DE10359858A1

DE10359858A1 - Stufenlos einstellbares Getriebe

Info

Publication number: DE10359858A1
Application number: DE10359858A
Authority: DE
Inventors: Ulrich. Dr.-Ing. Rohs; Christoph DRÄGER; Werner Brandwitte
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2005-03-31
Also published as: CN102635671A; JP4914718B2; CN102635671B; JP2007502942A; DE502004012449D1

Abstract

Bei einem stufenlos einstellbaren Getriebe mit wenigstens zwei umlaufenden Getriebegliedern, die über ein umlaufendes Verstellgetriebeglied miteinander wechselwirken, ist der Standbereich eines Lagers für ein Getriebeglied radial innerhalb des Laufbereichs dieses Lagers angeordnet, so dass Bauraum gespart werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein stufenlos einstellbares Getriebe mit wenigstens zwei umlaufenden Getriebegliedern, die über ein umlaufendes Verstellgetriebeglied miteinander wechselwirken.

Derartige, stufenlos einstellbare Getriebe sind beispielsweise aus der EP 0 878 641 A1 als Kegelreibringgetriebe bekannt. Die GB 1 296 827 , US 5,601,509 , US 4,393,964 , DE 197 40 406 A1 oder DE 199 58 073 A1 zeigen diesbezüglich alternative Anordnungen.

All diesen stufenlos einstellbaren Getrieben ist gemein, dass wenigstens eines der Getriebeglieder, vorzugsweise eines der beiden umlaufenden Getriebeglieder, an einem Gehäuse über ein umlaufendes Lager gelagert ist. Insbesondere kommen diesbezüglich Wälzlager zur Anwendung, wobei ohne Weiteres auch Gleitlager dementsprechend genutzt werden können.

Derartige Lager umfassen regelmäßig einen Standbereich, der am Gehäuse befindlich ist und einen Laufbereich, der mit dem entsprechenden Getriebeglied umläuft. Bei Wälzgetrieben sind diese beiden Bereiche in der Regel durch entsprechende Ringe, auf denen die Wälzkörper umlaufen, gebildet, wobei einer der Ringe am Gehäuse und der andere der Ringe an dem Getriebeglied befestigt ist. Auch Gleitlager weisen Flächen bzw. Bereiche auf, die gehäusefest stehen bzw. mit dem jeweils gelagerten Getriebeglied umlaufen.

Es zeigt ist, dass der Bauraum, der für derartige Lager benötigt wird, bei stufenlos einstellbaren Getrieben regelmäßig verhältnismäßig groß ist, damit ausreichende Lagerkräfte aufgebracht werden können. Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, ein stufenlos einstellbares Getriebe konstruktiv derart umzugestalten, dass auch große bzw. leistungsfähige Lager ohne nennenswerte Bauraumvergrößerung untergebracht werden können.

Als Lösung schlägt die Erfindung ein stufenlos einstellbares Getriebe mit wenigsten zwei umlaufenden Getriebegliedern, die über ein umlaufendes Verstellgetriebeglied miteinander wechselwirken, welches stufenlos bezüglich wenigstens eines der beiden umlaufenden Getriebeglieder verlagerbar ist, vor, bei welchem wenigstens eines der Getriebeglieder an einem Gehäuse über ein umlaufendes Lager gelagert ist, welches einerseits einen Standbereich am Gehäuse und andererseits einen Laufbereich an dem entsprechenden Getriebeglied aufweist, und welches sich dadurch auszeichnet, dass der Standbereich einen kleineren Durchmesser als der Laufbereich aufweist.

Diese Anordnung hat insbesondere bei Lagerstellen, bei denen eine Welle nicht durch das Gehäuse geführt wird, den Vorteil, dass der Lagerdurchmesser auf ein Minimum reduziert werden kann, ohne dass die Eigensteifigkeit des entsprechenden Getriebegliedes nachteilig beeinflusst wird. Bei Lagerstellen, an denen eine Welle das Gehäuse durchbricht, ist dieses Minimum naturgemäß durch den Mindestdurchmesser der jeweiligen Welle nach unten begrenzt, wobei die Anordnung dennoch die vorgenannten Vorteile bringt.

Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Standbereich radial innerhalb des Laufbereichs angeordnet ist, sodass der Bauraum für das Lager auf ein Minimum reduziert wird. Hierbei lässt sich der benötigte Bauraum insbesondere auf ein Minimum reduzieren, wenn das Lager radial innerhalb innerhalb von Bereichen des gelagerten Getriebegliedes angeordnet ist. Auf diese Weise wird in axialer Richtung für das Lager kein zusätzlicher Bauraum benötigt. Diese Anordnung ist insbesondere dann ohne Weiteres zu realisieren, wenn das entsprechende Lager eines der beiden umlaufenden Getriebeglieder des stufenlosen Getriebes lagert, da diese Getriebeglieder bei stufenlosen Getriebegliedern regelmäßig sich weit von ihrer Rotationsachse radial entfernende Bereiche aufweisen, in denen das entsprechende Lager ohne weiteres untergebracht werden kann.

In diesem Zusammenhang beziehen sich die Begriffe „radial" und „axial" jeweils auf das bezüglich des erfindungsgemäßen Lagers betrachtete Getriebeglied.

Die Erfindung lässt sich insbesondere dementsprechend einfach hinsichtlich eines Lager, welches radial innerhalb eines Getriebes vorgesehen ist, umsetzen, wenn dieses Getriebeglied ein Kegel ist. Dementsprechend ist die Erfindung insbesondere bei Kegelgetrieben bzw. Kegelreibringgetrieben umsetzbar, bei welchen in der Regel verhältnismäßig große Anpresskräfte – und somit verhältnismäßig große Lager – benötigt werden, um ausreichend hohe Drehmomente unter allen Betriebsbedingungen übertragen zu können.

Vorzugsweise ist das Lager an einem in das entsprechende Getriebeglied kragenden Lagerzapfen des Gehäuses angebracht, sodass die Lagerkräfte unmittelbar und kostengünstig vom Gehäuse aufgenommen werden können.

Die Erfindung eignet sich insbesondere im Zusammenspiel mit Wälzlagern, da hierdurch besonders hohe Lagerkräfte aufgenommen werden können, die durch die entsprechende, erfindungsgemäße Anordnung auch zwischen Lager und Gehäuse vermittelt werden können.

In radialer Hinsicht lässt sich Bauraum sparen, wenn der Standbereich durch das Gehäuse selbst und/oder der Laufbereich durch das entsprechende Getriebeglied ausgebildet ist. Während für ersteres davon auszugehen ist, dass ein Gehäuse hinsichtlich seines Materials nicht unmittelbar als Lauffläche geeignet ist, hat letzteres den Vorteil, dass das Material des Getriebegliedes, welches in der Regel hinsichtlich seiner Lauf- und Reibeigenschaft bereits als Wälzkörper ausgelegt ist, da beispielsweise ein Reibring auf ihm wälzt, entsprechend optimal als Lauffläche für das Lager, insbesondere als Lauffläche für die entsprechenden Wälzkörper, genutzt werden kann.

In der Regel weisen derartige stufenlose Getriebe wenigstens ein Axiallager zur Aufnahme axialer Anpresskräfte wenigstens eines Getriebegliedes auf. Vorzugsweise wird dieses Axiallager auch zur radialen Lagerung eines Antriebs- oder Abtriebsritzels genutzt. In der Regel bringt ein Antriebs- oder Abtriebsritzel nur geringe Radialkräfte auf, die auch von einem Axiallager aufgefangen werden können. Insofern können die für das stufenlos einstellbare Getriebe notwendigen Radiallager in erfindungsgemäßer Weise ausgestaltet werden, wobei auf das Ritzel keine Rücksicht genommen werden braucht. Somit ist es möglich, die Radiallager des stufenlos einstellbaren Getriebes in der Nähe dieses Getriebes oder sogar innerhalb einzelner Getriebeglieder anzuordnen und das Ritzel dennoch betriebssicher und kostengünstig zu lagern. Es versteht sich, dass eine derartige Doppelnutzung eines Axiallagers sowohl zur axialen Verspannung des stufenlosen Getriebes als auch zur Aufnahme von Radialkräften eines Abtriebsritzels auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung bei einem stufenlosen Getriebe vorteilhaft für eine Bauraumreduktion einsetzbar ist.

