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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein stufenloses Reibradgetriebe nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein
derartiges stufenloses Reibradgetriebe weist üblicherweise koaxial zu einer
gemeinsamen Welle angeordnete Eingangs- und Ausgangsscheiben auf,
die paarweise zueinander angeordnet sind und deren Innenflächen toroidförmig ausgestaltet sind
sowie zwischen den Paaren von Eingangs- und Ausgangsscheiben angeordnete Reibräder. Diese Reibräder stehen
sowohl mit den Eingangsscheiben als auch mit den Ausgangsscheiben
in Reibkontakt und übertragen
das ihnen von der Eingangsscheibe übertragene Drehmoment auf die
Ausgangsscheibe durch reibschlüssigen
Kontakt, wobei die Drehzahl der Reibräder um so höher ist je grösser der
Abstand zwischen ihrer Berührungsstelle
mit der Eingangsscheibe und der Drehachse ist. Die Drehzahl der Ausgangsscheiben
hingegen ist um so grösser,
je näher
die Berührungsstelle
zwischen Reibrad und Ausgangsscheibe an der Drehachse liegt. Durch
Verschwenkung der Reibräder
kann demzufolge die Drehzahl der Ausgangsscheibe stufenlos und beliebig
eingestellt werden. Zu diesem Zweck sind die Drehachsen der Reibräder an einem
Träger
gelagert, der über
eine Verschwenkeinrichtung ansteuerbar ist.
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Das
Grundprinzip eines derartigen stufenloses Reibradgetriebes ist bereits
in der
US 2 152 796 , die
im Jahre 1939 veröffentlicht
wurde, beschrieben. Darin sind zwei Paare konkaver Eingangs- und
Ausgangsscheiben vorgesehen, zwischen denen schwenkbar gelagerte
Reibräder
angeordnet sind, so dass ein über
eine Eingangswelle den Eingangs scheiben und den Reibrädern übertragenes
Drehmoment je nach Relativstellung der Reibräder mit einem davon abhängigen Übersetzungsverhältnis über die Ausgangsscheiben,
eine Zahnradstufe und eine Hohlwelle einem Summierungsgetriebe in
Form eines Planetengetriebes zugeführt wird. Der Steg des Planetengetriebes
treibt eine Ausgangswelle, die mit den Antriebsrädern, z. B. eines Kraftfahrzeuges,
verbunden ist. Die Ausgangswelle kann dabei parallel zur und im
Abstand von der Eingangswelle angeordnet sein. Das Ausgangszahnrad
und die beiden Ausgangsscheiben sind drehbar auf einer Hülse gelagert,
die an ihren Enden in Lagerstützen
abgestützt ist.
Die Anordnung der Lagerstützen
zwischen jeweils einer Ein- und Ausgangsscheibe setzt einen genügend grossen
Bauraum zwischen diesen Scheiben voraus.
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Das
Getriebe nach der
US 3 739 658 weist ebenfalls
einen zweizügigen
Variator mit zwei paarweise angeordneten Ein- und Ausgangsscheiben auf,
zwischen denen schwenkbar gelagerte Reibräder angeordnet sind. Bei dieser
Konstruktion ist eine Lagerstütze
vorhanden, die Bestandteil des Gehäuses ist und die räumlich zwischen
den beiden Ausgangsscheiben liegend angeordnet ist. Die von den Ausgangsscheiben
abfliessende Leistung wird über ein
Planetengetriebe, das zudem als Differential wirkt, einer Hohlwelle
zugeleitet. Die Hohlwelle ist mit dem Ausgangszahnrad drehfest verbunden
und wird über
Kugellager in der Lagerstütze
drehbar gehalten.
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Das
Ausgangszahnrad steht mit einem Zahnrad in Antriebsverbindung, das
drehfest am Gehäuse
eines Drehmomentwandlers befestigt ist. Dieser treibt die Ausgangswelle
des Getriebes. Die Anordnung des Drehmomentwandlers am Eingang der Ausgangswelle
bedingt einen relativ grossen Achsabstand zwischen Ein- und Ausgangswelle
des Getriebes. Damit sind die Anwendungsfälle für dieses Getriebe stark eingeschränkt, weil
der erforderliche Einbauraum nicht immer zur Verfügung steht.
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Aus
der
US 4 893 517 ist
ein stufenloses Reibradgetriebe bekannt mit einer Eingangswelle, die
ein Gehäuse
durchsetzt. Das Gehäuse
ist mittels einer Trennwand in zwei Hohlräume unterteilt, in denen jeweils
eine Eingangsscheibe und eine ihr gegenüberliegende Ausgangsscheibe
mit dazwischenliegenden Reibrädern
gelagert sind, wobei sowohl die Eingangsscheibe als auch die Ausgangsscheibe in
den beiden Hohlräumen
auf einer gemeinsamen Achse liegen, zu der die Reibräder zur
Erzielung der gewünschten
Geschwindigkeitsübersetzung
verschwenkt werden können.
