DE4321588C2 - Stufenloses Reibrollengetriebe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein stufenloses Reibrollengetriebe gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus DE 29 25 268 A1 ist ein stufenloses Reibrollengetriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt, wobei das Getriebe eine erste Reibrollengetriebeinheit aufweist, welche mit einer ersten Antriebsscheibe, einer ersten Abtriebsscheibe und drei ersten Reibrollen versehen ist, welche in Reibkontakt mit den beiden ersten Scheiben kommen, und eine zweite Reibrollengetriebe­ einheit aufweist, welche mit einer zweiten Antriebsscheibe, einer zweiten Abtriebsscheibe und drei zweiten Reibrollen versehen ist, welche in Reibkontakt mit den beiden zweiten Scheiben kommen, wobei die erste Abtriebsscheibe mit der zweiten Abtriebsscheibe vereint ist, und die erste und zweite Antriebsscheibe auf der gleichen Welle derart angeordnet sind, daß sie der ersten bzw. der zweiten Abtriebsscheibe zu­ gewandt sind.

Aus JP-A-4-29 659 ist ein weiteres stufenlosen Reibrollenge­ triebe bekannt. Dieses stufenlose Reibrollengetriebe weist eine eine erste Reibrollen-Getriebeeinheit mit einer ersten Antriebsscheibe, einer ersten Abtriebsscheibe und einem Paar von ersten Reibrollen auf, welche in Reibkontakt mit den beiden ersten Scheiben stehen; und weist eine zweite Reibrollen- Getriebeeinheit mit einer zweiten Antriebsscheibe, einer zweiten Abtriebsscheibe und einem Paar von zweiten Reibrollen auf, welche sich in Reibkontakt mit den beiden zweiten Scheiben befindet. Die erste und die zweite Abtriebsscheibe sind einander benachbart angeordnet. Die erste Antriebsscheibe ist auf dem Außenumfang einer Antriebswelle mittels einer kugelgelagerten Keilwellenverbindung abgestützt. Die Antriebswelle ist mit einem Vorwärts-/Rückwärts- Umschaltgetriebe und mit einem Drehmomentwandler derart gekuppelt, daß ein eingegebenes Motor-Drehmoment durch diese beiden hindurch übertragen wird. Eine Spannkraft- Erzeugungseinrichtung ist bei der ersten Antriebsscheibe auf deren Rückseite angeordnet. Die zweite Antriebsscheibe ist mit der Antriebswelle mittels einer kugelgelagerten Keilwellenverbindung gekuppelt. Die zweite Antriebsscheibe ist einer Kraft in Richtung der zweiten Abtriebsscheibe mittels einer Tellerfeder ausgesetzt, welche ihrerseits mit Hilfe einer Spannmutter, welche auf die Antriebswelle aufgeschraubt ist, unter eine Vorspann-Druckkraft gesetzt ist. Die erste und zweite Abtriebsscheibe sind drehbar auf der Antriebswelle mittels Nadellagern gelagert. Ein Abtriebszahnrad ist derart vorgesehen, daß es zusammen mit der ersten und zweiten Abtriebsscheibe rotiert. Das Abtriebszahnrad kämmt mit einem angetriebenen Zahnrad, welches mit einem Ende einer vorgelegewelle mittels einer Keilwellenverbindung derart gekuppelt ist, daß es zusammen mit der Vorgelegewelle rotiert, wobei die Vorgelegewelle parallel zu der Antriebswelle verlaufend angeordnet ist.

