WO2005083300A1 - Toroidal gearbox for a motor vehicle - Google Patents

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WO2005083300A1
WO2005083300A1 PCT/EP2005/001620 EP2005001620W WO2005083300A1 WO 2005083300 A1 WO2005083300 A1 WO 2005083300A1 EP 2005001620 W EP2005001620 W EP 2005001620W WO 2005083300 A1 WO2005083300 A1 WO 2005083300A1
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WO
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planet
support plane
toroidal
gear
planets
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PCT/EP2005/001620
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Inventor
Wolfgang Elser
Steffen Henzler
Recep Tevetoglu
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
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    • F16H37/02Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
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    • F16H37/086CVT using two coaxial friction members cooperating with at least one intermediate friction member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H57/08General details of gearing of gearings with members having orbital motion
    • F16H57/082Planet carriers
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    • F16H2037/088Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft
    • F16H2037/0886Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft with switching means, e.g. to change ranges

Definitions

  • the helix angles ß x and ß 2 are adapted such that the forces acting on the first planet and on the second planet in the axial direction approximately cancel each other out.
  • components for specifying and determining the axial position of the stepped planet for example axial bearings, can be designed for lower loads or can be omitted entirely.
  • the quotient from the diameters of the first planet and the second planet is first determined for the design of the helix angle.
  • the quotient from the aforementioned diameters corresponds approximately to the quotient of the tangent of the assigned helix angles ßi or ß 2 . This provides a simple approximation formula for the design.
  • the sum transmission 13 has a third transmission element in the form of an outer central wheel 20, an indirect or direct drive connection 27 between the third transmission element and the output shaft 11 being able to be established by a first switching element in the form of a clutch (Kl) for a lower driving range at lower driving speeds ,
  • ratio 1 1 between input shaft 10 and output shaft 11.
  • the ring gears are connected to one another in a rotationally fixed manner, so that the planets 30 are designed as a stepped planet.
  • the planet carrier 16 has double planets 44 and a radial drive web 49 which is connected in a rotationally fixed manner to the central intermediate shaft 14.
  • the double planet 44 consist of a main and secondary planet 45 and 46, which together Comb and are referred to below as the first planet 60 and another planet.
  • the main planets 45 have a first ring gear 47 lying on the side of the drive web 49 facing away from the toroid gear 12 and a second ring gear 48 lying on the side of the drive web 49 facing the toroid gear 12.
  • the gear rings 47, 48 are connected to one another in a rotationally fixed manner, so that the main planet 45 is designed as a stepped planet.
  • the secondary planet 46 mesh with the outer central wheel 20. With the main planet 45, the first ring gear 47 meshes with the inner central wheel 21 and the second ring gear 48 with the inner central wheel 19.
  • a synchronous point can be set for changing the driving range, at which the differential speed at the second clutch (K2) is approximately zero, so that a smooth change of drive from the first clutch (Kl) to the second clutch (K2) is made possible.
  • the transmission input power is generally divided into two parallel paths, so that the power component in both paths (variator 99 on the one hand and central intermediate shaft 14 on the other) is smaller than the transmission input power. Current performance does not occur.
  • a central support level 65 which contains (at least partially) the planet carrier 16 and the drive web 49.
  • a front support level 66 is arranged between the variator 99 and the second level 64, while a rear support level 67 is arranged on the side of the level 63 facing away from the variator 99.
  • the drive web 49 is formed in one or more pieces with the intermediate shaft 14.
  • the drive web 49 is preferably welded to the intermediate shaft 14 (deviating from FIG. 2).
  • the central wheels 19, 21 and the planets 60, 61 are helically toothed.
  • the helix angle of the central wheel 19 and the second planet 61 is ⁇ 2
  • the helix angle of the central wheel 21 and the first planet 60 is 60 ⁇ .
  • the acute angle ß SSI and 2 are for the planetary 60, 61 in the drawing Fig. 2 is preferably opened in the direction of the variator 99th
  • the diameter Di is the first planetary 60 larger than the diameter D 2 of the second planetary 61.
  • the helix angle is smaller than the helix angle ßi ß. 2
  • the outer central wheel 20 can be made axially shorter. This reduces the inertia of the outer central wheel 20. The lever arms of the toothing forces acting on the outer central wheel 20 become smaller.

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Abstract

The invention relates to a toroidal gearbox with a stepless variator and a multi-row planet set. Usually an axial support is necessary for the support of a planet gear (62) against adjacent components (68, 72) of a carrier, for example by means of running discs (74, 75). According to the invention, the planet gear (62) has planets (60, 61), provided with an inclined toothing. The angles of inclination ßl and ß2 are chosen such that the axial components of the toothing forces are exerted straight upwards on the planet gear (62). Toroidal gearbox for motor vehicles.

Description

Toroidgetriebe für ein Kraftfahrzeug Toroidal gear for a motor vehicle
Die Erfindung betrifft ein Toroidgetriebe für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a toroidal transmission for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
Aus der deutschen Patentschrift DE 101 21 042 Cl der Anmelderin ist ein Toroidgetriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches über einen stufenlosen Variator verfügt. Der Kraft- fluss zwischen Variator und Getriebeausgangswelle verläuft über einen mehrreihigen Planetensatz, welcher mehrere Stufenplaneten besitzt. Bei den Stufenplaneten sind hier jeweils zwei Planeten antriebsfest miteinander verbunden.A toroidal transmission for a motor vehicle is known from the German patent specification DE 101 21 042 Cl of the applicant, which has a stepless variator. The power flow between the variator and the transmission output shaft runs over a multi-row planetary set, which has several stepped planets. In the case of the stepped planet, two planets are connected to each other in a drive-proof manner.
Die Bauelemente des Toroidgetriebes sind im Betrieb mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt. Ursache der Beanspruchungen sind insbesondere zu übertragende Antriebsmomente, welche Radialkräfte, Axialkräfte, Biege- oder Torsionsmomente zur Folge haben. Eine andere Ursache für mechanische Beanspruchungen sind Normalkräfte, welche aufgebracht werden müssen zur Gewährleistung einer Anpresskraft eines Rollers an die Toruss- cheiben des Variators für eine Gewährleistung einer zuverlässigen Übertragung eines Antriebsmomentes im Variator.The components of the toroidal gear are exposed to mechanical stress during operation. The cause of the stresses are in particular drive torques to be transmitted, which result in radial forces, axial forces, bending or torsional moments. Another cause of mechanical stresses are normal forces which have to be applied to ensure that a scooter presses against the toroidal washers of the variator to ensure reliable transmission of a drive torque in the variator.
Die vorgenannten Beanspruchungen haben zur Folge, dass Bauelemente wie Wellen, Zahnräder, Abstützelemente und Lagerungen entsprechend stark ausgebildet werden müssen. Weiterhin können die Beanspruchungen zu Verformungen von BauelementenThe above-mentioned stresses have the consequence that components such as shafts, gears, support elements and bearings have to be designed to be correspondingly strong. Furthermore, the stresses can lead to deformation of components
BESTATIGUNGSKOPIE des Toroidgetriebes führen, welche die Funktion und/oder die Lebensdauer des Toroidgetriebes beeinträchtigen.BESTATIGUNGSKOPIE lead of the toroidal gear, which impair the function and / or the service life of the toroidal gear.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Toroidgetriebe vorzuschlagen, welches hinsichtlich der mechanischen Beanspruchungen und der durch diese hervorgerufenen Verformungen verbessert ist .The present invention is based on the object of proposing a toroidal transmission which is improved with regard to the mechanical loads and the deformations caused by these.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.The object on which the invention is based is achieved by the features of patent claim 1.