Das Getriebe kann eine Parksperre aufweisen, die in dem das Getriebe umfassenden Antriebsstrang hinter dem Getriebe bzw. vor einem Abtriebsritzel angeordnet ist. Kumulativ bzw. alternativ kann die Parksperre auf einer Abtriebswelle des Getriebes angeordnet sein. Eine derartige Parksperre kann das Getriebe besonders effektiv vor Stößen, die bei parkenden Fahrzeug auf dieses einwirken, schützen, indem die Abtriebswelle bzw. schon das Abtriebsritzel unmittelbar stillgelegt werden und auf diese Weise ein Stoß das stufenlos einstellbare Getriebe selbst nicht mehr erreicht. Es versteht sich, dass eine derartig angeordnete Parksperre auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung bei Getrieben, insbesondere bei Kraftfahrzeuggetrieben, vorteilhaft ist.

Das von dem Innenlager gelagerte Getriebeglied kann vorzugsweise eine Dichtungsnut aufweisen, in der eine Dichtung angeordnet ist, wobei insbesondere in die Dichtungsnut ein Dichtungsansatz des Gehäuses ragen kann. Hierdurch kann auch bezüglich der Dichtung – und zwar unabhängig von der Ausgestaltung des Lagers – erheblich Bauraum bei einem stufenlos einstellbaren Getriebe gespart werden, da auf diese Weise die Dichtung wenigstens teilweise innerhalb des jeweiligen Getriebegliedes angeordnet ist und ein stufenlos einstellbares Getriebe regelmäßig Getriebeglieder mit großen radialen Abständen von einer Achse des entsprechenden Getriebegliedes aufweist, innerhalb derer eine entsprechende Nut ohne Weiteres vorgesehen sein kann.

Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand anliegender Zeichnung erläutert, in welcher ein erfindungsgemäßes Getriebe dargestellt ist.
Das in der Figur dargestellte Getriebe umfasst einen Eingangskegel 1 und einen Ausgangskegel 2, die über einen Reibring 3 miteinander wechselwirken. Der Ausgangskegel 2 ist über ein als Innenlager 4 bezeichnetes, erfindungsgemäßes Lager sowie ein Radiallager 9 und ein Axiallager 10 gelagert. Der Eingangskegel 1 hingegen ist lediglich über zwei Radiallager 9 und ein Axiallager 10 gelagert, wobei über die Lager 4, 9 und 10 die notwendigen Anpresskräfte zum Verspannen des Reibringes 3 aufgebracht werden.
Es versteht sich, dass auch bei dem Eingangskegel 1 ein erfindungsgemäßes Innenlager, insbesondere am Kegelstumpf zur Anwendung kommen kann.
Das erfindungsgemäße Innenlager 4 umfasst zwei Innenwälzlager 5 und 6, die in einer Ausnehmung 14 des Abtriebskegels 2 angeordnet sind. Die beiden Innenwälzlager 5 und 6 weisen Innenringe 7 und 8 auf, die ihrerseits an dem Gehäuse 11 bzw. auf einem Lagerzapfen 12 des Gehäuses 11, der in die Ausnehmung 14 kragt, befestigt sind. Die Walzen der beiden Innenwälzlager 5 und 6 wälzen kegelseitig auf einem Laufbereich 13 des Abtriebskegels 2, welcher durch einen Teil der Oberfläche der Ausnehmung 14 gebildet wird. Durch diese Anordnung können bei minimalem Durchmesser der Innenwälzlager möglichst große Walzen zur Anwendung kommen.
Vorliegendes Getriebe weist darüber hinaus eine Eingangswelle 15 auf, die über ein Planetengetriebe 16 ein Eingangsdrehmoment auf den Eingangskegel 1 überträgt. Hierbei ist das Planetengetriebe 16 derart ausgestaltet, dass durch eine Synchronisation 17 wahlweise das Sonnenrad des Planetengetriebes 16 bezüglich der Planeten festgelegt werden kann. Durch die hierdurch bedingte Richtungsumkehr wird bei durchlaufenden Planeten ein Rückwärtsgang realisiert, während bei festgelegten Planeten das Getriebe in Vorwärtsrichtung läuft, so dass die Gesamtanordnung äußerst kompakt baut und mit minimalen Verlusten betrieben werden kann, da im Normalbetrieb, also bei einer Vorwärtsbewegung, das Planetengetriebe keine Verluste zu den Gesamtverlusten des Getriebes beiträgt.
Die eingebrachten Drehmomente werden über den Reibring 3 vom Antriebskegel 1 auf den Abtriebskegel 2 übertragen, wobei je nach Lage des Reibringes 3 (es sind in der Figur zwei mögliche Positionen dargestellt) ver schiedene Übersetzungsverhältnisse realisiert werden können. Von dem Abtriebskegel 2 wird das Drehmoment auf eine Anpresseinrichtung 18 übertragen, die ihrerseits drehfest bezüglich einer Abtriebswelle 19 gelagert ist. Auf der Abtriebswelle 19 sitzt ein Differentialritzel 20, welches unmittelbar mit einem Differential 21 eines Fahrzeugantriebs kämmt.
Die Anpresseinrichtung 18 umfasst Wälzkörper 22, die in entsprechenden Bahnen an der Anpresseinrichtung 18 sowie an dem Abtriebskegel 2 laufen, wobei die Bahnen derart gestaltet sind, dass ein erhöhtes Drehmoment die Anpresseinrichtung unter Zuhilfenahme eines Federdruckes durch die Feder 23 als Vorspannung von dem Kegel 2 axial abhebt, so dass der Kegel 2 gegen fester den Reibring 3 gepresst wird, wobei die Lager 4, 9 und 10 diesen variablen Anpresskräften begegnen, wie bereits vorstehend erläutert. Auf diese Weise kann die auf den Reibring 3 wirkende Anpresskraft in Abhängigkeit vom übertragenen Drehmoment gewählt werden, wodurch Verluste bei niedrigen Drehmomenten vermieden und eine ausreichende Anpresskraft bei hohen Drehmomenten gewährleistet werden können.
An sich kann das Axiallager 10 des Abtriebskegels 2 auch erfindungsgemäß als Innenlager 4 ausgestaltet sein. Da in vorliegendem Ausführungsbeispiel das Axiallager 10 des Abtriebskegels auch zur Aufnahme der Radialkräfte des Differentialritzels genutzt wird, ist dieses bei vorliegendem Ausführungsbeispiel jedoch nicht der Fall. Es versteht sich, dass eine derartige Doppelnutzung eines Axiallagers sowohl zur axialen Verspannung des stufenlosen Getriebes als auch zur Aufnahme von Radialkräften eines Abtriebs ritzels auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung bei einem stufenlosen Getriebe vorteilhaft für eine Bauraumreduktion einsetzbar ist. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel ist das Axiallager 10 durch eine Vierpunktlager realisiert, wodurch sich die vorgenannte Aufgabe besonders effektiv umsetzen lässt.
Unmittelbar neben dem Differentialritzel 20 ist kegelseitig eine Parksperre 24 vorgesehen. Diese umfasst ein Ritzel, welches bei völligem Stillstand das Kraftfahrzeuges die Parksperre 24 bezüglich des Gehäuses 11 festlegt. Aufgrund der Lage der Parksperre unmittelbar neben dem Ritzel 20 bzw. bezüglich des Antriebsstranges unmittelbar vor dem Differentialritzel 20 wird das Getriebe besonders effektiv vor Stößen, die bei parkenden Fahrzeug auf dieses einwirken können, geschützt. Insbesondere ist es diesbezüglich vorteilhaft, diese Parksperre 24 bezüglich des Antriebsstranges hinter dem Getriebe anzuordnen.
In dem das Innenlager 4 aufweisenden Kegel ist darüber hinaus im Kegelboden eine Nut 25 vorgesehen, in welche ein entsprechender Ansatz 26 des Gehäuses 11 ragt. Zwischen diesem Ansatz 26 und der Nutoberfläche kann eine Dichtung (nicht dargestellt) angeordnet werden, die einen den Reibring 3 aufnehmenden Raum von der Ausnehmung 14 bzw. von einem die Lager 4, 9 bzw. 10 aufnehmenden Raum dichtend trennt, so dass sich die Fluide des einen Raums, beispielsweise eine Traktionsflüssigkeit für den Reibring, nicht mit den Fluiden des anderen Raums, beispielsweise ein Schmieröl, mischen können.