Die beiden Paare aus Eingangsscheiben und Ausgangsscheiben sind
spiegelsymmetrisch zueinander in den Hohlräumen derart angeordnet, dass
die beiden Ausgangsscheiben nebeneinander liegen, und zwar zu beiden
Seiten der die beiden Hohlräume
voneinander trennenden Trennwand, in der ein Zahnrad gelagert ist,
welches von den beiden Ausgangsscheiben gemeinsam mit dem Ausgangsdrehmoment
beaufschlagt wird.
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Die
DE 197 32 064 A1 der Anmelderin
beschreibt ein stufenloses Reibradgetriebe, bei dem die Eingangswelle
von einer koaxial dazu angeordneten Drehmomentwelle umgeben ist;
die Eingangswelle erstreckt sich durch das gesamte stufenloses Getriebe
und ist an ihrem Ende mit einer Axialscheibe versehen. Dieser Axialscheibe
ist eine Anpresseinrichtung zugeordnet, welche eine erste Eingangsscheibe einer
Getriebeeinheit in Richtung zu deren zugehörigen Ausgangsscheibe hin beaufschlagt.
Die Eingangsscheibe der zweiten Getriebeeinheit stützt sich über ein
Axiallager an einer zweiten Axialscheibe ab und über ein Radiallager auf der
Eingangswelle.
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Zwischen
den beiden Getriebeeinheiten ist ein topfförmiges Lagerstützglied
vorgesehen, in dem ein von den beiden Ausgangsscheiben der beiden Getriebeeinheiten
beaufschlagtes Zahnrad angeordnet ist, welches mit einem Abtriebszahnrad
einer Ausgangswelle kämmt.
Das Lagerstützglied
bildet zusammen mit einem oberen und einem unteren Rahmenbügel einen
Halterahmen, wobei die Rahmenbügel
obere und untere Querjoche tragen, in denen die Träger für die Reibräder gelagert
sind, die in vorgewählten,
geneigten Ebenen abrollen können, um
so das Drehmoment von der jeweiligen zugehörigen Eingangsscheibe in stufenloser Übersetzung
zur zugehörigen
Ausgangsscheibe der Getriebeeinheit zu übertragen.
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Aus
der
US 4,086,820 ist
ein stufenloses Reibradgetriebe bekannt, welches Träger für die Reibräder aufweist
und diese Träger
in unteren und oberen, knochenförmig
ausgebildeten Querjochen gelagert sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, den Variator und damit das Getriebe
kompakter zu bauen sowie die Biegefestigkeit der Reibradträger zu erhöhen und
damit die Variatorstabilität
zu erhöhen.
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Die
Erfindung löst
die gestellte Aufgabe bei einem gattungsgemässen stufenlosen Reibradgetriebe,
das neben den Merkmalen des Oberbegriffs auch das Merkmal des kennzeichnenden
Teils des Hauptanspruchs aufweist. Vorteilhafte bauliche Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen unter anderem darin,
dass eine kompaktere Bauweise aufgrund niedrigerer Träger erzielt
wird und dass die Träger
biegesteifer ausgeführt
werden können,
wodurch sich geringere Kontaktpunktverschiebungen und geringere
Ausgleichsbewegun gen durch Verformungen erzielen lassen. Ferner
wird eine Tunnelkompatibilität
im Hinblick auf eine Vielzahl von Fahrzeugen ermöglicht, da die bei den bisherigen
Reibradgetrieben auf der Oberseite auftretenden Höcker, die
durch die Querverbindung der Träger
mittels der Joche bedingt sind, entfallen.
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Ein
erfindungsgemäßes Reibradgetriebe kann
vorteilhafterweise sowohl als einzügiges als auch als zweizügiges Reibradgetriebe
ausgebildet sein, wobei letzteres zwei Paare von Eingangs- und Ausgangsscheiben
aufweist. Das erfindungsgemäße Getriebe
kann ebenfalls als einzügiges
Getriebe mit einer Eingangs- und einer Ausgangswelle ausgebildet
sein, aber auch als zweizügiges
Getriebe vorteilhafterweise eine Eingangswelle, eine koaxial dazu angeordnete
Drehmomentwelle und ein Ausgangszahnrad zwischen den beiden Ausgangsscheiben aufweisen.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in
der vorteilhafte Ausführungsbeispiele
dargestellt sind. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf ein stufenloses Reibradgetriebe;
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2 einen
Schnitt durch einen herkömmlichen
Träger
für die
Reibräder
und
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3 einen
Schnitt durch einen erfindungsgemässen Träger.