Erfindungsgemäß verfügt der Stufenplanet über einen ersten Planeten sowie einen zweiten Planeten (weitere Planeten können selbstverständlich ebenfalls vorgesehen sein) . Die Planeten besitzen jeweils eine Schrägverzahnung. Die Schrägverzahnungen haben unterschiedliche Schrägungswinkel ßx und ß2. Erfindungsgemäß werden somit die Vorteile einer Schrägverzahnung wie erhöhte Laufruhe und/oder Tragfähigkeit genutzt. Durch die unterschiedlichen Schränkungswinkel ßx und ß2 ist eine axiale Position des Stufenplaneten vorgegeben, auch wenn bei Stillstand des Kraftfahrzeuges die Planeten antriebsmo- mentfrei sind. Während des Betriebes des Kraftfahrzeuges wirken auf die Planeten infolge der Schrägverzahnung Axialkräfte. Die Schrägungswinkel ßx und ß2 sind erfindungsgemäß derart angepasst, dass sich die auf den ersten Planeten sowie die auf den zweiten Planeten in Axialrichtung wirkenden Kräfte ungefähr aufheben. Auf diese Weise können Bauelemente zur Vorgabe und Festlegung der axialen Position des Stufenplaneten, beispielsweise Axiallager, für geringere Beanspruchungen ausgelegt werden oder gänzlich entfallen.According to the invention, the stepped planet has a first planet and a second planet (other planets can of course also be provided). The planets each have helical teeth. The helical gears have different helix angles ßx and ß 2 . According to the invention, the advantages of helical teeth such as increased smoothness and / or load-bearing capacity are thus used. The different helix angles ß x and ß 2 dictate an axial position of the stepped planet, even if the planets are free of drive torque when the motor vehicle is at a standstill. During operation of the motor vehicle, axial forces act on the planets due to the helical teeth. According to the invention, the helix angles ß x and ß 2 are adapted such that the forces acting on the first planet and on the second planet in the axial direction approximately cancel each other out. In this way, components for specifying and determining the axial position of the stepped planet, for example axial bearings, can be designed for lower loads or can be omitted entirely.
Die erfindungsgemäße Lösung verlässt die üblichen Wege des mit der hier vorliegenden Aufgabe und üblicherweise mit To- roidgetrieben betrauten Fachmannes, welcher den Druckschrif- ten US 6,302,819 Bl, US 5,372,555, US 6,306,059 Bl, US 6,616,564 B2 und US 6,517,461 B2 Anhaltspunkte zur Dimensionierung der in dem Toroidgetriebe wirkenden Kräfte entnehmen kann. Mit dem Vorteil einer gemäß der Erfindung erzielten vereinfachten Fertigung sowie u. U. einer verkürzten axialen Bauweise verlässt die Erfindung auch den in der Druckschrift US 5,807,203 beschrittenen Weg, in den Verzahnungen auftretende Axialkräfte durch den Einsatz einer Pfeilverzahnung zu vermeiden. Die vorliegende Erfindung überträgt dabei einzelne aus den Druckschriften WO 99/67 168, DE-PS 1 157 049 und DE- OS 28 21 320 bekannte Merkmale auf das Technologiegebiet der Toroidgetriebe für Kraftfahrzeuge.The solution according to the invention leaves the usual paths of the person skilled in the art, who is entrusted with the task at hand here and usually with toroidal gears, ten US 6,302,819 Bl, US 5,372,555, US 6,306,059 Bl, US 6,616,564 B2 and US 6,517,461 B2 can provide clues for dimensioning the forces acting in the toroidal gear. With the advantage of a simplified manufacture achieved according to the invention and u. U. a shortened axial design, the invention also leaves the path taken in US Pat. No. 5,807,203 to avoid axial forces occurring in the toothing by using an arrow toothing. The present invention transfers individual features known from the publications WO 99/67 168, DE-PS 1 157 049 and DE-OS 28 21 320 to the technological field of toroidal gears for motor vehicles.
Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt für die Auslegung der Schrägungswinkel zunächst eine Ermittlung des Quotienten aus den Durchmessern des ersten Planeten sowie des zweiten Planeten. Der Quotient aus den vorgenannten Durchmessern entspricht hierbei ungefähr dem Quotienten des Tangens der zugeordneten Schrägungswinkel ßi bzw. ß2. Hiermit ist eine einfache Überschlagsformel für die Auslegung gegeben.According to a preferred embodiment of the invention, the quotient from the diameters of the first planet and the second planet is first determined for the design of the helix angle. The quotient from the aforementioned diameters corresponds approximately to the quotient of the tangent of the assigned helix angles ßi or ß 2 . This provides a simple approximation formula for the design.
Gemäß einer vorzugsweisen Ausgestaltung des Toroidgetriebes liegt der Quotient der Schrägungswinkel ß2/ßι (bzw. der Durchmesser D2 / Dx) im Bereich zwischen 1,05 und 1,30. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass der vorgenannte Wertebereich ein Optimum hinsichtlich der Übersetzungsverhältnisse im Toroidgetriebe, der Laufruhe bzw. der Tragfähigkeit der Verzahnungen bildet. Beispielsweise beträgt zumindest einer der Schrägungswinkel ßx und ß2 zwischen 10° und 24° .According to a preferred embodiment of the toroidal gear, the quotient of the helix angle β 2 / β (or the diameter D 2 / D x ) is in the range between 1.05 and 1.30. Investigations by the applicant have shown that the aforementioned range of values forms an optimum with regard to the transmission ratios in the toroidal gear, the smooth running and the load-bearing capacity of the toothings. For example, at least one of the helix angles β x and β 2 is between 10 ° and 24 °.
Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung kämmt der zweite Planet des Stufenplaneten ausschließlich radial innen it einem Sonnenrad, während der erste Planet radial innenliegend mit einem anderen Sonnenrad kämmt sowie radial außenliegend mit einem weiteren Getriebeelement. Je nach Schaltzustand des Toroidgetriebes kann der Kraftfluss vom zweiten Planet wahlweise zu dem anderen Sonnenrad, zu dem weiteren Getriebeelement und/oder gleichzeitig zu dem anderen Sonnenrad und dem weiteren Getriebeelement erfolgen. Erfindungsgemäß wird die Auslegung für einen automatisierten Ausgleich der Axialkräfte somit nicht nur an einen Getriebezustand oder einen Fahrbereich angepasst, sondern gleichermaßen für unterschiedliche Schaltzustände des Toroidgetriebes.According to a development of the invention, the second planet of the stepped planet meshes only radially on the inside with a sun gear, while the first planet meshes radially on the inside with another sun gear and radially on the outside with another gear element. Depending on the switching state of the toroidal transmission, the power flow from the second planet can optionally take place to the other sun gear, to the further gear element and / or simultaneously to the other sun gear and the further gear element. According to the invention, the design for an automatic compensation of the axial forces is thus not only adapted to a gear state or a driving range, but equally for different switching states of the toroidal gear.
Vorzugsweise sind der Stufenplanet sowie der weitere Planet in einem gemeinsamen Träger, welcher ein- oder mehrstückig ausgebildet ist, gelagert. Hierdurch ergibt sich ein einfacher Aufbau bei kompakter und mechanisch optimierter Ausbildung .The stepped planet and the further planet are preferably mounted in a common carrier, which is formed in one or more pieces. This results in a simple structure with a compact and mechanically optimized design.
Entsprechend einer besonderen Ausgestaltung des Toroidgetriebes verfügt der Träger über eine vordere, eine mittlere und eine hintere Tragebene. Die Tragebenen können hierbei beliebig ausgebildet sein, beispielsweise mittels grundsätzlich Scheiben- oder ringförmiger Kontur, ggf. mit geeigneten Ausnehmungen oder mit geeigneten Streben. Entsprechend dieser Ausgestaltung ist der weitere Planet gegenüber der mittleren und/oder einer äußeren Tragebene (vordere oder hintere Tragebene) gelagert. Der Stufenplanet ist gegenüber der vorderen und/oder der hinteren Tragebene gelagert . Hierdurch ergibt sich eine Abstützung der Lagerkräfte axial eng benachbart zu den auftretenden Kräften, so dass sich geringe Abstützmomente bzw. geringe Radialkräfte ergeben. Es ist ebenfalls denkbar, dass der Stufenplanet alternativ oder zusätzlich in der mittleren Tragebene gelagert ist, so dass sich eine zusätzliche Abstützebene ergibt oder aber eine äußere Tragebene entfallen kann. Es ist ebenfalls denkbar, dass der weitere Planet anstelle in der mittleren Tragebene in der vorderen und hinteren Tragebene abgestützt ist.According to a special embodiment of the toroidal gear, the carrier has a front, a middle and a rear support plane. The support planes can be designed in any way, for example by means of a basically disk-shaped or ring-shaped contour, if necessary with suitable recesses or with suitable struts. According to this configuration, the further planet is mounted opposite the middle and / or an outer support plane (front or rear support plane). The stepped planet is mounted opposite the front and / or the rear support plane. This results in a support of the bearing forces axially closely adjacent to the forces that occur, so that there are low support moments or low radial forces. It is also conceivable that the stepped planet is alternatively or additionally mounted in the middle support plane, so that an additional support plane results or an outer support plane is omitted can. It is also conceivable that the further planet is supported in the front and rear support planes instead of in the middle support plane.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind in dem Toroidgetriebe die mittlere Tragebene und die an den weiteren Planeten angrenzende äußere Tragebene über Verbindungsstege miteinander verbunden, welche für eine steife Ausbildung des Trägers, insbesondere zur Aufnahme von Axialkräften, von Radialkräften und von Momenten. Eine Erhöhung der Steifigkeit und/oder die Ermöglichung einer geringeren Dimensionierung der Verbindungsstege ergibt sich, wenn die Verbindungsstege radial außenliegend oder gleichmäßig in Kraftflussrichtung verteilt angeordnet sind. Erfindungsgemäß wird ein ohnehin vorhandener Zwischenraum zwischen mehreren weiteren Planeten genutzt, da Verbindungsstege in Umfangsriehtung zwischen mehreren weiteren Planeten angeordnet sind.According to a further embodiment, the middle support plane and the outer support plane adjoining the other planets are connected to one another via connecting webs in the toroidal transmission, which are used for a rigid construction of the carrier, in particular for absorbing axial forces, radial forces and moments. An increase in the rigidity and / or the possibility of a smaller dimensioning of the connecting webs results if the connecting webs are arranged radially on the outside or evenly distributed in the direction of the force flow. According to the invention, an existing space between several other planets is used, since connecting webs are arranged in the circumferential direction between several other planets.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die mittlere Tragebene und die nicht an den weiteren Planeten angrenzende äußere Tragebene über Verbindungsbereiche miteinander verbunden, die über eine ungefähr zylinderförmige oder konusförmige Mantelfläche verfügen. Mittels einer konusförmi- gen Mantelfläche können unterschiedliche Durchmesserbereiche der mittleren Tragebene sowie der äußeren Tragebene auf einfache Weise miteinander verbunden werden, wobei sich eine optimale Steifigkeit ergibt. Die zylinderförmige oder konusförmige Mantelfläche stellt auch hinsichtlich des erforderlichen Bauraumes ein Optimum dar. Die Mantelfläche besitzt im Bereich des Stufenplaneten eine radiale Ausnehmung. Die radiale Ausnehmung ermöglicht eine Montage des Stufenplaneten in zumindest teilweise radialer Richtung. Entsprechend dieser Ausgestaltung ist bei einfacher Montagemöglichkeit eine besonders steife Ausbildung des Trägers ermöglicht. Entsprechend einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist eine axiale Montage des Stufenplaneten ermöglicht. Hierzu ist die an den weiteren Planeten angrenzende, äußere Tragebene separat von weiteren Bauteilen des Trägers ausgebildet. Wird die äußere Tragebene von dem Träger entfernt, so ist ein axiales Einschieben des Stufenplaneten von der Seite der entfernten äußeren Tragebene möglich, wobei der Stufenplanet durch die mittlere Tragebene hindurch bis zur gegenüber liegenden äußeren Tragebene in diese einschiebbar ist.According to a further embodiment of the invention, the middle support plane and the outer support plane which are not adjacent to the other planets are connected to one another via connecting areas which have an approximately cylindrical or conical surface area. By means of a conical outer surface, different diameter ranges of the middle support plane and the outer support plane can be connected to one another in a simple manner, resulting in an optimal rigidity. The cylindrical or conical outer surface also represents an optimum in terms of the space required. The outer surface has a radial recess in the area of the stepped planet. The radial recess enables the stepped planet to be mounted in at least a partial radial direction. According to this configuration, a particularly rigid design of the carrier is made possible with a simple installation option. According to an alternative embodiment of the invention, an axial assembly of the stepped planet is made possible. For this purpose, the outer supporting plane adjacent to the other planets is formed separately from other components of the carrier. If the outer supporting plane is removed from the carrier, an axial insertion of the stepped planet from the side of the removed outer supporting plane is possible, the stepping planet being insertable into the middle supporting plane up to the opposite outer supporting plane.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Toroidgetriebes ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen.Advantageous further developments of the toroidal transmission result from the description and the drawings.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Toroidgetriebes wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert . Die Zeichnung zeigt :A preferred embodiment of the toroidal transmission according to the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. The drawing shows:
Fig. 1 einen Räderplan einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Toroidgetriebes im Längsschnitt,1 is a wheel plan of an embodiment of a toroidal transmission according to the invention in longitudinal section,
Fig. 2 eine Detaildarstellung für den in Fig. 1 dargestellten Räderplan mit einem Stufenplanet und einem Träger im Längsschnitt,2 shows a detailed representation of the wheel plan shown in FIG. 1 with a step planet and a carrier in longitudinal section,
Fig. 3 eine Detaildarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung mit einem Stufenplaneten, einem weiteren Planeten und einem Träger in räumlicher Darstellung und3 shows a detailed representation of a further embodiment according to the invention with a stepped planet, another planet and a carrier in a spatial representation and
Figuren 4 bis 7 verschiedene Ansichten einer alternativen Ausgestaltung eines Trägers für einen Einsatz in einem Toroidgetriebe. Das erfindungsgemäße Toroidgetriebe findet Einsatz in Kraftfahrzeugen, insbesondere mit Standardantrieb.Figures 4 to 7 different views of an alternative embodiment of a carrier for use in a toroidal gear. The toroidal gear according to the invention is used in motor vehicles, in particular with a standard drive.
Im Kraftfluss zwischen einer zentralen Ξingangswelle 10 und einer koaxialen Ausgangswelle 11 ist ein stufenloses Toroidgetriebe 12 angeordnet, welches ein Planetenräder-Summengetriebe 13 und ein Planetenräder-Umkehrgetriebe 22 besitzt. Koaxial und bewegungsfest zur Eingangswelle 10 ist eine zentrale Zwischenwelle 14 vorgesehen, welche mit der einen zentralen Antriebsscheibe 15 des nach dem Zwei-Kammer-Prinzip ausgebildeten Variators 99 sowie mit einem ein erstes Getriebeglied des Summengetriebes 13 bildenden, zweistegigen Planetenträger 16 bewegungsfest verbunden ist. Der Planetenträger 16 ist zur Ermöglichung des koaxialen Leistungsdurchganges zusätzlich mit der anderen zentralen Antriebsscheibe 15a des Variators 99 bewegungsfest verbunden. Koaxial zur Eingangswelle 10 und konzentrisch zur zentralen Zwischenwelle 14 ist eine konzentrische Zwischenwelle 17 angeordnet, welche die beiden zentralen Abtriebsscheiben 18, 18a des Variators 99 mit einem ein zweites Getriebeglied des Summengetriebes 13 bildenden, inneren Zentralrad 19 drehfest verbindet.In the power flow between a central input shaft 10 and a coaxial output shaft 11, a stepless toroidal gear 12 is arranged, which has a planetary gear summation 13 and a planetary gear reversal gear 22. Coaxial and fixed to the input shaft 10, a central intermediate shaft 14 is provided, which is connected to the one central drive pulley 15 of the variator 99, which is designed according to the two-chamber principle, and to a two-walled planet carrier 16, which forms a first transmission element of the sum transmission 13. The planet carrier 16 is additionally connected to the other central drive pulley 15a of the variator 99 so as to make the coaxial power passage possible. A concentric intermediate shaft 17 is arranged coaxially to the input shaft 10 and concentrically to the central intermediate shaft 14, which connects the two central driven disks 18, 18a of the variator 99 to an inner central wheel 19 forming a second gear member of the summation gear 13 in a rotationally fixed manner.