Bei einem derartigen stufenlosen Reibrollengetriebe tritt jedoch das folgende Problem auf: Die Spannkraft- Erzeugungseinrichtung ist bei der ersten Reibrollen- Getriebeeinheit vorgesehen, und erzeugt eine Kraft, welche direkt auf die erste Antriebsscheibe übertragen wird, wodurch die erste Antriebsscheibe und erste Abtriebsscheibe eine Kraft erzeugen, durch welche sie gegen die ersten Reibrollen vorgespannt werden. Andererseits wird die von der Spannkraft- Erzeugungseinrichtung erzeugte Spannkraft zu der zweiten Antriebsscheibe der zweiten Reibrollen-Getriebeeinheit mittels der Antriebswelle übertragen. Weil jedoch die Antriebswelle einem in Axialrichtung wirkenden Reibungswiderstand durch diese abstützende Lager usw. ausgesetzt ist, wirkt auf die zweite Antriebs- und Abtriebsscheibe eine relativ gesehen verringerte Kraft ein, um gegen die zweiten Reibrollen vorgespannt zu werden, d. h. eine verringerte Kraft verglichen mit der auf die erste Antriebs- und Abtriebsscheibe der ersten Reibrollen- Getriebeeinheit einwirkenden Kraft. Infolgedessen wird bei der zweiten Reibrollen-Getriebeeinheit eine geringere Stabilität als bei der ersten Reibrollen-Getriebeeinheit hervorgerufen, wodurch die vorgegebene Drehmoment-Übertragungskapazität nicht erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stufenloses Reibrollengetriebe zu schaffen, bei welchem das übertragbare Drehmoment der zweiten Reibrollen-Getriebeeinheit vergrößert ist und somit die Stabilität des übertragbaren Drehmomentes des Gesamtgetriebes verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein stufenloses Reibrollengetriebe gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird somit ein stufenloses Reibrollengetriebe für ein Kraftfahr­ zeug geschaffen, wobei das Getriebe eine erste Reibrollenge­ triebeeinheit aufweist, welche mit einer ersten Antriebs­ scheibe, einer ersten Abtriebsscheibe und einem Paar von er­ sten Reibrollen versehen ist, welche in Reibkontakt mit den beiden ersten Scheiben kommen, und eine zweite Reibrollenge­ triebeeinheit aufweist, welche mit einer zweiten Antriebsscheibe, einer zweiten Abtriebsscheibe und einem Paar von zweiten Reibrollen versehen ist, welche in Reibkontakt mit den beiden zweiten Scheiben kommen, wobei die erste Abtriebsscheibe der zweiten Abtriebsscheibe benachbart angeordnet ist und die erste und zweite Antriebsscheibe auf der gleichen Welle derart angeordnet sind, daß sie der ersten bzw. der zweiten Abtriebsscheibe zugewandt sind, wobei das Getriebe versehen ist mit: einer Spannkraft-Erzeugungseinrichtung, welche auf einer rückwärtigen Seite der ersten Antriebsscheibe bezogen auf eine das Paar von ersten Reibrollen kontaktierende Kontaktfläche dieser ersten Antriebsscheibe angeordnet ist, wobei die Spannkraft-Erzeugungseinrichtung eine erste Kraft in Abhängigkeit von der Stärke eines Eingangs-Drehmoments erzeugt; einer Spannkraft-Übertragungswelle, welche derart angeordnet ist, daß sie die von der Spannkraft-Erzeugungseinrichtung erzeugte erste Kraft auf die zweite Eingangsscheibe überträgt; und einem Abtriebszahnrad, welches derart angeordnet ist, daß es zusammen mit der ersten und zweiten Abtriebsscheibe rotiert, wobei das Abtriebszahnrad einen derartigen Schrägungswinkel aufweist, daß dieses eine zweite Kraft erzeugt, aufgrund welcher die zweite Abtriebsscheibe in Richtung der zweiten Antriebsscheibe zumindest bei einem Vorwärtslauf-Betrieb des Kraftfahrzeugs gespannt wird, wenn ein Drehmoment von der Kurbelwelle her übertragen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt eines stufenlosen Reibrollengetriebes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels; und

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 2, wobei jedoch ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel gezeigt ist.

