DE60008359T2 - Getriebestruktur - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Getriebebauart wie angegeben durch den Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• Ein solches vergleichbares Getriebe ist generell bekannt, bsp. aus der EP-A-0.736.704. Bei der bekannten Konstruktion wird das Getriebe aus abtrennbaren Komponenten zusammengebaut, unter Einschluss einer primären Riemenscheibe, einer sekundären Riemenscheibe und eines Riemens.
• Die Getriebebauart ist weiterhin bekannt aus der EP-A-0.373.490 und umfasst einen Getriebekasten oder Gehäuse, welches ein stufenlos veränderliches Getriebe umgibt und einhüllt, welches eine Riemen/Riemenscheibe-Baugruppe benutzt, die einen Satz von Riemenscheiben aufweist, welche auf betreffenden Riemenscheibenwellen montiert sind und mit einem endlosen Übersetzungselement für die Übersetzung einer Drehbewegung von einer Riemenscheibe auf die andere versehen sind. Bei der bekannten Konstruktion sind die Riemenscheibenwellen in getrennten und abtrennbaren Teilen des Getriebegehäuses auf beiden Seiten des Übersetzungselements getragen.
• Der Zusammenbau eines Getriebes mit Voreinstellungen, die ein korrektes Ausrichten bei einem stufenlos veränderlichen Getriebe wie bsp. beschrieben in der EP-A-0.291.129 sicherstellen und wie es für einen optimalen Betrieb des Getriebes gefordert wird, erscheint bei den herkömmlichen Kraftfahrzeug-Montagefertigungslinien relativ schwierig. Dies ist einerseits zurückzuführen auf die geforderte Schnelligkeit des Zusammenbaus und eine präzise Montage und individuelle Kalibrierung, die andererseits für jedes Getriebe gefordert wird. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, den Zusammenbau und die Kommerzialisierung eines stufenlos veränderlichen Getriebes zu verbessern. Dies wird gemäss der Erfindung vorteilhaft erreicht mit einer Maßnahme wie definiert durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.
• Mit einer Konstruktion gemäss der Erfindung kann eine Riemen/Riemenscheibenanordnung erhalten werden, die in einer Getriebebauart einfach montiert werden kann ohne einen Kompromiss bezüglich der Qualität der Riemen/Riemenscheibenbaugruppe und die getrennt zusammengebaut werden kann mit einer überlassenen Ausrüstung und durch ein Fachpersonal.
• Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist eine solche Baugruppe mit einer ihren Umfang umgebenden Einrichtung versehen, die an der gemeinsamen Trägerplatte für die Riemenscheiben befestigt ist. Auf diese Art und Weise kann die axiale Baulänge minimal gehalten werden, während die Freiheit bei der Montage der Elemente, die für den Betrieb der Riemen/Riemenscheibenbaugruppe funktionell sind, beibehalten wird. Die umgebende Einrichtung schützt den Riemen und die Nuten der Riemenscheibe vor der Gefahr einer leichten Beschädigung bei der Montage und während der Handhabung. Ein besonders wirksamer Schutz wird erreicht, wenn sich die Einrichtung über die axialen Positionen des Riemens hinaus erstreckt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung durch ein Plattenmaterial verkörpert, insbesondere durch ein synthetisches Plattenmaterial, das auf der Trägerplatte in einer verklammerten (festgeklemmten) Art und Weise montiert ist, sodass ein wirksamer Schutz gegen dazwischen fallende Teile, wie Schraubenmuttern, Unterlegscheiben und Verunreinigungen, erreicht wird, während eine Leichtgewichtkonstruktion beibehalten wird und während gleichzeitig eine wirksame Einrichtung für eine Ölführung realisiert ist, die in der Formgebung für jede Anwendung einfach anpassbar ist.
• Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist darin zu sehen, dass das Getriebe und sein augenscheinliches Verfahren des Zusammenbaus gemäss noch einem weiteren Aspekt dieser Erfindung die Anwendung eines speziellen Gehäuses erlaubt, welches ein Hauptteil darstellt, das nur noch durch ein Deckelteil vervollständigt wird.
• Ein solches Gehäuse vermeidet innere Hydraulikleitungen, die notwendigerweise durch Gehäuseteile hindurchgehen, wie es herkömmlich bei bekannten Getriebebauarten angewandt wird, sodass dadurch die Notwendigkeit für die Anwendung von hydraulischen Abdichtungsmitteln vermieden und das Risiko einer Leckage und das geforderte Ausmaß der Wartung minimiert werden.
• In dem vorstehenden Zusammenhang wird somit eine vorteilhafte Ausführungsform eines Getriebes bsp. dann erhalten, wenn die Baugruppe auch ein Zahnrad für einen Zahneingriff mit einem Eingangsrad trägt, wie es durch die Anwendung gefordert sein kann. Die Trägerplatte ist gemäss der Erfindung vorteilhaft versehen mit einer Öffnung zum Tragen oder zur Aufnahme einer Zwischenwelle.
• Die Trägerplatte gemäss der Erfindung kann als ein Gehäuseteil, vorzugsweise als ein Deckelteil, hergestellt sein. Bei einer speziellen Ausführungsform, die gemäss der Erfindung bevorzugt wird, wird die Trägerplatte für eine Einfügung in ein Getriebegehäuse hergestellt. Gemäss der Erfindung wird das Gehäuse mit einer Trägereinrichtung zur Aufnahme der Trägerplatte hergestellt. Es ist wenigstens eine sogenannte Trägereinrichtung als ein sogenanntes selbstverlierendes Gussteil oder eine plastische Verformungsfelge vorgesehen, die wenigstens teil weise hauptsächlich parallel zu der vorherrschenden Erstreckungsrichtung der Trägerplatte und quer zu den örtlichen Gehäusewänden verläuft.
• Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles weiter erläutert, bei welchem
• 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Konstantdrehzahlgenerator zur Verwendung in der Umgebung einer Flugelektronik zeigt.
• Der in 1 gezeigte elektrische Generator besteht aus einem Gehäuse 1, welches ein stufenlos veränderliches Getriebe umgibt, das generell mit 2 bezeichnet ist und einen für sich bekannten Riemen/Riemenscheibenantrieb benutzt, einer Niedrigdruckpumpe 4, einer Hochdruckpumpe 6, einem generell mit 8 bezeichneten Generator und einem Ölsystem, das in dem gesamten Gehäuse 1 untergebracht ist.
• Das Getriebe 2 verwendet einen Metallriemen 3 und ermöglicht die veränderliche Drehzahl einer Eingangswelle 10, die einen Antrieb von einer Spule bsp. einer Gasturbinenmaschine oder eine Windmühle erfährt, um zu einer nahezu konstanten Drehzahl umgewandelt zu werden, sodass der Generator 8 mit einer nahezu konstanten Drehzahl betrieben werden kann. Um dies zu erreichen trägt eine erste Welle 35 des Riemenantriebsmechanismus einen Flansch 14, der eine geneigte Oberfläche 16 definiert, gegen welche ein Antriebsriemen 3 aufliegt. Die Welle 35 trägt auch einen koaxial angeordneten beweglichen Flansch 20, der mit der Welle 35 über einen Keilabschnitt (nicht gezeigt) antriebsmäßig verbunden ist. Der bewegliche Flansch 20 definiert eine weitere geneigte Oberfläche 25, die