Dokumentenidentifikation |
DE102005038623B3 12.04.2007 |
Titel |
Getriebe- und Kupplungseinheit |
Anmelder |
Konvekta AG, 34613 Schwalmstadt, DE |
Erfinder |
Streck, Jochen, 34639 Schwarzenborn, DE |
Vertreter |
LOUIS, PÖHLAU, LOHRENTZ, 90409 Nürnberg |
DE-Anmeldedatum |
16.08.2005 |
DE-Aktenzeichen |
102005038623 |
Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
12.04.2007 |
Veröffentlichungstag im Patentblatt |
12.04.2007 |
IPC-Hauptklasse |
F16H 15/52(2006.01)A, F, I, 20051026, B, H, DE
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IPC-Nebenklasse |
F16H 9/26(2006.01)A, L, I, 20051026, B, H, DE
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Zusammenfassung |
Es wird eine Getriebe- und Kupplungseinheit (10) mit einer Eingangswelle (12) und einer Ausgangswelle (14) beschrieben, zwischen welchen eine Kegel-Rolleneinrichtung (34) vorgesehen ist. An einem Rollenträger (35) der Kegel-Rolleneinrichtung (34) sind zu den beiden Wellen (12, 14) konzentrisch Doppel-Kegelrollen (36) gelagert. Die Doppel-Kegelrollen (36) sind zwischen einem ersten und einem zweiten Reibring (28, 40) reibschlüssig vorgesehen. Der Rollenträger (35) ist zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses der Einheit (10) mittels einer Verstelleinrichtung (44) in Bezug zum Gehäuse (16) der Einrichtung (10) axial verstellbar. Außerdem ist der Rollenträger (35) zur Realisierung einer Kupplungs-Wirkung zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle (12, 14) an der Ausgangswelle (14) und am Gehäuse (16) drehbar gelagert und mittels einer Bremseinrichtung (60) in Bezug zum Gehäuse (16) blockierbar.
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Beschreibung[de] |
Die Erfindung betrifft eine Getriebe- und Kupplungseinheit mit einer
Eingangswelle und einer Ausgangswelle, die in einem Gehäuse miteinander axial
fluchtend vorgesehen sind, und zwischen welchen eine Kegelrollen-Einrichtung vorgesehen
ist, wobei an einem Rollenträger der Kegelrollen-Einrichtung zu den beiden
Wellen konzentrisch Doppel-Kegelrollen gelagert sind, an einer Flanschscheibe der
Eingangswelle ein zur Eingangswelle konzentrischer erster Reibring und an der Ausgangswelle
ein zur Ausgangswelle konzentrischer zweiter Reibring vorgesehen ist, die Doppel-Kegelrollen
reibschlüssig mit dem ersten und dem zweiten Reibring verbunden sind, und der
Rollenträger zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses der
Einheit mittels einer Versteileinrichtung in Bezug zum Gehäuse axial verstellbar
ist, wobei der Rollenträger an der Ausgangswelle drehbar gelagert und mittels
einer Bremseinrichtung in Bezug zum Gehäuse blockierbar ist.
Eine Getriebeeinheit der oben genannten Art wurde von der Firma Kopp
Variator K. Jean und E. Kopp entwickelt und ist im Buch „Maschinenelemente",
Band 3, 2. Auflage, auf Seite 195 beschrieben und im Bild 28/9 dargestellt. Bei
dieser bekannten Einheit ist der Rollenträger mit den Doppel-Kegelrollen mit
Hilfe einer Verstelleinrichtung axial verstellbar, die eine Zahnstange und ein mit
dieser kämmendes Stellritzel aufweist, um eine Getriebeeinheit zu verwirklichen.
Eine Getriebe- und Kupplungseinheit der eingangs genannten Art ist
aus der JP 11-6552 A und aus der CH 313221
bekannt.
Zu den Hauptbestandteilen einer Klimaanlage gehört der Kältemittel-Verdichter.
Dieser hat die Aufgabe, überhitztes gasförmiges Kältemittel mit niedrigem
Druck und Temperatur aus dem Verdampfer der Klimaanlage abzusaugen, zu verdichten
und das Kältemittel unter hohem Druck und Temperatur im Kältekreislauf
der Klimaanlage weiter zu befördern. Bei Omnibus-Klimaanlagen werden in den
meisten Fällen Hubkolben-Verdichter eingesetzt, die mit Hilfe von Keilriemen
vom Fahrzeugmotor angetrieben werden.
