DE19856501A1 - Getriebe - Google Patents

Abstract

Ein Getriebe umfaßt einen Variator (12) und einen dem Variator (12) nachgeordneten, schaltbaren Wendesatz (20). Der Wendesatz (20) verbindet eine Variatorwelle (14) mit einer Ausgangswelle (24) des Getriebes (10), und zwar in einer ersten Schaltstellung (V) mit einem ersten Übersetzungsverhältnis (ü¶V¶) und in einer zweiten Schaltstellung (R) mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis (ü¶R¶). Der Wendesatz (20) ist schleppmomentfrei, vorzugsweise in Vorgelegebauart, ausgebildet (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit einem Variator und einem dem Variator nachgeordneten, schaltbaren Wendesatz, wobei der Wendesatz eine Variatorwelle mit einer Ausgangswelle des Getriebes verbindet, und zwar in einer ersten Schaltstellung mit einem ersten Übersetzungsverhältnis und in einer zweiten Schaltstellung mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis.

Getriebe der vorstehend genannten Art sind bekannt. Sie werden üblicherweise als "CVT"-Getriebe bezeichnet. Um bei derartigen Getrieben sowohl ein Vorwärts- wie auch ein Rückwärtsfahren zu ermöglichen, muß dem Variator ein Wendesatz, d. h. ein Wendege­ triebe, vor- oder nachgeschaltet werden. Bei herkömmlichen Ge­ trieben dieser Art ist der Wendesatz als Planetensatz ausgebil­ det. Bei Verwendung eines einfachen Planetensatzes kann jedoch bauartbedingt das Übersetzungsverhältnis im Vorwärtsgang und das nach dem Umschalten des Wendesatzes vorhandene Überset­ zungsverhältnis im Rückwärtsgang nicht gleich groß sein. Diese unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse im Wendesatz bei Vorwärtsfahrt einerseits und Rückwärtsfahrt andererseits führen zu erheblichen konstruktiven Problemen im Getriebe.

Es sind auch schon spezielle Ausführungsformen derartiger Ge­ triebe bekannt geworden, die anstelle eines einfachen Planeten­ satzes einen sogenannten Doppelplanetensatz verwenden. In die­ sem Falle ist es möglich, die Übersetzung im Vorwärtsgang gleich groß wie die Übersetzung im Rückwärtsgang auszulegen.

Ein gemeinsamer Nachteil von Planetensätzen und auch von Dop­ pelplanetensätzen ist jedoch, daß die Drehmomentübertragung un­ günstig ist. So ist es bei derartigen Anordnungen bauartbedingt unvermeidbar, daß z. B. bei Vorwärtsfahrt die Schleppleistung der Kupplung für die Rückwärtsfahrt mit übertragen werden muß.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Ge­ triebe der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wen­ desatz schleppmomentfrei ausgebildet ist.

Die Erfindung löst sich somit grundsätzlich von hergebrachten Denkweisen beim Entwurf derartiger Getriebe, indem vom Konzept eines Planetengetriebes oder eines Doppelplanetengetriebes als Wendesatz abgegangen wird. Vielmehr schlägt die Erfindung vor, einen schleppmomentfreien Getriebesatz zu verwenden, vorzugs­ weise einen Satz in Vorgelegebauart.

Die Verwendung derartiger Wendesatzkonzepte hat den Vorteil, daß ein Schleppmoment nicht übertragen werden muß. Ferner hat man hinsichtlich der Wahl der Übersetzungsverhältnisse im Vor­ wärtsgang und im Rückwärtsgang einen höheren Freiheitsgrad, so daß auch weitere Vorteile erzielbar sind, wie noch geschildert werden wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ge­ triebes umfaßt der Wendesatz eine erste Welle mit einem ersten und mit einem zweiten darauf angeordneten Losrad, die mittels einer Schiebemuffe alternativ drehfest mit der ersten Welle verbindbar sind, wobei ferner ein mit der Variatorwelle dreh­ fest verbundenes Ritzel mit dem ersten Losrad kämmt und mit dem zweiten Losrad drehmomentübertragend über eine drehrichtungs­ umkehrende Zwischenstufe verbindbar ist.

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß der gewünschte Wendesatz in Vorgelegebauart auf besonders einfache Weise dargestellt werden kann.

In bevorzugter Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels umfaßt die Schiebemuffe Synchronkupplungen zum drehfesten Verbinden der Losräder mit der ersten Welle.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein besonders sanftes, ins­ besondere synchronisiertes Einschalten des Rückwärtsganges mög­ lich ist.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt die Zwischenstufe eine zweite Welle, die ein erstes und ein zweites Zahnrad drehfest miteinander verbindet, wobei das Ritzel mit dem ersten Zahnrad kämmt und das zweite Zahnrad mit dem zweiten Losrad kämmt.

Auch durch diese Maßnahmen ergibt sich ein Wendesatz in Vor­ gelegebauart von besonders einfachem Aufbau.

Vorzugsweise liegen in diesem Fall die Variatorwelle, die erste Welle und die zweite Welle zueinander parallel und jeweils paarweise in einer gemeinsamen Ebene.

Wie bereits erwähnt wurde, zeichnen sich Ausführungsbeispiele der Erfindung dadurch aus, daß das erste Übersetzungsverhältnis im wesentlichen gleich dem zweiten Übersetzungsverhältnis ist.

Unter "gleich" muß dabei nicht unbedingt der Wert 1,0 verstan­ den werden. Vielmehr wird das angestrebte Ziel im wesentlichen auch dann erreicht, wenn der Quotient der Übersetzungsverhält­ nisse ungefähr gleich 1 ist, beispielsweise zwischen 0,85 und 1,15 liegt.

Diese Einstellung des Übersetzungsverhältnisses kann in beson­ ders bevorzugter Weise im Bereich der Zwischenstufe vorgenommen werden, die dann ebenfalls ein Übersetzungsverhältnis von 1 oder ungefähr von 1, vorzugsweise zwischen 0,85 und 1,15 hat.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Getriebes sind einerseits die Zähnezahlen der Losräder und andererseits die Zähnezahlen der Zahnräder jeweils unter­ einander gleich, wobei das erste Losrad, das erste Zahnrad und das Ritzel denselben ersten Modul und das zweite Losrad sowie das zweite Zahnrad denselben zweiten Modul aufweisen, der vom ersten Modul verschieden ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine besonders kompakte Bauform möglich wird, weil nämlich die beiden Zahnräder der Zwischenstufe trotz gleicher Zähnezahl infolge ihres unter­ schiedlichen Moduls einen unterschiedlichen Durchmesser haben, so daß in der bereits beschriebenen Weise eines der beiden Zahnräder mit dem zweiten Losrad und das andere Zahnrad nur mit dem Ritzel kämmen kann und nicht zugleich mit dem ersten Losrad in Eingriff kommt, obwohl nur zwei Radsatzebenen vorhanden sind.

Schließlich ist besonders bevorzugt, wenn dem Wendesatz eine Kupplung nachgeschaltet ist, deren Ausgang die Ausgangswelle des Getriebes bildet.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der bei­ gefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine äußerst schematisierte Radsatzdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Getrie­ bes;

Fig. 2 eine ebenfalls äußerst schematisierte Seitenansicht des Getriebes gemäß Fig. 1.

In den Figuren bezeichnet 10 insgesamt das Getriebe, das ein­ gangsseitig über einen Variator, d. h. ein stufenlos verstell­ bares Getriebe, verfügt. Variatoren der hier interessierenden Art werden in der Fachwelt auch als "CVT" (continuously varia­ ble transmission) bezeichnet. Variatoren dieser Art sind allge­ mein bekannt und brauchen daher im Rahmen der vorliegenden An­ meldung nicht näher erläutert zu werden.

Der Ausgang des Variators 12 wird durch eine Variatorwelle 14 gebildet, über die Leistung abgegeben wird, wie mit einem Pfeil 16 angedeutet. Auf der Variatorwelle 14 sitzt drehfest ein Rit­ zel 18. Das Ritzel 18 arbeitet mit einem Wendesatz zusammen, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet ist. Der Wen­ desatz 20 hat die Aufgabe, die Drehrichtung am Ausgang des Ge­ triebes 10 umschalten zu können, damit ein mit dem Getriebe 10 ausgestattetes Fahrzeug sowohl vorwärts wie auch rückwärts fah­ ren kann.