gegen die Oberfläche 16 ausgerichtet ist, wobei diese Oberfläche einen V-förmigen Kanal definiert, dessen Breite durch eine Veränderung der axialen Position des Flan sches 20 in Bezug auf den feststehenden Flansch 14 verändert werden kann. Der Flansch 20 hat eine kreisförmig symmetrische Wand 24, die gegen ein generell topfförmiges Element 26 verläuft und damit zusammenwirkt, welches auf der Welle 35 getragen ist, um dazwischen eine erste Hydraulikkammer 28 auszubilden, die über einen Steuerkanal (nicht gezeigt) mit einem zugeordneten Steuerventil einen Anschluss an eine Fiuidströmung hat. Gleichartig sind ein feststehender Flansch 30 und ein beweglicher Flansch 32 mit einer zweiten Welle 36 verbunden und stehen in Verbindung mit einer zweiten hydraulischen Steuerkammer 34. Ein Stahlsegmentriemen mit einem Querschnitt in der Ausbildung eines Trapezes, bei dem die äußerste Fläche breiter ist als die innerste Fläche, wird zur Verbindung der ersten und zweiten veränderlichen Übersetzungsriemenscheiben benutzt, die zwischen den Paaren der feststehenden und beweglichen Flanschen 14, 20; 30, 32 ausgebildet sind, um die Flansche 14, 20; 30, 32 antriebsmäßig zu verbinden. Die Welle 35 ist über ein Untersetzungsrad in einer verzahnten Antriebsverbindung mit der Eingangswelle 10, und die Welle 36 ist mit dem Generator 8 über ein Mehrfach-Übersetzungsgetriebe 40, 41, 42, 43 verbunden.
• Die Position jedes beweglichen Flansches 20; 32 in Bezug auf den zugeordneten feststehenden Flansch 14; 30 wird durch die hydraulischen Stellglieder gesteuert, die durch jeden beweglichen Flansch 20; 32 und seine zugeordneten Hydraulikkammern 28, 34 ausgebildet sind. Da der verbindende Riemen 3 eine fixe Breite aufweist, wird mit einer enger zusammen kommenden Bewegung der Flansche 14, 20; 30, 32 der Riemen 3 dazu gezwungen, eine Bahn mit einem vergrößerten radialen Abstand zu verfolgen. Der verbindende Riemen 3 hat eine fixe Länge, sodass wenn ein beweglicher Flansch 20; 32 gegen seinen zugeordneten feststehenden Flansch 14; 30 bewegt wird, der andere bewegliche Flansch 32; 20 sich folglich von seinem zugeordneten feststehenden Flansch 30; 14 wegbewegen muss, damit die Bahn von einem willkürlichen Startpunkt aus um eine der beiden Riemenscheiben herum zu der zweiten Riemenscheibe, um die zweite Riemenscheibe herum und zurück zu dem fixierten willkürlichen Startpunkt auf einem konstanten Abstand beizubehalten.
• Bei einem solchen Riemenscheibensystem ist es wichtig, dass die Position der Flansche gut gesteuert bzw. geregelt werden kann. Es ist ebenso wichtig, dass die auf den Riemen ausgeübte Druckkraft gut gesteuert bzw. geregelt werden kann, da sich der Verschleiß des Riemens mit der Druckkraft erhöht, während ein Riemenschlupf sowohl den Riemen wie auch die Riemenscheiben bestätigt. Es sind daher ein Steuer- bzw. Regelsystem, eine elektrische Steuer- bzw. Regeleinrichtung (nicht gezeigt), welche die hydraulische Steuer- bzw. Regeleinrichtung 28 und 34 koordiniert und steuert, und drei Hydraulikpumpen (nicht gezeigt) vorgesehen zum Steuern bzw. Regeln sowohl der Antriebsübersetzung wie auch der Druckbelastung, die auf den Riemen ausgeübt wird.