Zur Regelung der Anlage kommt bislang beispielsweise eine elektromagnetische
Kupplung zum Einsatz, die den Leistungsfluss vom Motor zum Verdichter unterbricht
oder den Leistungsfluss herstellt. Da die Motordrehzahl insbesondere bei Stadtbussen
nie gleich bleibt, ist der Kältemittel-Volumenstrom ebenfalls nie gleich gross.
Das macht die Auslegung der im Kältemittel-Kreislauf befindlichen Bauteile
schwierig, weil sie über ein großes Leistungsspektrum verfügen müssen.
Ein weiteres Problem ist die Auslegung des Übersetzungsverhältnisses vom
Motor zum Kältemittel-Verdichter. Bei maximaler Motordrehzahl darf die maximal
zulässige Verdichter-Drehzahl nicht überschritten werden. Daraus folgt,
dass bei Standdrehzahl der Kältemittel-Verdichter in seinem unteren Drehzahlbereich
läuft und somit nur einen entsprechend kleinen Kältemittel-Volumenstrom
erzeugen kann. Insbesondere bei Stadtbussen mit Stop-and-Go-Betrieb bedeutet das,
dass der Kältemittel-Verdichter nicht optimal genutzt wird. Gegebenenfalls
wird er also größer dimensioniert als eigentlich erforderlich, um auch
bei niedrigen Drehzahlen eine ausreichende Kältemittelmenge fördern zu
können.
In Kenntnis dieser Gegebenheiten soll eine Getriebe- und Kupplungseinheit
zur Verfügung gestellt werden, die bei Standgas-Betrieb des Fahrzeugmotors
eine höhere Verdichter-Drehzahl ermöglicht. Die maximale Verdichter-Drehzahl
soll jedoch gleichzeitig begrenzt werden, um den Kältemittel-Verdichter weitestgehend
in seinem optimalen Drehzahlbereich zu betreiben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebe- und Kupplungseinheit
der eingangs genannten Art zu schaffen, die die oben angegebenen Forderungen auf
relativ einfache Weise zu erfüllen in der Lage ist, d.h. die bei einem einfachen
Aufbau eine höhere Verdichter-Drehzahl bei Standgas-Betrieb eines Fahrzeugmotors
ermöglicht, wobei die maximale Verdichter-Drehzahl begrenzt werden kann, um
den Kältemittel-Verdichter, an den die Getriebe- und Kupplungseinheit angeschlossen
ist, in seinem optimalen Drehzahlbereich zu betreiben.
Diese Aufgabe wird bei einer Getriebe- und Kupplungseinheit der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Rollenträger
auch am Gehäuse drehbar gelagert ist.
Bei der erfindungsgemäßen Getriebe- und Kupplungseinheit
ist der Rollenträger also nicht nur mit Hilfe einer Verstelleinrichtung axial
verstellbar, um das Übersetzungsverhältnis der Einheit wunschgemäß
zu verändern bzw. einzustellen, d.h. eine Getriebeeinheit zu bilden, sondern
der Rollenträger ist außerdem an der Ausgangswelle und am Gehäuse
drehbar gelagert und mittels einer Bremseinrichtung blockierbar, so dass die Drehbewegung
von der Eingangswelle über die Doppel-Kegelrollen des blockierten Rollenträgers
zur Ausgangswelle übertragen wird, d.h. um eine Kupplungseinheit zu bilden.
Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn der Rollenträger
an einem Nadellager und an einem Zylinder-Rollenlager gelagert ist.
Die Bremseinrichtung der erfindungsgemäßen Getriebe- und
Kupplungseinheit weist vorzugsweise eine Bremsscheibe und mindestens einen zum formschlüssigen
Eingriff in den Rollenträger vorgesehenen Blockierbolzen auf. Vorteilhaft ist
es, wenn an der Bremsscheibe eine Anzahl Blockierbolzen in Umfangsrichtung gleichmäßig
verteilt vorgesehen sind, um die auftretenden Kräfte wunschgemäß
optimal zu verteilen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines in der Zeichnung längsgeschnitten dargestellten Ausführungsbeispieles
der erfindungsgemäßen Getriebe- und Kupplungseinheit.
Die Figur zeigt eine Ausbildung der Getriebe- und Kupplungseinheit
10 mit einer Eingangswelle 12 und einer Ausgangswelle
14, die in einem Gehäuse 16 der Einheit 10 miteinander
axial fluchtend vorgesehen sind.
An der Eingangswelle 12 ist eine Keilriemenscheibe
18 mittels Spannelementen 20 drehmomentübertragend befestigt.
Die Eingangswelle 12 ist im Gehäuse 16 mittels an sich bekannter
Lagereinrichtungen 22 und 24 drehbar gelagert. Bei der Lagereinrichtung
22 handelt es sich z.B. um ein Schräg-Kugellager und bei der Lagereinrichtung
24 handelt es sich z.B. um ein Zylinder-Rollenlager.
