DE19529600A1 - Stufenloses Getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein stufenloses Getriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1.

Bei stufenlosem Getriebe können zwar Übersetzungen unter 1 : 1 und/oder über 1 : 1 vorgenommen werden, jedoch bedarf es z. B. zum Zweck der Geschwindigkeitserhöhung jeweils einer entsprechenden Steigerung oder Verminderung des Drehmoments bzw. der anliegenden Drehgeschwindigkeit, da mit den bekannten Getrieben lediglich eine Übersetzungsänderung vorgenommen wird, d. h., jeweils eine Erhöhung der z. B. Drehzahl eines Motors notwendig ist, um z. B. höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten zu erreichen und dies nur in vorgegebenen Werten.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein stufenloses Getriebe bereitzustellen, bei dem sowohl eine konstante Drehgeschwindigkeit als auch eine stetige Erhöhung oder Verminderung erreicht werden kann, ohne daß es hierzu einer Drehzahlerhöhung oder Verminderung des Antriebs bedarf.

Diese Aufgabe wird bei einem stufenlosen Getriebe der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Schutzanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 5.

Dadurch, daß das stufenlose Getriebe wenigstens zwei Planetengetriebe aufweist, daß die Planetengetriebe sich gegenseitig beeinflußbar miteinander in Wirkungseingriff stehend ausgestaltet sind, daß wenigstens eines der Planetengetriebe wenigstens eine erste Drehbewegung aufnehmend und umsetzend ausgestaltet ist und daß wenigstens ein mit diesem sich gegenseitig beeinflußbar in Wirkungseingriff stehendes Planetengetriebe wenigstens eine von der ersten unterschiedlich oder gleiche separierte Drehbewegung aufnehmbar ausgestaltet ist, wird erreicht, daß die an das Planetengetriebe gegebene Drehbewegung an z. B. einer Antriebswelle ohne Erhöhung oder Verminderung der Drehgeschwindigkeit weitergegeben wird, wenn die an ein weiteres Planetengetriebe übertragene separierte Drehbewegung ein Verhältnis von 1 : 1 zu der ersten Drehbewegung aufweist.

Weist die separierte und vom zweiten Planetengetriebe aufgenommene Drehbewegung jedoch ein Verhältnis zur ersten Drehbewegung von kleiner 1 : 1 auf, so führt dies zu einer stetigen Erhöhung der Geschwindigkeit der Antriebswelle bei gleichzeitiger Verringerung des Drehmoments, ohne daß hierzu die Geschwindigkeit der die Drehbewegung an das Getriebe abgebenden Welle erhöht werden müßte. Es reicht hierzu vielmehr aus, daß über eine Kupplung eine Drehgeschwindigkeit kleiner 1 : 1 auf das mit dem Gehäuse des zweiten Planetengetriebes in wirkungseingriffstehende Außengehäuses übertragen wird.

Wird eine separate Drehbewegung größer als 1:1 an das mit dem zweiten Planetengetriebe in Wirkungseingriff stehende Außengehäuse abgegeben, so kommt es zu einer steten Verringerung der Drehbewegung der Antriebswelle bei gleichzeitiger stetiger Erhöhung des Drehmomentes und auch dies, ohne daß eine geringere Drehgeschwindigkeit über die Eingangswelle (8) an das Getriebe herangeführt werden müßte die zuvor beschriebenen Effekte werden vielmehr durch die konstruktive Ausgestaltung des stufenlosen Getriebes, d. h., die gegenseitige Beeinflussung der Planetengetriebe erreicht.

Das erfindungsgemäße Getriebe ermöglicht daher eine stufenlose stetige Erhöhung oder Verminderung der Geschwindigkeit, ohne daß es hierzu eines erhöhten Kraftaufwandes bzw. Drehmomentes der die Drehbewegung liefernden Welle bedarf.

Ist dem stufenlosen Getriebe ein weiteres bzw. zweites stufenloses Getriebe nachgeschaltet oder eine Vielzahl von stufenlosen Getrieben, so ermöglicht dies eine besonders feine Abstimmung der Geschwindigkeitserhöhung oder Verminderung.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Getriebes schematisch dargestellt, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Getriebes mit vorgelagerter Kupplung im Längsschnitt und

Fig. 2 eine schematische Darstellung zweier hintereinander angeordneter erfindungsgemäßer Getriebe mit Kupplung im Längsschnitt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das erfindungsgemäße Getriebe (1) zwei eine gleiche Übersetzung aufweisendes Planetengetriebe (2, 3) auf.

Durch einen hier nicht dargestellten Antrieb wird eine Welle (4) zu einer Drehbewegung um ihre Längsachse (5) veranlaßt, so daß sich diese Drehbewegung auf ein einstückig mit der Welle (4) ausgestaltetes und einen Teil des Planetengetriebes (2) bildendes Gehäuse (5) überträgt.