• Die Baugruppe aus einem Riemenscheibensatz und einem Riemen bildet ein stufenlos veränderliches Getriebe. Nachfolgend wird die Baugruppe aus der ersten und zweiten Riemenscheibe, den Strukturen, welche die Hydraulikkammern 34 und 28 ausbilden, den Lagern 17, 18, 19, den Schrauben 21, welche diese Elemente mit den betreffenden Riemenscheibenwellen 36, 35 verschrauben, und dem zwischen den besagten Riemenscheiben montierten Riemen 3 generell als Variatorstruktur angegeben. In der Kombination mit der besagten Steuer- bzw. Regeleinrichtung zum Steuern bzw. Regeln der veränderlichen Funktion des Übersetzungsverhältnisses hat die elektro-hydraulische Steuerung bzw. Regelung die Bedeutung, dass die Variatorstruktur in diesem Fall als Variator angegeben wird. Die Variatorstruktur ist an einer Variatorgrundplatte 22 montiert, die in das Gehäuse 1 eingefügt und an diesem fixiert ist, wobei die Variatorstruktur darauf montiert ist. An der axial gegenüberliegenden Seite ist die Variatorstruktur durch eine zweite Variatorträgerplatte 23 abgestützt, welche die betreffenden Wellen 35 und 36 gleichartig durch Lager 18 abstützt. Beim Zusammenbau des Getriebes bildet die zweite Trägerplatte 23 vorzugsweise einen Teil der vorerwähnten Variatorstruktur.
• Bei einer vormontierten Variatorstruktur sind die bei der Trägerplatte 22 vorgesehenen Lager 17 solche des selbstzentrierenden Typs, während an dem anderen Wellenende jeder Riemenscheibe ein Lager 18 angeordnet ist, das ein axiales Spiel erlaubt. Vorzugsweise ist eine vormontierte Struktur mit einem plattenähnlichen Schutzkörper (nicht gezeigt) versehen, der die Riemenscheiben in Umfangsrichtung eng umgibt, sodass die relativ anfälligen Berührungsflächen des Riemens und der Riemenscheiben während der Handhabung und während des Zusammenbaus des gesamten Getriebes durch eine Leichtgewichtstruktur wirksam geschützt sind und gleichzeitig eine vorteilhafte und wirksame, leicht anpassungsfähige Ölführungseinrichtung erhalten ist. Bei der Ausführungsform gemäss der Erfindung wird die umgebende Einrichtung als ein einziges Stück hergestellt, welches bei der Herstellung ein nicht endloses Teil ist, während die Platte 22 mit einer Klemm- oder Klammereinrichtung zur Aufnahme der umgebenden Einrichtung hergestellt wird, sodass so eine Montage ohne das Erfordernis von weiteren Befestigungsmitteln erhalten wird. Die Platte 22 ist gemäss einer bevorzugten Ausführungsform auf ein Ausmaß radial gestreckt, das mit dem radialen Umfang der Variatorstruktur übereinstimmt. Bei dieser Ausführungsform ist sie mit Ohrenteilen hergestellt, die eine Verbindung mit dem Gehäuse 1 ergeben.
• Die beiden Trägerplatten 22 und 23 sind mit einer Öffnung zur Abstützung einer Zwischenwelle, der Eingangswelle 10, und einer mittleren Welle, der Getriebeausgangswelle 11, versehen. Die Welle 11 ist an ihrer gegenüberliegenden Seite durch das Gehäuse 1 abgestützt. Die Getriebeeingangswelle 10 trägt ein Zahnrad 38, das für eine Reduzierung der Drehzahl mit einem Zahnrad 39 in Eingriff ist, welches an der Welle 35 montiert und an der gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte 22 relativ zu der Baugruppe der Riemenscheiben angeordnet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Zahnrad 39 vorteilhaft an der Welle 35 durch ein Flanschteil montiert, welches das Lager 17 der ersten Welle 35 abstützt. Auf diese Art und Weise wird sowohl ein axial kurz gebauter Variatorteil wie auch ein in Umfangsrichtung relativ großes Lager erhalten, welches dazu fähig ist, große Kräfte verlässlich aufzunehmen. In vergleichbarer Art und Weise ist an der gegenüberliegenden Seite der zweiten Variatorträgerplatte 23 ein Zahnrad 40 auf der Welle 36 montiert, welches mit einem Zahnrad 42 auf der mittleren Welle 11 im Eingriff ist.