Das Summengetriebe 13 weist ein drittes Getriebeglied in Form eines äußeren Zentralrades 20 auf, wobei eine mittelbare oder unmittelbare Antriebsverbindung 27 zwischen dem dritten Getriebeglied und der Ausgangswelle 11 durch ein erstes Schaltelement in Form einer Schaltkupplung (Kl) für einen unteren Fahrbereich mit niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten herstellbar ist .The sum transmission 13 has a third transmission element in the form of an outer central wheel 20, an indirect or direct drive connection 27 between the third transmission element and the output shaft 11 being able to be established by a first switching element in the form of a clutch (Kl) for a lower driving range at lower driving speeds ,
Das Summengetriebe 13 weist ein viertes Getriebeglied in Form eines inneren Zentralrades 21 auf, wobei eine mittelbare Antriebsverbindung 39 zwischen dem vierten Getriebeglied und der Ausgangswelle 11 durch ein zweites Schaltelement in Form einer Schaltkupplung (K2) in einem oberen Fahrbereich mit höheren Fahrgeschwindigkeiten herstellbar ist.The sum transmission 13 has a fourth transmission link in the form of an inner central wheel 21, with an indirect drive connection 39 between the fourth transmission link and the output shaft 11 can be produced by a second shift element in the form of a clutch (K2) in an upper driving range with higher driving speeds.
Die Eingangswelle 10 ist unter Umgehung des Variators 99 durch Aktivierung eines dritten' Schaltelementes in Form einer Schaltkupplung (K3) bei einem Übersetzungsverhältnis i=l (Direktgang) mit der Ausgangswelle 11 in Antriebsverbindung bringbar.The input shaft 10 is engageable by-passing the variator 99 by activation of a third 'control element in the form of a clutch (K3) for a gear ratio i = l (direct gear) to the output shaft 11 in driving connection.
Die Schaltkupplung (K3) für den Direktgang ist einerseits mit der zentralen Zwischenwelle 14 antriebsmäßig verbunden. Die Antriebsverbindung 27 ist über das Umkehrgetriebe 22 mit der Ausgangswelle gekoppelt. Die Schaltkupplung (Kl) ist mit dem einen (hier Zentralrad 26a) von zwei äußeren Zentralrädern 26 und 26a des Umkehrgetriebes 22 drehfest verbunden. Das andere Zentralrad (hier Zentralrad 26) ist mit der Ausgangswelle 11 drehfest verbunden. Die Zentralräder 26, 26a liegen axial beiderseits eines radialen Abstützsteges 23a des Planetenträgers 23, durch welchen letzterer gegenüber einem nicht drehenden Gehäuseteil 31 des Getriebegehäuses undrehbar festgelegt ist. Am Planetenträger 23 sind Planeten 30 drehbar gelagert, deren zwei Zahnkränze jeweils mit einem der äußeren Zentralräder 26, 26a kämmen, welche gleiche Zähnezahlen aufweisen und daher dieThe clutch (K3) for the direct gear is connected on the one hand with the drive to the central intermediate shaft 14. The drive connection 27 is coupled to the output shaft via the reversing gear 22. The clutch (Kl) is rotatably connected to one (here central wheel 26a) of two outer central wheels 26 and 26a of the reversing gear 22. The other central wheel (here central wheel 26) is connected to the output shaft 11 in a rotationally fixed manner. The central wheels 26, 26a lie axially on both sides of a radial support web 23a of the planet carrier 23, by means of which the latter is fixed non-rotatably relative to a non-rotating housing part 31 of the gear housing. On the planet carrier 23, planets 30 are rotatably mounted, the two toothed rings of which mesh with one of the outer central wheels 26, 26a, which have the same number of teeth and therefore the
Übersetzung 1:1 zwischen Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 11 zwangsläufig gewährleisten. Die Zahnkränze sind drehfest miteinander verbunden, so dass die Planeten 30 als Stufenplanet ausgebildet sind.Ensure ratio 1: 1 between input shaft 10 and output shaft 11. The ring gears are connected to one another in a rotationally fixed manner, so that the planets 30 are designed as a stepped planet.
Der Planetenträger 16 weist Doppelplaneten 44 und einen mit der zentralen Zwischenwelle 14 drehfest verbundenen radialen Antriebssteg 49 auf. Die Doppelplaneten 44 bestehen aus je einem Haupt- und Nebenplaneten 45 und 46, welche miteinander kämmen und im folgenden auch als erster Planet 60 und weiterer Planet bezeichnet sind. Die Hauptplaneten 45 weisen einen auf der dem Toroidgetriebe 12 abgewandten Seite des Antriebs- Steges 49 liegenden ersten Zahnkranz 47 und einen auf der dem Toroidgetriebe 12 zugewandten Seite des Antriebssteges 49 liegenden zweiten Zahnkranz 48 auf. Die Zahnkränze 47, 48 sind drehfest miteinander verbunden, so dass der Hauptplanet 45 als Stufenplanet ausgebildet ist. Die Nebenplaneten 46 kämmen mit dem äußeren Zentralrad 20. Bei den Hauptplaneten 45 kämmen der erste Zahnkranz 47 mit dem inneren Zentral- rad 21 und der zweite Zahnkranz 48 mit dem inneren Zentral- rad 19.The planet carrier 16 has double planets 44 and a radial drive web 49 which is connected in a rotationally fixed manner to the central intermediate shaft 14. The double planet 44 consist of a main and secondary planet 45 and 46, which together Comb and are referred to below as the first planet 60 and another planet. The main planets 45 have a first ring gear 47 lying on the side of the drive web 49 facing away from the toroid gear 12 and a second ring gear 48 lying on the side of the drive web 49 facing the toroid gear 12. The gear rings 47, 48 are connected to one another in a rotationally fixed manner, so that the main planet 45 is designed as a stepped planet. The secondary planet 46 mesh with the outer central wheel 20. With the main planet 45, the first ring gear 47 meshes with the inner central wheel 21 and the second ring gear 48 with the inner central wheel 19.
Die Zahnkränze 47 und 48 der Hauptplaneten 45 haben ungleiche Zähnezahlen, wobei Zahnkranz 47 die größere Zähnezahl aufweist. Für unterschiedliche Betriebsbereiche des dargestellten Toroidgetriebes erfolgt ein Kraftfluss zwischen Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 11 folgendermaßen:The sprockets 47 and 48 of the main planet 45 have unequal numbers of teeth, the sprocket 47 having the larger number of teeth. For different operating ranges of the toroidal gear shown, a force flow between input shaft 10 and output shaft 11 takes place as follows:
Durch eine Geared-Neutral-Funktion ist beim Anfahrvorgang mit eingerückter, erster Schaltkupplung (Kl) bei ausgerücktem Zustand der zweiten Schaltkupplung (K2) und der dritten Schaltkupplung (K3) die jeweilige Drehzahl der Ausgangswelle 11 und der an die Schaltkupplung (Kl) unmittelbar angebundenen Getriebeglieder zunächst gleich Null und die Teilübersetzung im Variator 99 auf einen vorbestimmten Wert eingestellt.A geared-neutral function means that when the second clutch (K2) and the third clutch (K3) are disengaged, the respective speed of the output shaft 11 and that directly connected to the clutch (Kl) when the first clutch (Kl) is engaged Gear elements initially equal to zero and the partial transmission in variator 99 set to a predetermined value.