Fig. 1 zeigt ein stufenloses Reibrollengetriebe. Eine erste und eine zweite Reibrollengetriebeeinheit 22 bzw. 24 sind in einem Gehäuse 10 angeordnet. Die erste Reibrollengetriebeeinheit 22 ist mit einer ersten Antriebsscheibe 26, einer ersten Abtriebsscheibe 28 und einem Paar von ersten Reibrollen 30 zum Übertragen eines Drehmoments zwischen den beiden Scheiben 26, 28 versehen. Kontaktflächen der ersten Antriebsscheibe 26 und der ersten Abtriebsscheibe 28, welche mit den ersten Reibrollen 30 zusammenwirken, sind toroidförmig gestaltet. Durch Ändern der Kontaktstellen zwischen den ersten Reibrollen 30, der ersten Antriebsscheibe 26 und der ersten Abtriebsscheibe 28 kann das Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Antriebsscheibe 26 und der ersten Abtriebsscheibe 28 stufenlos geändert werden.

In ähnlicher Weise ist die zweite Reibrollen-Getriebeeinheit 24 mit einer zweiten Antriebsscheibe 32, einer zweiten Abtriebsscheibe 34, und einem Paar von zweiten Reibrollen 36 versehen. Die zweite Antriebsscheibe 32 und die zweite Abtriebsscheibe 34 sind in entgegengesetzter Anordnung im Vergleich mit der ersten Antriebsscheibe 26 und der ersten Abtriebsscheibe 28 der ersten Reibrollen-Getriebeeinheit 22 angeordnet. Das heißt, die erste Abtriebsscheibe 28 und die zweite Abtriebsscheibe 34 sind einander benachbart angeordnet.

Die erste Antriebsscheibe 26 ist auf einer Antriebswelle, welche zugleich eine Spannkraft-Übertragungswelle 38 ist, auf deren Außenumfang mittels einer kugelgelagerten Keilwelle 52 abgestützt. Wie auch Fig. 2 zeigt, ist die Antriebswelle 38 mit einem Vorwärts-/Rückwärts-Umschaltgetriebe 13 und einem Drehmomentwandler 12 derart gekuppelt, daß das Motor- Antriebsdrehmoment durch diese beiden übertragen wird. Eine Spannkraft-Erzeugungseinrichtung 70 ist bei der ersten Antriebsscheibe 26 auf deren Rückseite angeordnet. Die Spannkraft-Erzeugungseinrichtung 70 weist einen Mitnehmerflansch 42, einen Rückseitenteil der ersten Antriebsscheibe 26, und eine Mitnehmerrolle 46 auf. Die Mitnehmerrolle 46 ist zwischen einander zugewandten Flächen des Mitnehmerflansches 42 und der ersten Antriebsscheibe 26 angeordnet. Die Mitnehmerrolle 46 hat eine derartige Form, daß sie eine Kraft zum Gegeneinanderspannen der ersten Antriebsscheibe 26 gegen die erste Abtriebsscheibe 28 erzeugt, wenn die erste Antriebsscheibe 26 und der Mitnehmerflansch 42 sich relativ zueinander verdrehen. Die zweite Antriebsscheibe 32 der zweiten Reibrollen-Getriebeeinheit 24 ist mit der Antriebswelle 38 mittels einer kugelgelagerten Keilwelle 56 gekuppelt. Die zweite Antriebsscheibe 32 erfährt eine Kraft in Richtung der zweiten Abtriebsscheibe 34 von einer Tellerfeder 51, welche ihrerseits einer von einer Vorspannmutter 50 aufgebrachten Druckkraft ausgesetzt ist, wobei die Vorspannmutter auf die Antriebswelle 38 aufgeschraubt ist. Die erste Abtriebsscheibe 28 der ersten Reibrollen-Getriebeeinheit 22 und die zweite Abtriebsscheibe 34 der zweiten Reibrollen- Getriebeeinheit 24 sind drehbar auf der Antriebswelle 38 mit Hilfe von Nadellagern 57 bzw. 58 gelagert. Ein Abtriebszahnrad 55 ist vorgesehen, um zusammen mit der ersten und der zweiten Abtriebsscheibe 28 bzw. 34 zu rotieren. Das Abtriebszahnrad 55 ist ein schrägverzahntes Stirnrad. Das Abtriebszahnrad 55 weist einen Schrägungswinkel auf, welcher eine derartige Kraft erzeugt, daß die zweite Abtriebsscheibe 34 in Richtung der zweiten Antriebsscheibe 32 vorgespannt wird, wenn das Kraftfahrzeug sich in seinem Vorwärtsfahrt-Betriebszustand befindet, wobei eine Vorwärtslaufkupplung (welche weiter unten in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wird) des Vorwärts- Rückwärts-Umschaltgetriebes 13 sich im Eingriff befindet, und wenn ein Drehmoment von dem Motor auf die Antriebswelle 38 übertragen wird. Das Abtriebszahnrad 55 kämmt mit einem von diesem angetriebenen Zahnrad 64, welches seinerseits mit einem Ende einer Vorgelegewelle 62 verbunden ist und so mit dieser zusammen rotiert, wobei die Vorgelegewelle parallel zu der Abtriebswelle 38 verläuft. Die Rotation der Vorgelegewelle 62 wird mittels Zahnrädern auf eine Abtriebswelle 66 übertragen.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des stufenlosen Reibrollengetriebes gemäß Fig. 1. Der Drehmomentwandler 12, über welchen ein Drehmoment von einer Kurbelwelle 72 des Motors eingeleitet wird, weist ein Pumpenrad 12a, ein Turbinenrad 12b, ein Leitrad 12c und eine Kurzschließkupplung 12d auf. Die Kurzschließkupplung 12d kann eine mechanische Verbindung zwischen dem Pumpenrad 12a und dem Turbinenrad 12b herstellen oder voneinander lösen, je nach hydraulischem Druck in einer Hydraulikkammer 12e zum Herstellen der Verbindung oder in einer Hydraulikkammer 12f zum Lösen der Verbindung. Mit dem Vorwärts- /Rückwärts-Umschaltgetriebe 13 ist eine Turbinenradwelle 14 verbunden, welche zusammen mit dem Turbinenrad 12b des Drehmomentwandlers 12 rotiert. Das Vorwärts-/Rückwärts- Umschaltgetriebe 13 ist mit einem Planetenradgetriebe 17, einer Vorwärtslaufkupplung 44, und einer Rückwärtslaufbremse 18 versehen. Das Planetenradgetriebe 17 weist ein Sonnenrad 19, einen Planetenradträger 25, welcher zwei Sätze von Planetenrädern 21, 23 trägt, und ein Hohlrad 27 auf. Die Planetenräder 21, 23 mit dem gleichen Durchmesser befinden sich miteinander im Eingriff, und das Planetenrad 21 befindet sich mit dem Hohlrad 27 im Eingriff, während sich das Planetenrad 23 mit dem Sonnenrad 19 im Eingriff befindet. Das Sonnenrad 19 ist stets mit der Turbinenwelle 14 gekuppelt, um gemeinsam mit dieser zu rotieren. Der Planetenradträger 25 kann mit der Turbinenwelle 14 mittels der Vorwärtslaufkupplung 44 verbunden sein, während das Hohlrad 27 an dem Gehäuse 10 mittels einer Rückwärtslaufbremse 18 fixiert ist. Der Planetenradträger 25 ist immer mittels einer Getriebewelle 37 mit den Reibrollen- Getriebeeinheiten verbunden. Die erste und zweite Reibrollen- Getriebeeinheit 22 bzw. 24 sind auf der stromabwärtigen Seite des Leistungsstroms des Vorwärts-/Rückwärts-Umschaltgetriebes 13 innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet und sind wie oben beschrieben parallel zu der Antriebswelle 38 angeordnet, welche mit der Getriebewelle 37 gekuppelt ist, um mit dieser gemeinsam zu rotieren.

Nachfolgend wird der Betrieb des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Wenn eine Drehbewegung von dem Drehmomentwandler 12 auf die Antriebswelle 38 durch Eingriff der Vorwärtskupplung 44 übertragen wird, dreht sich die erste Antriebsscheibe 26 und gleichzeitig erzeugt die Mitnehmerrolle 46 eine Spannkraft in Abhängigkeit von der Stärke des auf die Antriebswelle 38 wirkenden Antriebsdrehmoments. Auf diese Weise wird erreicht, daß die ersten Reibrollen 30 zwischen der ersten Antriebsscheibe 26 und der ersten Abtriebsscheibe 28 so gehalten sind, daß sie ohne Schlupf rotieren, wobei eine Leistungsübertragung von der ersten Antriebsscheibe 26 auf die erste Abtriebsscheibe 28 erfolgt. Weil darüber hinaus die Antriebswelle 38 gemäß der Darstellung nach Fig. 1 nach links gedrückt wird aufgrund der Spannkraft-Erzeugungseinrichtung 70, wird auch die zweite Antriebsscheibe 32 gemäß der Darstellung nach Fig. 1 nach links gedrückt. Weil weiter während der Drehmomentübertragung das Abtriebszahnrad 55 in Richtung des Pfeils X gemäß Fig. 2 rotiert, während das angetriebene Zahnrad 64 in Richtung des Pfeils Y gemäß Fig. 2 rotiert, erzeugen diese schrägverzahnten Stirnräder eine Axialkraft zum Spannen der zweiten Abtriebsscheibe 34 gegen die zweite Antriebsscheibe 32. Dies hat zur Folge, daß auf die zweite Antriebsscheibe 32 und die zweite Abtriebsscheibe 34 eine aufeinander zu gerichtete Kraft einwirkt, welche die zweiten Reibrollen 36 der zweiten Reibrollen-Getriebeeinheit 24 festhalten. Auf diese Weise werden die zweiten Reibrollen 36 zwischen den beiden Scheiben 32 und 34 so gehalten, daß sie ohne einen Schlupf rotieren, wobei eine Leistungsübertragung von der zweiten Antriebsscheibe 32 auf die zweite Abtriebsscheibe 34 erfolgt. Dabei wird die zweite Abtriebsscheibe 34 durch das Abtriebszahnrad 55 einer Axialkraft ausgesetzt, so daß die zweite Reibrollen- Getriebeeinheit 24 eine höhere Kapazität hinsichtlich der möglichen Drehmoment- und damit Leistungsübertragung verwirklicht. Wenn gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Rückwärtslaufbremse 18 in Eingriff gebracht ist, drehen sich das Abtriebszahnrad 55 und das angetriebene Zahnrad 64 in umgekehrter Richtung im Vergleich zu der obigen Richtung. Dies hat zur Folge, daß diese schrägverzahnten Stirnräder eine Axialkraft erzeugen, welche die zweite Abtriebsscheibe 34 von der zweiten Antriebsscheibe 32 wegdrückt. Dies führt jedoch zu einer starken Einschränkung eines normalen Rückwärtslaufbetriebes. Jedoch tritt Rückwärtslauf nur bei relativ kleinen Drehzahlen verglichen mit dem Vorwärtslauf auf und fort laufender Rückwärtslaufbetrieb unter harten Bedingungen tritt so gut wie nie auf, wodurch hohe Öltemperaturen usw. beim Rückwärtslauf im einzelnen kein Problem darstellen.