• Das Gehäuse 1 ist vorteilhaft mit einem ersten Hauptteil und einem Deckelteil 1a versehen. Das Hauptteil enthält die gesamte Variatorstruktur und den Generator 8, während das Deckelteil den Variatorbereich des Gehäuses verschließt und lediglich eine Hydraulik-Zutrittsöffnung 42 bereitstellt sowie Stützteile für die mittlere Welle 11 und die Generatorwelle 9 enthält. Das Gehäuse des Getriebes 2 hat den besonderen Vorteil, dass keine Hydraulikleitungen durch Gehäusebereiche hindurchgehen müssen, wie es bei den herkömmlichen CVT Konstruktionen der Fall ist, sodass dadurch das Erfordernis für spezielle flüssigkeitsdichte Dichtungen vermieden wird.
• Das Deckelteil der vorliegenden Ausführungsform wird mit einer Zellenstruktur 5 ausgebildet und ergibt einen koaxialen Anschluss an die primäre Welle 35. Die Zelle 5 ist zur Aufnahme von verschiedenen Pumpen hergestellt, die nebeneinander angeordnet sind zusammen mit einer gemeinsamen Antriebswelle, die über einen Wellenteil 9 mit dem primären Antrieb verbunden ist. Die Zelle 5 ist mit einem separaten Deckelteil 7 hergestellt, das einen einfachen Zugriff und ein Ent fernen beim Ausfall einer Pumpe erlaubt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Pumpe 6 mit dem höchsten Druck am nächsten zu dem Deckel 7 angeordnet. Die Zelle 5 ist über eine Hydrauliköffnung 15 mit einer separaten Ölzelle 13 verbunden.
• Mit den vorstehenden Maßnahmen wird sowohl einzeln wie auch besonders in der Kombination ein vorteilhaftes Getriebe erhalten, das als ein elektrischer Generator mit konstanter Frequenz angewandt wird, der sich besonders eignet zur Verwendung in der Luftfahrt.

Claims (6)

1. Getriebebauart, die mit einem stufenlos veränderlichen Getriebe (2) versehen ist, welches einen Satz von Riemenscheiben aufweist, die an betreffenden Riemenscheibenwellen (35, 36) montiert sind und an welchen ein endloses Übersetzungselement (3) für die Übersetzung einer Drehbewegung von einer Riemenscheibe auf die andere montiert ist, und ein Getriebegehäuse (1, 1a), welches das stufenlos veränderliche Getriebe (2) umgibt und es einschließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheiben in das stufenlos veränderliche Getriebe (2) eingegliedert sind, das auf einer gemeinsamen Trägerplatte (22) montiert ist, die an dem Getriebegehäuse (1, 1a) befestigt ist.
2. Getriebebauart nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (1, 1a) mit einer Abstützeinrichtung zur Aufnahme der Trägerplatte (22) hergestellt ist.
3. Getriebebauart nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Riemenscheiben von einer ihren Umfang umgebenden Einrichtung umgeben sind, die an der Trägerplatte (22) montiert ist und axial über die axialen Positionen des endlosen Übersetzungselements (3) hinaus verläuft.
4. Getriebebauart nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingang-Riemenscheibenwelle (35) mit einem Getrieberad (39) versehen ist, welches mit einem Eingangsrad (38) der Getriebebauart im Eingriff ist, wobei das besagte Getrieberad (39) an einer Seite der Trägerplatte (22) entgegengesetzt zu deren Seite vorgesehen ist, wo die Riemenscheiben montiert sind.
5. Getriebebauart nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Trägerplatte (23) vorgesehen ist, welche die beiden Getriebewellen (35, 36) abstützt.
6. Elektrischer Generator (8, 2) mit konstanter Frequenz, angetrieben durch und/oder eingegliedert in eine Getriebebauart gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche.