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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
IPC-Nebenklasse F16H 9/26(2006.01)A, L, I, 20051026, B, H, DE   
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.

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)


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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