Mit der Eingangswelle 12 ist materialeinstückig eine
Flanschscheibe 26 verbunden, die eine Außen-Mitnehmerscheibe bildet.
An der Flanschscheibe 26 ist ein erster Reibring 28 vorgesehen.
Zwischen dem ersten Reibring 28 und der Flanschscheibe 26 sind
in Umfangsrichtung der Einheit 10 gleichmäßig verteilt Zylinderrollen
30 vorgesehen. Mit der Bezugsziffer 32 ist eine zugehörige
erste Anpress-Vorrichtung bezeichnet, die zum ersten Reibring 28 und der
Flanschscheibe 26 der Eingangswelle 12 zugehörig ist.
Zwischen der Eingangswelle 12 und der mit dieser axial fluchtenden
Ausgangswelle 14 ist eine Kegel-Rolleneinrichtung 34 vorgesehen,
die einen Rollenträger 35 aufweist, an dem zu den beiden Wellen
12 und 14 konzentrisch und in Umfangsrichtung der Einheit
10 gleichmäßig verteilt Doppel-Kegelrollen 36 an Bolzen
38 drehbar gelagert sind.
An der Ausgangswelle 14 ist ein konzentrischer zweiter Reibring
40 vorgesehen. Zwischen dem an der Ausgangswelle 14 gelagerten
zweiten Reibring 40 und der Ausgangswelle 14 ist eine zweite Anpress-Einrichtung
42 vorgesehen.
Die Doppel-Kegelrollen 36 sind mit dem ersten und dem zweiten
Reibring 28 und 40 reibschlüssig verbunden. Der Rollenträger
36 ist zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses der Einheit
10 mittels einer Verstelleinrichtung 44 in Bezug zum Gehäuse
10 axial verstellbar. Die Verstelleinrichtung 44 weist zu diesem
Zwecke einen Exzenter 46 mit einem Schieber 48 auf. Der Rollenträger
35 ist mit einer umlaufenden Nut 50 ausgebildet, in die der Schieber
48 hinein steht. Zwischen dem Schieber 48 und dem Gehäuse
16 der Einheit 10 ist ein Federelement 52 vorgesehen.
Der Rollenträger 35 ist in Bezug zur Ausgangswelle
14 an einem Innenteil 54 des Gehäuses 16 drehbar
gelagert. Diese Lagerung wird durch ein Nadellager 56 bewirkt.
Das Innenteil 54 des Gehäuses 16 ist mit einem
glockenförmigen Außenteil 58 des Gehäuses fest verbunden.
Im Gehäuse 16 der Einheit 10 ist eine Bremseinrichtung
60 vorgesehen, mittels welcher der Rollenträger 35 in Bezug
zur Ausgangswelle 14 und in Bezug zum Gehäuse 16 blockierbar
ist. Im Blockierzustand der Bremseinrichtung 60 bildet die Einheit
10 eine Kupplung zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle
12 und 14.
Die Bremseinrichtung 60 weist eine Bremsscheibe
62 und eine Anzahl in Umfangsrichtung der Einheit 10 gleichmäßig
verteilte Blockierbolzen 64 auf, die von der Bremsscheibe 62 weg
und in Sacklöcher 66 hinein stehen, die im Rollenträger
35 ausgebildet sind.
Zwischen dem der Eingangswelle 12 zugewandten Teil des Rollenträgers
35 und der Ausgangswelle 14 ist ein Zylinder-Rollenlager
68 vorgesehen. Zwischen der Ausgangswelle 14 und dem Innenteil
54 des Gehäuses 16 ist ein Kegel-Rollenlager 70
angeordnet.
Um die Funktion der Getriebe- und Kupplungseinheit 10 optimal
nutzen zu können, ist es bevorzugt, wenn die Verstelleinrichtung
44 mit einem (nicht dargestellten) Stellmotor wirkverbunden ist, der von
einer ebenfalls nicht dargestellten elektronischen Steuerung gesteuert wird. Bei
dieser Steuerung kann es sich um eine einfache proportionale Steuerung handeln.
Je höher die gemessene Drehzahl, um so weiter muss sich der Stellmotor drehen.
Ähnlich wird bei Gebläsesteuerungen vorgegangen; je höher die Temperatur
in einem Omnibus ist, um so höher ist die Gebläsedrehzahl. Die erfindungsgemässe
Einheit 10 weist zu diesem Zwecke einen Drehzahlgeber 72 auf,
der direkt die Drehzahl an der Ausgangswelle 14 der Einheit 10,
d.h. an einem Kältemittel-Verdichter misst, der an die Ausgangswelle
14 über einen Wellen-Adapter angeschlossen ist. Der Wellen-Adapter
kann beispielsweise zwei Elastomer-Sterne aufweisen, die mit der Ausgangswelle
14
verbunden sind. Zu diesem Zwecke ist die Ausgangswelle
14 wie eine handelsübliche Klauenkupplung geformt. Die andere Seite
des Wellen-Adapters wird an einem (nicht dargestellten) Wellenstumpf des zugehörigen
Kältemittel-Verdichters befestigt.
- 10
- Getriebe- und Kupplungseinheit
- 12
- Eingangswelle (von 10)
- 14
- Ausgangswelle (von 10)
- 16
- Gehäuse (von 10)
- 18
- Keilriemenscheibe (an 12)
- 20
- Spannelemente (zwischen 18 und 12)
- 22
- Lagereinrichtung (zwischen 12 und 16)
- 24
- Lagereinrichtung (zwischen 12 und 16)
- 26
- Flanschscheibe (von 12 für 28)
- 28
- erster Reibring (an 26 für 36)
- 30
- Zylinderrollen (zwischen 28 und 26)
- 32
- erste Anpress-Vorrichtung (zwischen 28 und 26)
- 34
- Kegel-Rolleneinrichtung (zwischen 12 und 14)
- 35
- Rollenträger (für 36)
- 36
- Doppel-Kegelrollen (von 34)
- 38
- Bolzen (an 35 für 36)
- 40
- zweiter Reibring (an 14 für 36)
- 42
- zweite Anpress-Vorrichtung (zwischen 40 und 14)
- 44
- Versteileinrichtung (für 35 und 36)
- 46
- Exzenter (von 44)
- 48
- Schieber (an 49 für 35)
- 49
- Bolzen (für 48)
- 50
- Nut (in 35 für 48)
- 52
- Federelement (zwischen 16 und 48)
- 54
- Innenteil (von 16)
- 56
- Nadellager (zwischen 54 und 35)
- 58
- Außenteil (von 16)
- 60
- Bremseinrichtung (von 10 in 16 für 35)
- 62
- Bremsscheibe (von 60)
- 64
- Blockierbolzen (an 62 in 66)
- 66
- Sacklöcher (in 35)
- 68
- Zylinder-Rollenlager (zwischen 35 und 14)
- 70
- Kegel-Rollenlager (zwischen 54 und 14)
- 72
- Drehzahlgeber (von 10 für 44)
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Anspruch[de] |
Getriebe- und Kupplungseinheit (10) mit einer Eingangswelle
(12) und einer Ausgangswelle (14), die in einem Gehäuse (16)
miteinander axial fluchtend vorgesehen sind, und zwischen welchen eine Kegel-Rolleneinrichtung
(34) vorgesehen ist, wobei an einem Rollenträger (35) der
Kegel-Rolleneinrichtung um die beiden Wellen (12, 14) herum Doppel-Kegelrollen
(36) gelagert sind, an einer Flanschscheibe (26) der Eingangswelle
(12) ein zur Eingangswelle (12) konzentrischer erster Reibring
(28) und an der Ausgangswelle (14) ein zur Ausgangswelle (14)
konzentrischer zweiter Reibring (40) vorgesehen ist, die Doppel-Kegelrollen
(36) reibschlüssig mit dem ersten und dem zweiten Reibring (28,
40) verbunden sind, und der Rollenträger (35) zur Änderung
des Übersetzungsverhältnisses der Einheit (10) mittels einer
Verstelleinrichtung (44) in Bezug zum Gehäuse (16) axial
verstellbar ist, wobei der Rollenträger (35) an der Ausgangswelle
(14) drehbar gelagert und mittels einer Bremseinrichtung (60)
in Bezug zum Gehäuse (16) blockierbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass und der Rollenträger (35) auch am Gehäuse (16)
drehbar gelagert ist.
Getriebe- und Kupplungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Rollenträger (35) an einem Nadellager (56) und an
einem Zylinder-Rollenlager (68) gelagert ist.
Getriebe- und Kupplungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Bremseinrichtung (60) eine Bremsscheibe (62) und mindestens
einen zum formschlüssigen Eingriff in den Rollenträger (35) vorgesehenen
Blockierbolzen (64) aufweist.
Getriebe- und Kupplungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass an der Bremsscheibe (62) eine Anzahl Blockierbolzen (64)
in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt vorgesehen sind.
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Patent Zeichnungen (PDF)
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