In dem sich anschließenden, unteren Fahrbereich mit niedrigeren Drehzahlen der Ausgangswelle 11 bleibt die erste Schaltkupplung (Kl) eingerückt. Die Leistung fließt bei Vorwärtsfahrt über den direkten Pfad der zentralen Zwischenwelle 14 zum Summengetriebe 13, wird verzweigt, wobei ein Teil über die erste Schaltkupplung (Kl) zur Ausgangswelle 11 fließt und der andere Teil über den Variator 99 zur Zwischenwelle 14 bzw. zum Planetenträger des Summengetriebes zurückfließt. In der Getriebeanordnung tritt somit Umlaufleistung auf, die Leistung in mindestens einem der Pfade ist höher als die Getriebeeingangsleistung.The first clutch (Kl) remains engaged in the subsequent lower driving range with lower speeds of the output shaft 11. When driving forward, the power flows via the direct path of the central intermediate shaft 14 to the summation gear 13 and is branched, part flowing via the first clutch (Kl) to the output shaft 11 and the other part via the variator 99 to the intermediate shaft 14 or flows back to the planet carrier of the summation gear. Circulation power thus occurs in the gear arrangement, the power in at least one of the paths being higher than the gear input power.
Für den Fahrbereichswechsel ist ein Synchron-Punkt einregelbar, bei welchem die Differenzdrehzahl an der zweiten Schaltkupplung (K2) ungefähr Null ist, so dass ein ruckfreier Antriebswechsel von der ersten Schaltkupplung (Kl) auf die zweite Schaltkupplung (K2) ermöglicht ist. In diesem oberen Fahrbereich wird die Getriebeeingangsleistung im allgemeinen auf zwei parallele Pfade aufgeteilt, so dass der Leistungsanteil in beiden Pfaden (Variator 99 einerseits und zentrale Zwischenwelle 14 andererseits) kleiner ist als die Getriebeeingangsleistung. Umlaufleistung tritt nicht auf.A synchronous point can be set for changing the driving range, at which the differential speed at the second clutch (K2) is approximately zero, so that a smooth change of drive from the first clutch (Kl) to the second clutch (K2) is made possible. In this upper driving range, the transmission input power is generally divided into two parallel paths, so that the power component in both paths (variator 99 on the one hand and central intermediate shaft 14 on the other) is smaller than the transmission input power. Current performance does not occur.
Ebenso ist ein weiterer Synchron-Punkt einregelbar, wenn sich die Wechselgetriebe-Anordnung in der Stellung mit konstanter Gesamtübersetzung befindet, d.h., die dritte Schaltkupplung (K3) ist eingerückt. Somit ist auch der Antriebswechsel von der Schaltkupplung (K3) auf die Schaltkupplung (K2) des oberen Fahrbereiches ruckfrei durchführbar.Another synchronous point can also be set when the change gear arrangement is in the position with constant overall gear ratio, i.e. the third clutch (K3) is engaged. This means that the drive change from the clutch (K3) to the clutch (K2) in the upper driving range can also be carried out smoothly.
Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen des Kraftflusses, der Schaltelemente sowie des Räderplanes wird vollumfänglich auf die Druckschrift DE 101 21 042 Cl der Anmelderin verwiesen.With regard to further configurations of the power flow, the switching elements and the wheel map, reference is made in full to the applicant's publication DE 101 21 042 C1.
Zahnkranz 47 wird von einem ersten Planeten 60 gebildet und Zahnkranz 48 von einem zweiten Planeten 61. Die Planeten 60, 61 sind drehfest zueinander verbunden zu einem Stufenplaneten 62.Sprocket 47 is formed by a first planet 60 and sprocket 48 by a second planet 61. The planets 60, 61 are rotatably connected to one another to form a step planet 62.
In einer ersten Ebene 63 kämmt der erste Planet 60 radial innenliegend mit dem inneren Zentralrad 21 und radial außenlie- gend mit dem Nebenplaneten 46. In einer zweiten Ebene 64 kämmt der zweite Planet 61 radial innenliegend mit dem inneren Zentralrad 19. Die zweite Ebene 64 ist axial zwischen dem Variator 99 und der ersten Ebene 63 angeordnet.In a first plane 63, the first planet 60 meshes radially on the inside with the inner central wheel 21 and radially on the outside. with the secondary planet 46. In a second plane 64, the second planet 61 meshes radially on the inside with the inner central wheel 19. The second plane 64 is arranged axially between the variator 99 and the first plane 63.
Zwischen den Ebenen 63, 64 ist eine mittlere Tragebene 65 angeordnet, welche den Planetenträger 16 und den Antriebssteg 49 (zumindest teilweise) beinhaltet. Zwischen Variator 99 und zweiter Ebene 64 ist eine vordere Tragebene 66 angeordnet, während auf der dem Variator 99 abgewandten Seite der Ebene 63 eine hintere Tragebene 67 angeordnet ist.Between the levels 63, 64 there is a central support level 65 which contains (at least partially) the planet carrier 16 and the drive web 49. A front support level 66 is arranged between the variator 99 and the second level 64, while a rear support level 67 is arranged on the side of the level 63 facing away from the variator 99.
Die Tragebene 66 ist mit einem Kreisringkδrper 68 gebildet (Fig. 2) . An dem Kreisringkörper 68 stützt sich der Variator 99 in axialer Richtung ab. Der Kreisringkörper verfügt radial außenliegend über einen in Richtung des Variators 99 weisenden Ansatz 69. Gegenüber dem Ansatz 69 ist axial ver- schieblich die Torusscheibe 15a abgestützt. Die zum Variator 99 weisende Stirnfläche des Kreisringkörpers 68 begrenzt einen Arbeitsraum, über welchen die Torusscheibe 15a gegen den Roller gepresst werden kann. Hinsichtlich der Anbindung und des funktionalen Zusammenwirkens des Kreisringkörpers 68 und der Torusscheibe 15a wird vollumfänglich auf die Druckschriften DE 102 06 204 AI, DE 101 32674 AI verwiesen, welche hiermit zum Gegenstand der Anmeldung gemacht wird.The support plane 66 is formed with a circular ring body 68 (FIG. 2). The variator 99 is supported in the axial direction on the annular body 68. The annular body has an extension 69 pointing radially on the outside in the direction of the variator 99. The toroidal disc 15a is supported axially displaceably relative to the extension 69. The end face of the circular ring body 68 facing the variator 99 delimits a working space, via which the toroidal disc 15a can be pressed against the roller. With regard to the connection and the functional interaction of the annular body 68 and the torus disk 15a, reference is made in full to the documents DE 102 06 204 AI, DE 101 32674 AI, which is hereby made the subject of the application.