Fig. 3 zeigt ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Konstruktion dieses Ausführungsbeispiels ist im wesentlichen die gleiche wie bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß das Vorwärts- /Rückwärts-Umschaltgetriebe 13 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel auf der stromabwärtigen Seite der zweiten Reibrollen-Getriebeeinheit 24 in Drehmoment- Übertragungsrichtung gesehen angeordnet ist. Auch ist die Betriebsweise dieses Ausführungsbeispiels im wesentlichen die gleiche wie bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß das Abtriebszahnrad 55 und das von diesem angetriebene Zahnrad 64 immer in Richtung eines Pfeils X und eines Pfeils Y gemäß Fig. 3 rotieren, unabhängig davon, ob Vorwärtslaufbetrieb oder Rückwärtslaufbetrieb herrscht. Dies hat zur Folge, daß, wenn ein Drehmoment von dem Motor übertragen wird, die schrägverzahnten Stirnräder stets eine Kraft erzeugen, welche die zweite Abtriebsscheibe 34 und die zweite Antriebsscheibe 32 aufeinander zu spannt.

Claims (2)

1. Stufenloses Reibrollengetriebe für ein Kraftfahrzeug, wel­ ches eine Kurbelwelle aufweist, wobei das Getriebe eine erste Reibrollen-Getriebeeinheit (22) aufweist, welche mit einer ersten Antriebsscheibe (26), einer ersten Abtriebsscheibe (28) und einem Paar von ersten Reibrollen (30) versehen ist, welche in Reibkontakt mit den beiden ersten Scheiben kommen, und eine zweite Reibrollen-Getriebeeinheit (24) aufweist, welche mit einer zweiten Antriebsscheibe (32), einer zweiten Abtriebsscheibe (34) und einem Paar von zweiten Reibrollen versehen ist, welche in Reibkontakt mit den beiden zweiten Scheiben kommen, wobei die erste Abtriebsscheibe (28) der zweiten Abtriebsscheibe (34) benachbart angeordnet ist und die erste und zweite Antriebsscheibe (26), (32) auf der glei­ chen Welle derart angeordnet sind, daß sie der ersten bzw. der zweiten Abtriebsscheibe (28), (34) zugewandt sind, wobei das Getriebe versehen ist mit:
einer Spannkraft-Erzeugungseinrichtung, welche auf einer rückwärtigen Seite der ersten Antriebsscheibe bezogen auf ei­ ne das Paar von ersten Reibrollen (30) kontaktierende Kon­ taktfläche dieser ersten Antriebsscheibe (26) angeordnet ist, wobei die Spannkraft-Erzeugungseinrichtung eine erste Kraft in Abhängigkeit von der Stärke eines Eingangs-Drehmoments er­ zeugt;
einer Spannkraft-Übertragungswelle, welche derart angeordnet ist, daß sie die von der Spannkraft-Erzeugungseinrichtung er­ zeugte erste Kraft auf die zweite Antriebsscheibe (32) über­ tragt; und
einem Abtriebszahnrad (55), welches derart angeordnet ist, daß es zusammen mit der ersten und zweiten Abtriebsscheibe (28), (34) rotiert, wobei das Abtriebszahnrad (55) einen der­ artigen Schrägungswinkel aufweist, daß dieses eine zweite Kraft erzeugt, aufgrund welcher die zweite Abtriebsscheibe (34) in Richtung der zweiten Antriebsscheibe (32) zumindest bei einem Vorwärtslauf-Betrieb des Kraftfahrzeugs gespannt wird, wenn ein Drehmoment von der Kurbelwelle her übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebszahnrad (55) derart angeordnet ist, daß es zusammen mit der ersten und zweiten Abtriebsscheibe (28), (34) rotiert, wobei das Ab­ triebszahnrad (55) einen derartigen Schrägungswinkel auf­ weist, daß dieses eine zweite Kraft (eine Axialkomponente) erzeugt, aufgrund welcher die zweite Abtriebsscheibe (34) in Richtung der zweiten Antriebsscheibe (32) zumindest bei einem Vorwärtslauf-Betrieb des Kraftfahrzeugs gespannt wird, wenn ein Drehmoment von der Kurbelwelle her übertragen wird.

2. Stufenloses Reibrollengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebszahnrad (55) ein schrägver­ zahntes Stirnrad ist.