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Bei
der in 1 dargestellten Draufsicht auf ein stufenloses
Reibradgetriebe sind nur die für
das Verständnis
der Erfindung wesentlichen Bauteile bezeichnet. Die Eingangswelle 1 erstreckt
sich durch das gesamte Getriebe und trägt eine drehfest mit ihr verbundene
Axialscheibe 2, wobei sie über einen Teil ihrer Länge von
einer Drehmomentwelle 25 koaxial umgeben ist. Die Eingangswelle 1 ist
mit einem nicht dargestellten Anfahrelement, z. B. mit einem Drehmomentwandler
oder einer nass laufenden Anfahrkupplung einer Antriebsmaschine
eines Kraftfahrzeuges verbunden. Das stufenloses Reibradgetriebe weist
zwei Getriebeeinheiten auf, die jeweils aus einer Eingangsscheibe
und einer ihr zugeordneten Ausgangsscheibe mit toroidförmiger Oberfläche bestehen.
Die Eingangsscheibe 4 der einen Getriebeeinheit stützt sich über ein
Lager 3 auf einer Axialscheibe 2 ab und ist drehfest,
aber längsverschieblich über eine
Verriegelungseinrichtung (Ball-Spline) 23 auf der Drehmomentwelle 25 gelagert.
Die ihr zugeordnete Ausgangsscheibe 5, die ebenfalls eine
toroidförmige
Oberfläche
aufweist, ist auf einer Buchse angeordnet; die Eingangsscheibe 6 der
zweiten Getriebeeinheit ist ebenfalls drehfest auf der Drehmomentwelle 25 gelagert,
während
die ihr zugeordnete Ausgangsscheibe 7 mit der Buchse fest
verbunden ist, die die Drehmomentwelle umgibt.
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Mit 8 ist
eine Anpresseinrichtung bezeichnet, die rollenförmig ausgestaltet ist und die
zwischen der Eingangsscheibe 6 und einer Scheibe 9 mit
einer Kurvenbahn angeordnet ist, wobei die Scheibe 9 in Axialrichtung
verschiebbar, aber drehfest mit der Eingangswelle 1 verbunden
ist. Mit Hilfe der rollenförmigen
Anpresseinrichtung 8 wird die Eingangsscheibe 6 in
Axialrichtung zur Ausgangsscheibe 7 und die Eingangsscheibe 4 in
Axialrichtung zur Ausgangsscheibe 5 hin beaufschlagt.
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Mit 11 ist
topfförmiges
Lagerstützglied
bezeichnet, welches an seiner Oberseite mit einem Rahmenbügel 22 fest
verbunden, z. B. verschraubt ist und das mittig von der Drehmomentwelle 25 durchsetzt
wird. Das Lagerstützglied 11 ist
zwischen den beiden Getriebeeinheiten angeordnet und trennt diese
voneinander. Das Lagerstützglied 11 sowie
der obere Rahmenbügel 22 und
ein weiterer unterer Rahmenbügel
bilden zusammen eine Halterahmen. Mit 14, 15 sind
Zapfen für
zwei obere Querjoche 12, 13 bezeichnet, in denen
Träger 16, 17 für die Reibräder 18, 19 gelagert
sind. Nicht dargestellt in 1 sind die
unteren Querjoche, in denen ebenfalls Zapfen für die Träger 16, 17 der
Reibräder 18, 19 gelagert
sind.
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In
den beiden Getriebeeinheiten sind jeweils vorzugsweise zwei Reibräder 18, 19 vorgesehen,
die an den schwenkbar angeordneten Trägern 16, 17 befestigt
sind, so dass sie bezüglich
der Längsachse der
Eingangswelle 1 verschwenkt werden können. Die Reibräder 18, 19 stehen
in reibschlüssigem
Kontakt mit den beiden ihnen zugewandten Oberflächen der Eingangsscheiben 4, 6 und
der Ausgangsscheiben 5, 7, wobei die Reibräder jeder
Getriebeeinheit symmetrisch zur Achse der Eingangswelle 1 angeordnet
sind.
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Werden
nun die Reibräder 18, 19 durch
die nicht dargestellte Verschwenkeinrichtung bezüglich der Längsachse der Eingangswelle 1 geneigt,
so verschieben sich die Berührungspunkte
des Umfangs der Reibräder 18, 19 entlang
der toroidförmigen Oberfläche sowohl
der Eingangsscheiben als auch der Ausgangsscheiben, wodurch das Übersetzungsverhält nis zwischen
einer Eingangs- und einer Ausgangsgeschwindigkeit kontinuierlich,
d. h. stufenlos eingestellt werden kann.