Der Antriebssteg 49 ist mit einem Scheibenkörper 70 gebildet, welcher radial nach innen gerichtete Ausnehmungen 71 oder a- ber eine axiale Bohrung aufweisen, in welche der Stufenplanet 62 von außen eingesetzt werden kann bzw. durch welche der Stufenplanet 62 in axialer Richtung für eine Montage eingeschoben werden kann. Die Tragebene 67 wird mit einem Kreisringkörper 72 gebildet. Der Innendurchmesser der Kreisringkörper 68, 72 ist so gewählt, dass diese zu Montagezwecken in axialer Richtung über die Zwischenwelle und ggf. die Zentralräder 19, 21 verschiebbar sind. Die Tragebenen 66, 67, die Kreisringkδrper 68, 72 und der Scheibenkörper 70 sind ungefähr parallel zueinander und quer zur Längsachse der Zwischenwelle 14 orientiert.The drive web 49 is formed with a disk body 70 which has radially inwardly directed recesses 71 or has an axial bore into which the stepped planet 62 can be inserted from the outside or through which the stepped planet 62 is inserted in the axial direction for assembly can be. The support plane 67 is formed with an annular body 72. The inner diameter of the annular bodies 68, 72 is selected such that they can be displaced in the axial direction via the intermediate shaft and possibly the central wheels 19, 21 for assembly purposes. The support planes 66, 67, the annular bodies 68, 72 and the disk body 70 are oriented approximately parallel to one another and transversely to the longitudinal axis of the intermediate shaft 14.
Die Planeten 60, 61 sind von einem in Fig. 2 gestrichelt dargestellten Planetenbolzen 73 gehalten. Der Planetenbolzen 73 stützt sich über axiale Bohrungen der Kreisringkörper 68, 72 ab. Der Stufenplanet 62 ist drehbar gegenüber den Kreisringkörpern 68, 72 gelagert. Hierbei kann zwischen den Planeten 60, 61 und dem Planetenbolzen 73 oder aber zwischen Planetenbolzen 73 und den Kreisringkörpern 68, 72 eine Gleitlagerung oder eine Wälzlagerung vorgesehen sein. Bei einer axialen Verschieblichkeit des Stufenplaneten 62 gegenüber dem Planetenbolzen 73 oder der gesamten Einheit Stufenplanet 62 mit Planetenbolzen 73 gegenüber den Kreisringkörpern 68, 72 sind zwischen einander zugewandten Stirnflächen des ersten Planeten 60 und des Kreisringkörpers 72 sowie des zweiten Planeten 61 und Kreisringkörper 68 Axiallager oder Anlaufscheiben 74, 75 zwischengeschaltet. Die AnlaufScheiben 74, 75 sind vorzugsweise aus mindestens einem der Materialien Stahl, Messing oder Bronze gefertigt. Diese können eben oder mit beliebiger Kontur, beispielsweise mit Taschen zur Aufnahme eines Schmiermittels, ausgebildet sein. Die AnlaufScheiben 74, 75 sind separat von den umliegenden Bauteilen oder einstückig mit diesen, beispielsweise als Vorsprung eines Planeten oder des Kreisringkörpers 68, 72 ausgebildet. Der Antriebssteg 49 ist ein- oder mehrstückig mit der Zwischenwelle 14 ausgebildet. Vorzugsweise ist der Antriebssteg 49 mit der Zwischenwelle 14 verschweißt (abweichend zu Fig. 2) . Die Zentralräder 19, 21 und die Planeten 60, 61 sind schrägverzahnt. Der Schrägungswinkel des Zentralrades 19 sowie des zweiten Planeten 61 beträgt ß2, während der Schrägungswinkel des Zentralrades 21 sowie des ersten Planeten 60 ßi beträgt. Die spitzen Winkel ßi und ß2 sind für die Planeten 60, 61 gemäß der Zeichnung Fig. 2 vorzugsweise in Richtung des Variators 99 geöffnet. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser Di des ersten Planeten 60 größer als der Durchmesser D2 des zweiten Planeten 61. Der Schrägungswinkel ßi ist kleiner als der Schrägungswinkel ß2.The planets 60, 61 are held by a planet bolt 73 shown in dashed lines in FIG. 2. The planet pin 73 is supported on the axial bores of the annular bodies 68, 72. The step planet 62 is rotatably supported relative to the annular bodies 68, 72. In this case, a plain bearing or a roller bearing can be provided between the planet 60, 61 and the planet pin 73 or between the planet pin 73 and the annular bodies 68, 72. If the stepped planet 62 is axially displaceable with respect to the planet pin 73 or the entire stepped planet 62 with planet pin 73 with respect to the annular bodies 68, 72, axial bearings or thrust washers are located between facing end faces of the first planet 60 and the annular body 72 and the second planet 61 and the annular body 68 74, 75 interposed. The thrust washers 74, 75 are preferably made of at least one of the materials steel, brass or bronze. These can be flat or with any contour, for example with pockets for receiving a lubricant. The thrust washers 74, 75 are formed separately from or in one piece with the surrounding components, for example as a projection of a planet or the annular body 68, 72. The drive web 49 is formed in one or more pieces with the intermediate shaft 14. The drive web 49 is preferably welded to the intermediate shaft 14 (deviating from FIG. 2). The central wheels 19, 21 and the planets 60, 61 are helically toothed. The helix angle of the central wheel 19 and the second planet 61 is β 2 , while the helix angle of the central wheel 21 and the first planet 60 is 60 β. The acute angle ß SSI and 2 are for the planetary 60, 61 in the drawing Fig. 2 is preferably opened in the direction of the variator 99th According to the illustrated embodiment, the diameter Di is the first planetary 60 larger than the diameter D 2 of the second planetary 61. The helix angle is smaller than the helix angle ßi ß. 2
Die Schrägungswinkel ßi, ß2 liegen vorzugsweise im Bereich zwischen 10° und 24°. Für eine überschlagsmäßige Bestimmung der Schrägungswinkel gilt folgende Beziehung: tan(ß2)/tan(ßx)= D2/Dι,The helix angles ßi, ß 2 are preferably in the range between 10 ° and 24 °. The following relationship applies for a rough determination of the helix angle: tan (ß 2 ) / tan (ß x ) = D 2 / Dι,
wobei als bevorzugter Wertebereich für die Schrägungswinkel gilt: tan(ß2)/tan(ß1)=l,05... 1,30.The preferred range of values for the helix angle is: tan (ß 2 ) / tan (ß 1 ) = 1.05 ... 1.30.
Gemäß Fig. 3 sind der Kreisringkörper 68 und der Scheibenkörper 70 radial außenliegend über eine zylinderförmige Mantelfläche 76 verbunden. In die Mantelfläche 76 sind im Bereich der Ausnehmungen 71 aus dem Scheibenkörper 70 Ausnehmungen 77 aus der Mantelfläche 76 eingebracht, welche sich vollständig zwischen dem Scheibenkörper 70 und dem Kreisringkδrper 68 in axialer Richtung erstrecken oder beabstandet von dem Kreisringkörper 68 (vgl. Fig. 3) enden. Gemäß Fig. 3 ist eine Ausnehmung 77 mit halbkreisförmiger Kontur gewählt. Zwischen dem Scheibenkörper 70 und dem Kreisringkörper 72 kämmt der erste Planet 60 mit dem Nebenplaneten 46, wobei der erste Planet 60 und der Nebenplanet 46 in Umfangrichtung ungefähr derart nebeneinanderliegend angeordnet sind, dass der Nebenplanet 46 radial (geringfügig) weiter von der Zwischenwelle 14 beabstandet ist als der erste Planet 60. Der Nebenplanet 46 stützt sich über einen Planetenbolzen 78 ab, welcher wiederum gegenüber dem Kreisringkörper 72, dem Scheibenkörper 70 und/oder dem Kreisringkörper 68 abgestützt ist, wobei ein Drehfreiheitsgrad des Nebenplaneten 46 um die Längsachse des Planetenbolzens 78, beispielsweise mittels eines Wälzlagers oder eines Gleitlagers, gewährleistet ist. In dem sich zwischen derartigen Paaren aus Planet 60 und Nebenplanet 46 ergebenden Zwischenraum sind radial außenliegend Verbindungsstege 79 angeordnet, welche fest den Sc eibenkόr- per 70 mit dem Kreisringkörper 72 verbinden. Mit dem Kreis- ringkδrper 68, dem Ansatz 69, dem Scheibenkörper 70, dem Kreisringkörper 72, der Mantelfläche 76 und den Verbindungsstegen 79 ist ein- oder mehrstückig ein als starres und möglichst steifes Bauteil ausgebildeter Träger 80 geschaffen.According to FIG. 3, the circular ring body 68 and the disk body 70 are connected radially on the outside via a cylindrical outer surface 76. In the area of the recesses 71 in the area of the recesses 71 from the disk body 70 there are recesses 77 from the jacket surface 76 which extend completely between the disk body 70 and the circular ring body 68 in the axial direction or at a distance from the circular ring body 68 (cf. FIG. 3). end up. 3, a recess 77 is selected with a semicircular contour. The first planet 60 meshes with the secondary planet 46 between the disk body 70 and the annular body 72, the first planet 60 and the secondary planet 46 being arranged approximately adjacent to one another in the circumferential direction in such a way that the secondary planet 46 is spaced radially (slightly) further from the intermediate shaft 14 as the first planet 60. The secondary planet 46 is supported by a planet pin 78, which in turn is supported in relation to the annular body 72, the disk body 70 and / or the annular body 68, with a degree of freedom of rotation of the secondary planet 46 about the longitudinal axis of the planet pin 78, for example by means of a roller bearing or a plain bearing. In the space between such pairs of planet 60 and secondary planet 46, connecting webs 79 are arranged radially on the outside, which firmly connect the disk body 70 to the annular body 72. With the circular ring body 68, the extension 69, the disk body 70, the circular ring body 72, the lateral surface 76 and the connecting webs 79, a support 80 designed as a rigid and as rigid as possible component is created in one or more pieces.