Zwischen dem hier nicht dargestellten Antrieb und dem erfindungsgemäßen Getriebe (1) ist eine mit diesem in Wirkungseingriff zu bringende Kupplung (31) vorgesehen, die die Drehbewegung der Welle (4) auf das Außengehäuse (32) des Getriebes (1) überträgt.

Durch die durch die Welle (4) verursachte Drehbewegung des Gehäuses (5) kommt es zu einer Kreisbewegung des mittels einer Achse (7) im Gehäuse (5) festgelegten Planetenrades (6) um die Längsachse (8) der Welle (4), so daß sich das Planetenrad (6) auf dem Sonnenrad (9) abwälzt.

Das Gehäuse (5) weist, wie ebenfalls aus Fig. 1 ersichtlich, zwei Kammern (10, 11) auf, wobei das Planetenrad (6) und das Sonnenrad (9) in der ersten (10) der beiden Kammern (10, 11) des Gehäuses (5) angeordnet ist.

Der die beiden Kammern (10, 11) trennende Steg (12) weist eine koaxial zur Längsachse (13) der das Sonnenrad (6) festlegenden Achse (7) angeordneten Durchbruch (14) auf, durch den sich eine koaxial zur Längsachse (13) und damit zum Planetenrad (6) und einstückig mit diesem ausgestaltete Welle (15) erstreckt, die an ihrem, dem Planetenrad (6) abgewandten Ende mit Zahnrädern versehen ist und so ein weiteres Planetenrad (16) bildet.

Bei einer entsprechenden Drehbewegung des Gehäuses (5) und der dadurch verursachten Abwälzbewegung des Planetenrades (6) auf dem Sonnenrad (9) kommt es zu einer, zum Planetenrad (6) gleich gerichteten Drehbewegung der auf der Welle (15) angeordneten endständigen Zahnräder, so daß dadurch ein zwischen der mit Zahnrädern versehene Welle (15) und einem weiteren Sonnenrad (17) angeordnetes Planetenrad (18) die Drehbewegung auf das weitere Sonnenrad (17) derart überträgt, daß das weitere Sonnenrad (17) eine, zur mit Zahnrädern versehene Welle (15) entgegengesetzte Lauf- bzw. Drehrichtung aufweist.

Die einstückig mit dem weiteren Sonnenrad (17) ausgestaltete weitere, z. B. dem Antrieb eines Fahrzeugs dienende Welle (19) wird dadurch ebenfalls zu einer Drehbewegung um die Mittelachse (8) veranlaßt, wobei die Antriebswelle (19) durch das zum zweiten Planetengetriebe (3) gehörende Gehäuse (20) hindurchgeführt wird.

Auch dieses Gehäuse weist zwei Kammern (21,22) auf.

In der in Blickrichtung Fig. 1 äußeren Kammer (22) des zum zweiten Planetengetriebes (3) gehörenden Gehäuse (20) ist auf der Welle (19) drehfest ein Sonnenrad (23) angeordnet, das durch die Drehbewegung der Antriebswelle (19) ebenfalls zu einer Drehbewegung veranlaßt wird.

Durch die Kupplung (31) wird bei dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel die Drehbewegung der Welle (8) mittels des Kupplungselementes (33) auf das Außengehäuse (32) im Verhältnis 1:1 übertragen, so daß es zu einer gleichgerichteten Drehbewegung des Außengehäuses (32) kommt. Das zum zweiten Planetengetriebe (3) gehörende Gehäuse (20) ist mit dem Außengehäuse (32) drehfest verbunden, so daß das Gehäuse (20) durch die Drehung des Außengehäuses (32) ebenfalls zu einer Drehbewegung veranlaßt wird und das mittels der Welle (24) im Gehäuse (20) festgelegte Planetenrad (25) und damit auch das damit einstückig ausgebildete zweite Planetenrad (26), relativ betrachtet, stillsteht, d. h., es kommt zu keiner Kraftübertragung zwischen Sonnenrad (23) und Planetenrad (25).

Wird eine andere Übersetzung gewählt, d. h., eine Übersetzung ungleich 1 : 1, so verhält sich das erfindungsgemäße Getriebe anders als zuvor beschrieben.

Bei einer gewünschten Übersetzung kleiner als 1 : 1 wird die Drehbewegung der Welle (4) über das Zahnrad (34) auf das Zahnrad (35) übertragen, so daß es zu einer Drehbewegung der Welle (36) kommt und diese Drehbewegung über das Zahnrad (37) auf das Zahnrad (38) übertragen wird.

Die Drehbewegung des Zahnrades (38) wird mittels eines Kupplungselementes (39) aufgenommen und an das Kupplungsteil (40) weitergegeben, so daß diese Bewegung dann über das Kupplungselement (33) an das Außengehäuse (32) weitergegeben wird.

Durch das gewählte Übersetzungsverhältnis kleiner 1 : 1 dreht sich das Außengehäuse (32) langsamer als die Welle (8) bzw. die, wie zuvor beschrieben, in Drehbewegung versetzte Antriebswelle (19).

Durch die relativ langsame Drehbewegung des Außengehäuses (32) und damit auch des zum zweiten Planetengetriebe (3) gehörenden Gehäuses (20) treibt das sich ebenfalls drehende Sonnenrad (23) das Planetenrad (25) an, d. h., es kommt zu einer entgegengesetzten Drehbewegung des Planetenrades (25) und damit auch des einstückig damit verbundenen weiteren, im zweiten Planetengetriebe (3) angeordneten Planetenrades (26), wobei sich diese Drehbewegung über ein, zwischen dem in der Kammer (21) angeordneten Sonnenrades (27) und dem Planetenrad (26) angeordneten weiteren Planetenrad (28) auf das Sonnenrad (27) überträgt, d. h., durch die schnellere Drehbewegung des Sonnenrades (23) wird ein in der gleichen Kammer mittels einer Achse (24) drehbar angeordnetes Planetenrad (25) derart angetrieben, daß es sich auf dem Sonnenrad (23) abwälzt, d. h., im Bezug auf die Achse (24) zu einer Drehbewegung veranlaßt wird.

Das auf dem Sonnenrad (23) abwälzende Planetenrad (25) ist einstückig mit dem weiteren Planetenrad (26) ausgebildet und mit diesem gemeinsam auf der Achse (24) angeordnet und in Blickrichtung Fig. 1 in der linken Kammer (21) des zweiten Gehäuses (20) plaziert.

Die Drehbewegung des zweiten Planetenrades (26) wird über ein zwischen diesem Planetenrad (26) und einem in dieser Kammer (21) angeordneten Sonnenrades (27) angeordneten weiteren Planetenrad (28) übertragen, so daß sich die Drehbewegung des äußeren Planetenrades (26) des zweiten Planetengetriebes (3) über das Planetenrad (28) auf das in der gleichen Kammer (20) angeordnete Sonnenrad (27) unter Umkehrung der Drehrichtung überträgt.

Das in der in Blickrichtung Fig. 1 linken Kammer (21) des zweiten Planetengetriebes (3) angeordnete Sonnenrad (27) ist einstückig mit einer zwischen den beiden Gehäusen (5, 20) koaxial zur Mittelachse (8) angeordneten Scheibe (29) ausgebildet.

Die Scheibe (29) wiederum ist in einem, das Gehäuse (5) des ersten Planetengetriebes (2) umgreifenden Gehäuse (30) endständig drehfest festgelegt, wobei dieses Gehäuse (30) wiederum einstückig mit dem Sonnenrad (9) des ersten Planetengetriebes (2) ausgestaltet ist.

Durch diese Ausgestaltung wird die Drehbewegung erneut dem ersten Planetengetriebe (2) zugeführt, so daß es zu einer stetigen Erhöhung der Geschwindigkeit der Antriebswelle (19) kommt.

Wird mittels der Kupplung eine Übersetzung größer als 1 : 1 gewählt, so wird dabei die Drehbewegung der Welle (8) über das Zahnrad (34) auf das Zahnrad (35) übertragen, so daß die Welle (36) zu einer Drehbewegung veranlaßt wird und damit auch das Zahnrad (41), das wiederum die Drehbewegung auf das Kupplungselement (42) überträgt und bei entsprechender anschließender Kupplung des Kupplungsteils (40, 32) zu einer Drehbewegung des Außengehäuses (32) kommt, die größer, d. h., schneller als die Drehbewegung der Welle (8) ist. Durch diese Konstellation bewegt sich nun der Gehäuseteil (20) des zweiten Planetengetriebes zunächst einmal schneller als die Welle (19) und damit das Sonnenrad (23), so daß Energie über das Planetenrad (25) an das Sonnenrad (23) gegeben wird und in die hier zu benötigte Energie über die Planetenräder (26, 28) und das, in der Kammer (21) des zweiten Planätengetriebes angeordnete Sonnenrad (27) sowie das damit einstückig verbundene Gehäuse (29) dem Sonnenrad (9), angeordnet in der Kammer (10) des ersten Planetengetriebes (2) und damit dem die Welle (8) antreibenenden Antrieb entnommen wird, so daß es zu einer stetigen Verlangsamung der Geschwindigkeit bei gleichzeitiger Erhöhung des Drehmomentes kommt.