Der Ausgang des Getriebes 10 wird durch eine übliche Reibungs­ kupplung 22 gebildet, die auf einer Ausgangswelle 24 des Ge­ triebes 10 sitzt. Dort kann die Leistung abgenommen werden, wie mit einem Pfeil 26 angedeutet.

Der Wendesatz 20 weist ein erstes Losrad 30 auf, das auf einer Zwischenwelle 32 sitzt. Die Zwischenwelle 32 erstreckt sich gleichachsig zur Ausgangswelle 24 und bildet zugleich den Ein­ gang der Kupplung 22. Auf der Zwischenwelle 32 sitzt eine Schiebemuffe 34, mit der das erste Losrad 30 sowie ein zweites Losrad 36 wahlweise drehfest mit der Zwischenwelle 32 verbind­ bar ist. Die Schiebemuffe 34 ist vorzugsweise mit Synchron­ kupplungen versehen, um die drehmomentübertragende Verbindung zur Zwischenwelle 32 synchronisiert herstellen zu können.

Die Zwischenwelle 32 ist mit einem Kupplungsgehäuse 38 der Kupplung 22 verbunden, während eine Kupplungsscheibe 40 mit der Ausgangswelle 24 verbunden ist.

Der Wendesatz 20 verfügt ferner über eine Zwischenstufe 50. Die Zwischenstufe 50 besteht aus einem dritten Losrad 52 und einem vierten Losrad 54, die miteinander drehstarr verbunden sind, da sie auf einer gemeinsamen Hohlwelle 56 sitzen. Die Hohlwelle 56 ist ihrerseits drehbar auf einem raumfesten Bolzen 58 angeord­ net.

Wie man aus den Figuren erkennen kann, kämmt das Ritzel 18 so­ wohl mit dem dritten Losrad 52 wie auch mit dem ersten Losrad 30. Diese drei Zahnräder 18, 52 und 30 müssen daher denselben Modul m₁₈ = m₃₀ = m₅₂ aufweisen.

Das vierte Losrad 54 kämmt hingegen mit dem zweiten Losrad 36, so daß auch diese beiden Zahnräder 54, 36 denselben Modul m₅₄ = m₃₆ haben müssen.

Die Module m₁₈ = m₃₀ = m₅₂ einerseits und m₃₆ = m₅₄ andererseits sind jedoch unterschiedlich groß.

Ferner ist die Anordnung so gewählt, daß die Zähnezahlen nsz des dritten Losrades 52 und n₅₄ des vierten Losrades 54 unter­ einander gleich sind, ebenso wie die Zähnezahlen n₃₀ des ersten Losrades 30 sowie n₃₆ des zweiten Losrades 36.

Im Ergebnis bedeutet dies, daß infolge der unterschiedlichen Moduln das dritte Losrad 52 einen kleineren Durchmesser als das vierte Losrad 54 haben kann, obwohl beide Losräder 52, 54 die­ selbe Zähnezahl n₅₂, n₅₄ aufweisen.

Insbesondere aus der Darstellung gemäß Fig. 2 wird erkennbar, daß auf diese Weise das dritte Losrad 52 nur mit dem Ritzel 18, nicht jedoch mit dem ersten Losrad 30 kämmt, obwohl sich diese drei Zahnräder 18, 30, 52 in derselben Ebene befinden. Das zum dritten Losrad 52 koaxial angeordnete vierte Losrad 54 kann hingegen mit dem zweiten Losrad 36 kämmen, obwohl dieses die­ selbe Zähnezahl n₃₆ wie das zu ihm koaxiale erste Losrad 30 hat.

Beim Wendesatz 20 liegen damit die drei Wellen 14, 24 und 56 sämtlich parallel zueinander, jedoch nur paarweise in einer ge­ meinsamen Ebene.

Im Vorwärtsgang wird bei dem Getriebe 10 die Leistung vom Va­ riator 12 über das Ritzel 18 direkt auf das erste Losrad 30 übertragen und von dort bei in Fig. 1 nach links verschobener Schiebemuffe 34 über die Zwischenwelle 32 auf die Kupplung 22. Im Rückwärtsgang hingegen gelangt die Leistung vom Variator 12 über das Ritzel 18 zunächst auf das dritte Losrad 52, von dort über die Hohlwelle 56 auf das vierte Losrad 54 und von da auf das zweite Losrad 36, das bei in Fig. 1 nach rechts verschobe­ ner Schiebemuffe 34 die Leistung dann über die Zwischenwelle 32 auf die Kupplung 22 weiterleitet.