Dadurch, dass - abweichend zu der Druckschrift DE 101 21 042 Cl - die weite Ebene 64 zwischen der ersten Ebene 63 und dem Variator 99 angeordnet ist, kann das äußere Zentralrad 20 a- xial kürzer gebaut sein. Hierdurch verringert sich die Trägheit des äußeren Zentralrades 20. Die Hebelarme der an dem äußeren Zentralrad 20 wirkenden Verzahnungskräfte werden geringer.The fact that - in contrast to the document DE 101 21 042 Cl - the wide plane 64 is arranged between the first plane 63 and the variator 99, the outer central wheel 20 can be made axially shorter. This reduces the inertia of the outer central wheel 20. The lever arms of the toothing forces acting on the outer central wheel 20 become smaller.
Die Gefahr eines Verkippens des äußeren Zentralrades wird ebenfalls verringert.The risk of the outer central wheel tipping is also reduced.
Der Kreisringkörper 68 ist hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt, insbesondere durch in axialer Richtung wirkende Anpresskräfte zwischen Torusscheibe 15a und Roller. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Trägers 80 werden die hierdurch hervorgerufenen Deformationen des Trägers 80 gering gehalten. Dies hat Vorteile für die Beanspruchungen der Bauteile, insbesondere des Kontaktbereiches zwischen der Torusscheibe 15a und dem Kreisringkörper 68, deren Verschleiß und Ermüdung gering gehalten wird, wodurch die Lebensdauer des Getriebes erhöht ist. Eine derart steife Ausbildung wird vorzugsweise durch eine möglichst gleichmäßige Materialverteilung im Bereich der Mantelfläche 76 erreicht, wobei die Größe der Ausnehmungen 77 möglichst gering gehalten ist.The circular ring body 68 is exposed to high mechanical stresses, in particular by those acting in the axial direction Contact forces between torus disc 15a and roller. The inventive design of the carrier 80 keeps the deformations of the carrier 80 caused thereby low. This has advantages for the stresses on the components, in particular the contact area between the toroidal disc 15a and the annular body 68, the wear and fatigue of which are kept low, as a result of which the service life of the transmission is increased. Such a rigid design is preferably achieved by distributing the material as uniformly as possible in the area of the lateral surface 76, the size of the recesses 77 being kept as small as possible.
Für das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel lässt sich der Stufenplanet 62 aus radialer Richtung bzw. schräg von o- ben in die Ausnehmung 77 einsetzen. Die Ausnehmung 77 verfügt vorzugsweise über einen großen Radius, um Kerbspannungen niedrig zu halten. Wird der Stufenplanet 62 und ggf. der Nebenplanet 46 in axialer Richtung von der dem Variator 99 abgewandten Seite montiert, so können die Ausnehmungen 77 vollständig entfallen. Für eine derartige Montage ist es vorteilhaft, wenn der Kreisringkörper 62 über eine lösbare Verbindung mit weiteren Bauteilen des Trägers 80 verbunden ist.For the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the stepped planet 62 can be inserted into the recess 77 from the radial direction or obliquely from above. The recess 77 preferably has a large radius in order to keep notch stresses low. If the stepped planet 62 and possibly the secondary planet 46 are mounted in the axial direction from the side facing away from the variator 99, the recesses 77 can be completely omitted. For such an assembly, it is advantageous if the circular ring body 62 is connected to further components of the carrier 80 via a detachable connection.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn die Mantelfläche 76 teilkonusförmig ausgebildet ist, wobei sich der Konus in Richtung des Variators 99 öffnet. Für den Fall, dass sich der Nebenplanet 46 (abweichend zur Fig. 3) gegenüber dem Kreisringkörper 68 und dem Kreisringkörper 72 abstützt, kann die mittlere Tragebene 65 mit dem Scheibenkörper 70 entfallen, wobei sich in diesem Fall zumindest einer der Kreisringkörper 68, 72 drehfest gegenüber der Zwischenwelle 14 abstützen muss. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ergibt sich eine erhöhte Lebensdauer. Es kommt zu einer verringerten Neigung zur Pitting-Bildung, zu einer verringerten Neigung zu einem Fressen oder zu anderen Ausfallerscheinungen. Die Drehmomentkapa- zität des Variators 99 und damit des Getriebes kann erhöht werden. In Folge der geringeren Deformationen ergibt sich unter Umständen ein geringerer Ölbedarf in der hydraulischen Anpressvorrichtung bei einer Druckerhδhung. Weiterhin ist eine höhere Steifigkeit und Festigkeit des Trägers 80 bei geringerem Gewicht sowie geringerer Trägheit gewährleistet. Gegenüber einreihigen Planetensätzen ist eine Reduzierung der Standgetriebeübersetzung bei vergleichbaren Drehzahlen an den Planeten sowie bei vergleichbarem Bauraum möglich. Die vorgenannte Erhöhung der Standgetriebeübersetzung bewirkt eine Erhöhung des Abtriebsmomentes .A particularly advantageous embodiment of the invention results if the lateral surface 76 is partially conical, the cone opening in the direction of the variator 99. In the event that the secondary planet 46 (in contrast to FIG. 3) is supported with respect to the toroidal body 68 and the toroidal body 72, the central supporting plane 65 with the disc body 70 can be omitted, in which case at least one of the toroidal bodies 68, 72 is rotationally fixed must support against the intermediate shaft 14. The configuration according to the invention results in an increased service life. There is a reduced tendency to pitting, a reduced tendency to seizure or other signs of failure. The torque capacity of the variator 99 and thus of the transmission can be increased. As a result of the lower deformations, there may be a lower oil requirement in the hydraulic pressing device when the pressure is increased. Furthermore, a higher rigidity and strength of the carrier 80 is ensured with a lower weight and a lower inertia. Compared to single-row planetary gears, it is possible to reduce the stationary gear ratio at comparable speeds on the planet and with a comparable installation space. The aforementioned increase in stationary gear ratio causes an increase in the output torque.