1: Eingangskegel
2: Ausgangskegel
3: Reibring
4: Innenlager
5: Innenwälzlager
6: Innenwälzlager
7: Innenring
8: Innenring
9: Radiallager
10: Axiallager
11: Gehäuse
12: Lagerzapfen
13: Laufbereich
14: Ausnehmung
15: Eingangswelle
16: Planetengetriebe
17: Synchronisation
18: Anpresseinrichtung
19: Abtriebswelle
20: Differentialritzel
21: Differential
22: Wälzkörper
23: Feder
24: Parksperre
25: Dichtungsnut
26: Dichtungsansatz

Claims

Stufenlos einstellbares Getriebe mit wenigstens zwei umlaufenden Getriebegliedern (1, 2), die über ein umlaufendes Verstellgetriebeglied (3) miteinander wechselwirken, welches stufenlos bezüglich wenigstens eines der beiden umlaufenden Getriebeglieder (1, 2) verlagerbar ist, wobei wenigstens eines der Getriebeglieder (1, 2, 3) an einem Gehäuse (11) über ein umlaufendes Lager (4) gelagert ist, welches einerseits einen Standbereich (7, 8) am Gehäuse (11) und andererseits einen Laufbereich (13) an dem entsprechenden Getriebeglied (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Standbereich (7, 8) einen kleineren Durchmesser als der Laufbereich (13) aufweist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Standbereich (7, 8) radial innerhalb des Laufbereichs (13) angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (4) radial innerhalb von Bereichen des gelagerten Getriebegliedes (2) angeordnet ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das umlaufende Lager (4) eines der beiden umlaufenden Getriebeglieder lagert.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der umlaufenden Getriebeglieder (1, 2) ein Kegel ist.
Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beide umlaufende Getriebeglieder (1, 2) Kegel und das verstellbare Getriebeglied ein Reibring sind.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) einen in das entsprechende Getriebeglied (1, 2) kragenden Lagerzapfen (12) aufweist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (4) ein Wälzlager ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das der Standbereich (7, 8) durch das Gehäuse (11) ausgebildet ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das der Laufbereich (13) durch das entsprechende Getriebeglied (2) ausgebildet ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Axiallager zur Aufnahme axialer Anpresskräfte wenigstens eines Getriebegliedes zur radialen Lagerung eines Antriebs- oder Abtriebsritzels genutzt wird.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Parksperre (24), die in dem das Getriebe umfassenden Antriebsstrang hinter dem Getriebe angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Parksperre vor einem Abtriebsritzel (20) angeordnet ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine Parksperre (24), die auf einer Abtriebswelle (19) des Getriebes angeordnet ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Innenlager (4) gelagerte Getriebeglied (2) eine Dichtungsnut (25) aufweist, in der eine Dichtung angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in die Dichtungsnut (25) ein Dichtungsansatz (26) des Gehäuses ragt.