneller als die Antriebswelle 6.

Bei Überschreiten der Umschaltdrehzahl wandern die Fliehge­ wichte 28 radial nach außen entlang der Kontur des Abrollke­ gels 7 b und rücken dabei den Druckteller 29 zusammen mit dem Ventilstößel 32 nach links. Hierdurch wird die Druckölzufüh­ rung 2 über den Einstich 32 a des Ventilstößels 32 mit dem Ölkanal 33 zum Zylinderraum 34 verbunden. Durch das Drucköl wird der Kolben 35 entgegen der Kraft der Tellerfeder 27 bis zum Anschlag am radialen Abschnitt des Bremseninnenkörpers 24 gedrückt. Durch diese axiale Bewegung des Kolbens 35 wird auch die Hülse 26 entgegen der Kraft der Tellerfeder 27 in der Fig. 1 nach rechts gedrückt, wodurch der Reibeingriff der Bremslamellen 22, 23 gelöst wird. Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt. Der Außenkörper 19 wird freigegeben und kann zusammen mit den Planetenrädern 10 momentfrei rotieren. Die Drehmomentübertragung erfolgt nun zwischen der Antriebs­ welle 6 über die Zwischenwelle 7 und den Freilauf 14 auf die Abtriebswelle 12.

Da der Druckteller 29 zur Verhinderung einer Rotation drehfest mit dem Grundgehäuse 1 über die Führungsstifte 31 beziehungsweise den oder die Ventilstößel 32 und der Abrollkegel 7 b fest mit der Zwischenwelle 7 - hier durch die einteilige Ausbildung - verbunden sind, wird eine genaue und hysteresefreie Umschaltdrehzahl beim Hochfahren von niederen zu hohen Motordrehzahlen und umgekehrt erreicht. Denn die zum Beispiel als Kugeln ausgebildeten Fliehgewichte 28 wälzen während des Betriebes immer um und bewirken so die hysterese­ freie Umschaltung und genau definierte Umschaltdrehzahlen beim Hoch- und Runterfahren des Motors in Abhängigkeit lediglich vom Winkel des Abrollkegels 7 b über dessen radiale Erstreckung.

Prinzipiell ist es möglich, Antriebswelle 6 und Abtriebswelle 12 miteinander zu vertauschen.

Claims (24)

1. Mehrstufiger Antrieb, insbesondere zweistufiger Nebenab­ trieb, mit einem Gehäuse, mit einem Planetengetriebe, bestehend aus wenigstens einem Sonnenrad, einem als Hohlrad ausgebildeten Außenkörper und auf einem Planeten­ träger gelagerten Planetenrädern, wobei das Sonnenrad mit einer Welle, wie Abtriebswelle, verbunden ist und der Planetenträger mit einer anderen Welle, wie Antriebswelle drehfest ist, zum Beispiel über eine Zwischenwelle, und ein Ringzahnrad undrehbar mit dem Außenkörper verbunden ist, und mit einer Bremse mit Bremslamellen, die über eine hydraulische Stelleinrichtung betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur drehzahlabhängigen Umschaltung des Getriebes eine innere Steuerung im Getriebe vorgesehen ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem Getriebegehäuse und einem mit diesem verbundenen Grundgehäuse besteht.

3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Flansch des Grundgehäuses und dem Flansch des Getriebegehäuses ein Bremseninnenkörper drehfest und axial unverschiebbar eingespannt ist.

4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkörper und der Bremseninnenkörper Aussparungen aufweisen, in denen die Bremslamellen der Bremse wechselweise geführt werden.

5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringzahnrad Teil des Außenkörpers ist.

6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Abtriebswelle mittels eines Freilaufs in der Zwischenwel­ le angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebs­ welle und Abtriebswelle fluchtend in der Zwischenwelle angeordnet sind.

7. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für eine drehzahlabhängige Umschal­ tung des Getriebes Fliehgewichte zwischen einem radialen Flansch der Zwischenwelle und einem durch eine Rückstell­ feder belasteten Betätigungsglied (Druckteller) angeord­ net sind.

8. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichte als Kugeln ausgebildet sind.

9. Antrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch der Zwischenwelle im radial äußeren Abschnitt einen zum Betätigungsglied (Druckteller) gerichteten Abrollkegel aufweist.

10. Antrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder zum Belasten des Betätigungsgliedes (Druckteller) aus mindestens zwei Schraubenfedern besteht.

11. Antrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfedern auf Führungsstiften angeordnet sind.

12. Antrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Führungsstift vorzugsweise jeweils in einer Aussparung des Betätigungsgliedes (Drucktellers) axial verschieblich und in einer Bohrung des Grundgehäuses axial unverschieblich angeordnet ist.

13. Antrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verlängern der Bohrungen im Grundgehäuse dieses um einen muffenförmigen Ansatz vergrößert ist.

14. Antrieb nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ventilstößel zum Steuern der Druckölzu- und -rückführung vorgesehen ist, der axial unverschieblich mit dem Betätigungsglied (Druckteller) verbunden, dagegen axial verschieblich in der Bohrung des Grundgehäuses angeordnet ist.

15. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstößel als zusätzlicher Führungsstift für den Druckteller ausgebildet ist.

16. Antrieb nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel einen kreisrunden Querschnitt hat, wobei ein Bereich einen verringerten Durchmesser (Einstich) aufweist.

17. Antrieb nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel an seinem dem Betätigungs­ glied (Druckteller) fernen Ende einen Bund aufweist, der drehzahlabhängig den Druckölzulauf zu einem Betätigungs­ kolben öffnet oder schließt.

18. Antrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben radial zwischen dem muffenförmigen Ansatz und dem Flansch des Grundgehäuses angeordnet ist.

19. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Kolben axial verschiebbare, federbelastete Hülse zum Beaufschlagen der Bremslamellen vorgesehen ist.

20. Antrieb nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse an ihren beiden Enden Flanschbereiche aufweist.

21. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse eine Druckscheibe (Endlamelle) aufweist, die von dem einen Flanschbereich der Hülse beaufschlagt wird.

22. Antrieb nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß als Federbelastung der Hülse eine Tellerfeder vorgesehen ist, die sich einerseits am Innenkörper der Bremse und andererseits an dem der Endlamelle fernen Flanschbereich der Hülse abstützt.

23. Antrieb nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkörper der Bremse eine Stufe aufweist, an der sich die Tellerfeder abstützt.

24. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß für die Druckölzuführungen und den Ölablaufkanal Bohrungen im Grundgehäuse vorgesehen sind.