Das hier zuvor beschriebene Getriebe entsprechend der Fig. 1 kann dabei auch mit einer anders ausgestalteten Kupplung versehen sein, da es sich bei der Ausgestaltung der Kupplung lediglich um ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel handelt und einzig und allein der variable Antrieb des Außengehäuses (32) gewährleistet sein muß.

Wie der Fig. 2 zu entnehmen, ist es darüber hinaus denkbar, dem hier darstellten erfindungsgemäßen Getriebe (1) ein weiteres Getriebe (43) nachzuschalten, so daß sich dadurch die Möglichkeiten der Drehmomentserhöhung oder -verringerung und damit Erhöhung der Geschwindigkeit entsprechend erhöhen, d. h., eine größere Variablität erreicht werden kann.

Zudem ist es ebenso denkbar, zwischen die hintereinander geschalteten Getriebe (1; 43) eine weitere Kupplung (44) anzuordnen, um so zu einer weiteren Erhöhung der Steuermöglichkeiten zu gelangen.

Bezugszeichenliste

1 stufenloses Getriebe
2 Planetengetriebe
3 Planetengetriebe
4 Welle
5 Gehäuse
6 Planetenrad
7 Achse
8 Welle, Eingangswelle, Mittelachse
9 Sonnenrad
10 Kammer
11 Kammer
12 Steg
13 Längsachse
14 Durchbruch
15 Welle
16 Planetenrad
17 Sonnenrad
18 Planetenrad
19 Welle
20 Gehäuse
21 Kammer
22 Kammer
23 Sonnenrad
24 Achse, Welle
25 Planetenrad
26 Planetenrad
27 Sonnenrad
28 Planetenrad
29 Scheibe
30 Gehäuse
31 Kupplung
32 Außengehäuse
33 Kupplungselement
34 Zahnrad
35 Zahnrad
36 Welle
37 Zahnrad
38 Zahnrad
39 Kupplungselement
40 Kupplungsteil
41 Zahnrad
42 Kupplungselement
43 stufenloses Getriebe
44 Kupplung

Claims (5)

1. Stufenloses Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß das stufenlose Getriebe (1; 43) wenigstens zwei Planetengetriebe (2, 3) aufweist, daß die Planetengetriebe (2, 3) sich gegenseitig beeinflußbar miteinander in Wirkungseingriff stehend ausgestaltet sind, daß wenigstens eines der Planetengetriebe (2, 3) wenigstens eine erste Drehbewegung aufnehmend und umsetzend ausgestaltet ist und daß wenigstens ein mit diesem (2) sich gegenseitig beeinflußbar in Wirkungseingriff stehendes Planetengetriebe (3) wenigstens eine von der ersten unterschiedlich oder gleiche separierte Drehbewegung aufnehmbar ausgestaltet ist.

2. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stufenlose Getriebe (1; 43) zwei Planetengetriebe (2, 3) aufweist, daß die Planetengetriebe (2, 3) sich gegenseitig beeinflußbar miteinander in Wirkungseingriff stehend ausgestaltet sind, daß das erste Planetengetriebe (2) über eine Welle (8) eine Drehbewegung auf nehmend und umsetzend sowie an das zweite Planetengetriebe (3) weiterleitend ausgestaltet ist und daß das zweite (3) mit dem ersten (2) sich gegenseitig beeinflußbar in Wirkungseingriff stehende Planetengetriebe (3) eine von der über die Welle (8) an das erste Planetengetriebe (2) übertragene Drehbewegung unterschiedliche oder gleiche separierte Drehbewegung aufnehmbar ausgestaltet ist.

3. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Planetengetriebe (2) die über eine Welle (8) aufgenommene Drehbewegung mittels einer weiteren Welle (19) an das zweite Planetengetriebe (3) weitergebend ausgestaltet ist, daß das zweite Planetengetriebe (3) über ein Gehäuse (20) mit einem die separierte Drehbewegung aufnehmenden Außengehäuse (32) gekoppelt ist, daß das ein Gehäuse (20) aufweisende zweite Planetengetriebe (3) eine separierte Drehbewegung ungleich 1 : 1 zur ersten Drehbewegung über ein, ein Gehäuse (12) des ersten Planetengetriebes (2) umgreifendes Gehäuse (30) an das erste Planetengetriebe (2) übertragend und dessen Drehmoment beeinflussend ausgestaltet ist.

4. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem zweiten Planetengetriebe (3) gekoppelte Außengehäuse (32) mit der die Drehbewegung an das erste Planetengetriebe (2) übertragende Welle (8) über eine Kupplung (31) verbindbar ausgestaltet ist.

5. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem stufenlosen Getriebe (1) wenigstens ein weiteres stufenloses Getriebe (43) nachgeschaltet ist.