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2 zeigt
einen Querschnitt durch einen herkömmlichen Träger 16 für die Reibräder, der
an seiner Oberseite mit einem Lager 20 und an seiner Unterseite
mit einem Lager 21 versehen ist, wobei das obere Lager 20 an
einem Ende 28 des oberen Querjoches 12 gelagert
ist, d. h. eine darin angeordnete Aussparung 29 durchsetzt.
Oberes Querjoch 12 und unteres Querjoch 27 verlaufen
parallel zueinander.
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Zur
Verringerung der Bauhöhe
sind nun, wie in 3 dargestellt, die oberen Enden 28' der oberen Querjoche 12, 13 stufenförmig in
Richtung der unteren Querjoche 27 abgesenkt, während die
unteren Querjoche ihre ursprüngliche
Form beibehalten. Es ist auch möglich,
die Enden der unteren Querjoche 27 stufenförmig anzuheben
in Richtung der oberen Querjoche 12. Man erkennt, dass
dadurch die Bauhöhe
der Träger 16, 17 verkleinert
werden kann. Die Lager 20 der Träger 16, 17 für die Reibräder 18, 19 durchsetzten
weiterhin die in den Enden 28' der oberen Querjoche vorgesehenen
Aussparungen 29' deren
Durchmesser d2 jedoch nunmehr grösser
ist als der Durchmesser d1 der unteren Aussparungen, da auch die
oberen Lager 20 einen grösseren Durchmesser aufweisen
als die unteren Lager 21.
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Bei
einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel
sind entweder ein Ende oder beide Enden des oberen Querjoches 12 und/oder
ein Ende oder beide Enden des unteren Querjoches 27 mit
je einer knochenförmigen
Verdickung 30, 31 versehen, wie es in 4 in
Draufsicht auf ein oberes Querjoch 12 dargestellt ist.
Bei dieser Ausführung
kann die stufenförmige
Ausgestaltung der Querjoche entfallen.
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Diese
grösseren
Lager an der Oberseite der Träger
bieten den Vorteil einer erhöhten
Biegesteifigkeit und damit eine geringere Kontaktpunktverschiebung
der Reibräder
an den ihnen zugeordneten Eingangs- und Ausgangsscheiben und demzufolge
eine geringere Ausgleichsbewegung durch Verformung des Trägers.
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Vorteilhafterweise
weisen die Träger,
d. h. der obere und gegebenenfalls auch der untere Träger 12, 27 Lager
auf, die gegenüber
normalen Trägern
näher an
der Mittelachse des Reibrades liegen, was nur durch eine Vergrößerung der
Lagerdurchmesser bewerkstelligt werden kann.
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Die
oberen und unteren Querjoche bzw. das obere und untere Querjoch
können
zur Realisierung des größeren Lagerdurchmessers
bei gleichem Scheibenabstand an den Enden stufenförmig abgesenkt
sein oder an ihren Enden knochenförmig verdickt sein (4).
Dabei muß im
Speziellen auf der Seite der axial beweglichen Scheiben (d. h. der
Eingangsscheiben) das Joch stärker
als bei den bekannten Reibradgetrieben ausgenommen sein, da das
näher an
der Mittelachse liegende Joch näher
an der toroidförmigen
Kontur der Scheibe liegt. Die Jochform ist vorteilhaft asymmetrisch
in der Mitte ausgenommen (stärker
an der Seite der beweglichen Scheibe, weniger an der Seite der fixierten
Scheibe).
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- 1
- Eingangswelle
- 2
- Axialscheibe
- 3
- Lager
- 4
- Eingangsscheibe
- 5
- Ausgangsscheibe
- 6
- Eingangsscheibe
- 7
- Ausgangsscheibe
- 8
- Anpresseinrichtung
- 9
- Scheibe
mit Kurvenbahn
- 10
- Endflansch
- 11
- Lagerstützglied
- 12
- Querjoch
- 13
- Querjoch
- 14
- Zapfen
- 15
- Zapfen
- 16
- Träger
- 17
- Träger
- 18
- Reibräder
- 19
- Reibräder
- 20
- Lager
- 21
- Lager
- 22
- Rahmenbügel
- 23
- Ball-Spline
- d1,
d2
- Durchmesser
- 25
- Drehmomentwelle
- 26
- Ball-Spline
- 27
- unteres
Querjoch
- 28,
28'
- Ende
des oberen Querjoches
- 29,
29'
- Aussparung
- 30
- Verdickung
- 31
- Verdickung