Bei dem in den Figuren 4 bis 7 dargestellten Ausführungsbei- spiel des Trägers 80 ist der Außendurchmesser des die mittlere Tragebene bildenden Scheibenkörpers 70 mit kleinerem Durchmesser ausgebildet als die Kreisringkörper 68, 72. Die Verbindungsstege 76, 79 sind in diesem Fall konusförmig ausgebildet . In the embodiment of the carrier 80 shown in FIGS. 4 to 7, the outer diameter of the disk body 70 forming the middle supporting plane is designed with a smaller diameter than the circular ring bodies 68, 72. In this case, the connecting webs 76, 79 are conical.

Claims

Patentansprüche claims
1. Toroidgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem stufenlosen Variator (99) und einem mehrreihigen Planetensatz (13) , welcher mindestens einen Stufenplaneten (62) besitzt, bei dem zwei Planeten (60, 61) antriebsfest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Planet (60) eine Schrägverzahnung mit einem Schrägungswinkel ßx aufweist, ein zweiter Planet (61) eine Schrägverzahnung mit einem Schrägungswinkel ß2 aufweist und die Schrägungswinkel ßi, ß2 derart vorgegeben sind, dass sich die auf den ersten Planeten (60) sowie den zweiten Planeten (61) in Axialrichtung wirkenden Kräfte ungefähr aufheben.1. Toroidal transmission for a motor vehicle with a continuously variable variator (99) and a multi-row planetary gear set (13), which has at least one stepped planet (62), in which two planets (60, 61) are connected to one another in a drive-proof manner, characterized in that a first Planet (60) has a helical toothing with a helix angle ß x , a second planet (61) has a helical toothing with a helix angle ß 2 and the helix angle ßi, ß 2 are specified such that the on the first planet (60) and the approximately cancel the second planet (61) acting in the axial direction.
2. Toroidgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus den Tangensfunktionen der Schrägungswinkel ß2 und ß ungefähr dem Quotienten aus den Durchmessern der Planeten D2 und Dx entspricht .2. Toroidal gear according to claim 1, characterized in that the quotient from the tangent functions of the helix angle ß 2 and ß corresponds approximately to the quotient from the diameters of the planets D 2 and D x .
3. Toroidgetriebe nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient der Schrägungswinkel ß2 / ßi bzw. der Durchmesser D2 / Di im Bereich zwischen 1,05 und 1,30 liegt. 3. Toroidal gear according to claim 2, characterized in that the quotient of the helix angle ß 2 / ßi or the diameter D 2 / Di is in the range between 1.05 and 1.30.
4. Toroidgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schrägungswinkel ßx und/oder ß2 zwischen 10° und 24° beträgt .4. Toroidal transmission according to one of the preceding claims, characterized in that a helix angle ß x and / or ß 2 is between 10 ° and 24 °.
5. Toroidgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planet (61) des Stufenplaneten (62) ausschließlich radial innen mit einem Sonnenrad (inneres Zentralrad 19) kämmt und der erste Planet (60) radial innenliegend mit einem anderen Sonnenrad (inneres Zentralrad 21) kämmt sowie radial außenliegend mit einem weiteren Getriebeelement .5. Toroidal transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the second planet (61) of the stepped planet (62) meshes exclusively radially on the inside with a sun gear (inner central wheel 19) and the first planet (60) on the radially inside with another sun gear ( inner central wheel 21) meshes and radially on the outside with another gear element.
6. Toroidgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Getriebeelement ein weiterer Planet (Nebenplanet 46) ist, welcher mit dem ersten Planeten (60) einen Doppelplaneten bildet.6. Toroidal transmission according to claim 5, characterized in that the further transmission element is a further planet (secondary planet 46), which forms a double planet with the first planet (60).
7. Toroidgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenplanet (62) sowie der weitere Planet (Nebenplanet 46) in einem gemeinsamen Träger (80) gelagert sind.7. Toroidal transmission according to claim 6, characterized in that the stepped planet (62) and the further planet (secondary planet 46) are mounted in a common carrier (80).
8. Toroidgetriebe nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (80) über eine vordere, eine mittlere und eine hintere Tragebene (66, 65 und 67) verfügt, wobei der weitere Planet (Nebenplanet 46) gegenüber der mittleren Tragebene (65) und/oder einer äußeren Tragebene (66; 67) gelagert ist und der Stufenplanet (62) gegenüber der vorderen Tragebene (66) und/oder der hinteren Tragebene (67) gelagert ist.8. Toroidal gear according to claim 7, characterized in that the carrier (80) has a front, a middle and a rear support plane (66, 65 and 67), the further planet (secondary planet 46) relative to the middle support plane (65) and / or an outer support plane (66; 67) is mounted and the step planet (62) is mounted opposite the front support plane (66) and / or the rear support plane (67).
9. Toroidgetriebe nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Tragebene (65) und die an den weiteren Planeten (Nebenplanet 46) angrenzende äußere Tragebene (hintere Tragebene 67) über Verbindungsstege (79) miteinander verbunden sind, welche in Umfangsrichtung zwischen mehreren weiteren Planeten (Nebenplaneten 46) angeordnet sind.9. Toroidal gear according to claim 8, characterized in that the middle support plane (65) and the outer planet (adjoining planet 46) adjoining outer support plane (rear support plane 67) are connected to one another via connecting webs (79), which in the circumferential direction between several others Planets (minor planet 46) are arranged.
10. Toroidgetriebe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Tragebene (65) und die nicht an den weiteren Planeten (Nebenplanet 46) angrenzende äußere Tragebene (vordere Tragebene 66) über Verbindungsbereiche mit zylin- derförmiger oder konusförmiger Mantelfläche (76) miteinander verbunden sind, welche im Bereich der Stufenplaneten (62) ü- ber radiale Ausnehmungen (77) verfügen, welche eine Montage des Stufenplaneten (62) in radialer Richtung ermöglichen.10. Toroidal gear according to claim 8 or 9, characterized in that the middle support plane (65) and the outer support plane (front support plane 66) which is not adjacent to the further planets (secondary planet 46) via connection areas with a cylindrical or conical outer surface (76). are connected to one another, which have radial recesses (77) in the area of the stepped planet (62), which enable the stepped planet (62) to be mounted in the radial direction.
11. Toroidgetriebe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Tragebene (65) und die nicht an den weiteren Planeten angrenzende äußere Tragebene (66) über einen Verbindungsbereich mit zylInderförmiger oder konusförmiger Mantelfläche (76) miteinander verbunden sind und die an den weiteren Planeten (Nebenplanet 46) angrenzende äußere Tragebene (67) separat von weiteren Bauteilen des Trägers (80) ausgebildet ist, so dass eine axiale Montage des Stufenplaneten (62) in dem Träger (80) ermöglicht ist.11. Toroidal gear according to claim 8 or 9, characterized in that the middle support plane (65) and the outer support plane (66) not adjoining the further planets are connected to one another via a connecting region with a cylindrical or conical outer surface (76) and to the Another planet (secondary planet 46) adjacent outer support plane (67) is formed separately from other components of the carrier (80), so that an axial mounting of the stepped planet (62) in the carrier (80) is made possible.
12. Toriodgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Tragebene (67) und der Verbindungssteg (79) einstückig ausgebildet sind.12. Toroidal gear according to one of the preceding claims, characterized in that the outer support plane (67) and the connecting web (79) are formed in one piece.
13. Toriodgetriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Tragebene (67) und der Verbindungssteg (79) aus einem Blech gefertigt sind.13. Toroidal gear according to claim 12, characterized in that the outer supporting plane (67) and the connecting web (79) are made from a sheet metal.
14. Toriodgetriebe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Tragebene (67) und der Verbindungssteg (79) mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Schweißung, mit der mittleren Tragebene (65; Scheibenkorper 70) verbunden sind. 14. Toriod gear according to claim 12 or 13, characterized in that the outer support plane (67) and the connecting web (79) by means of a material connection, in particular a weld, are connected to the central support plane (65; disk body 70).
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