Da hinsichtlich der Zähnezahlen gilt: n₅₂ = n₅₄ und n₃₀ = n₃₆, ist das Übersetzungsverhältnis ü_V im Vorwärtsgang (V) genauso groß wie das Übersetzungsverhältnis ü_R im Rückwärtsgang (R).

Dabei versteht sich, daß diese Identität nicht unbedingt exakt eingehalten werden muß. So wäre es z. B. auch möglich, mit ge­ ringfügig unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen zu arbei­ ten, beispielsweise ü_V 3,7 und ü_R = 4,2, was einem Quotienten ü_V/ü_R von etwa 0,85 entspricht.

Wesentlich beim Getriebe 10 bzw. dem darin eingesetzten Wende­ satz 20 ist, daß in der jeweils einen Schaltstellung keinerlei Schleppmomente aus dem Drehmomentpfad für die jeweils andere Schaltrichtung mit übertragen werden müssen.

Claims (11)

1. Getriebe mit einem Variator (12) und einem dem Variator (12) nachgeordneten, schaltbaren Wendesatz (20), wobei der Wendesatz (20) eine Variatorwelle (14) mit einer Aus­ gangswelle (24) des Getriebes (10) verbindet, und zwar in einer ersten Schaltstellung (V) mit einem ersten Überset­ zungsverhältnis (ü_V) und in einer zweiten Schaltstellung (R) mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis (ü_R), dadurch gekennzeichnet, daß der Wendesatz (20) schleppmomentfrei ausgebildet ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wendesatz (20) in Vorgelegebauart ausgebildet ist.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wendesatz (20) eine erste Welle (32) mit einem ersten (30) und mit einem zweiten (36) darauf angeordneten Los­ rad umfaßt, die mittels einer Schiebemuffe (34) alterna­ tiv drehfest mit der ersten Welle (32) verbindbar sind, und daß ein mit der Variatorwelle (14) drehfest verbunde­ nes Ritzel (18) mit dem ersten Losrad (32) kämmt und mit dem zweiten Losrad (36) drehmomentübertragend über eine drehrichtungsumkehrende Zwischenstufe (50) verbindbar ist.

4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebemuffe (34) Synchronkupplungen zum drehfesten Ver­ binden der Losräder (32, 36) mit der ersten Welle (32) umfaßt.

5. Getriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstufe (50) eine zweite Welle (56) umfaßt, die ein erstes (52) und ein zweites (54) Zahnrad drehfest miteinander verbindet, daß das Ritzel (18) mit dem ersten Zahnrad (52) kämmt, und daß das zweite Zahnrad (54) mit dem zweiten Losrad (36) kämmt.

6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Variatorwelle (14), die erste Welle (32) und die zweite Welle (56) zueinander parallel und jeweils paarweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.

7. Getriebe, insbesondere nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Übersetzungsverhältnis (ü_V) im wesentlichen gleich dem zweiten Übersetzungsverhältnis (ü_R) ist.

8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient der Übersetzungsverhältnisse (ü_V/ü_R) zwischen 0,85 und 1,15 liegt.

9. Getriebe nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstufe (50) ein Übersetzungsverhältnis zwischen 0,85 und 1,15 hat.

10. Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die Zähnezahlen (n₃₀, n₃₆) der Losräder (30, 36) und andererseits die Zähnezahlen (n₅₂, n₅₄) der Zahnräder (52, 54) jeweils untereinander gleich sind, und daß das erste Losrad (30), das erste Zahnrad (52) und das Ritzel (18) denselben ersten Modul (m₃₀ = m₅₂ = m₁₈) und das zweite Losrad (36) sowie das zweite Zahnrad (54) denselben zwei­ ten Modul (m₃₆ = m₅₄) aufweisen, der vom ersten Modul (m₃₀ = m₅₂ = m₁₈) verschieden ist.

11. Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wendesatz (20) eine Kupplung (22) nachgeschaltet ist, deren Ausgang die Ausgangswelle (24) des Getriebes (10) bildet.