CN1763399B - 锥盘-缠绕接触机构变速器、其控制及运行方法及机动车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有驱动侧及从动侧锥盘及用于传递转矩的缠绕接触机构的锥盘-缠绕接触机构变速器形式的自动变速器，其中至少一个动锥盘的至少一个端部位置上的至少一个止挡设有一个制动机构。
Description
技术领域
本发明涉及锥盘-缠绕接触机构变速器形式的自动变速器，例如由DE102004015215及其它公开文献所公开的，并且涉及用于其控制和/或运行的方法及装备它的机动车。
背景技术
自动变速器在更广的意义上是一种识别变换器，它的当前的变速比自动地根据当前的或期待的工作状态、如部分负载，推进及环境参数、如温度，空气压力，空气湿度有级或无级地改变。属于它的有这些识别变换器：基于电动的，气动的，流体动力的，流体静力的原理的或基于这些原理的混合原理的识别变换器。
自动化则涉及到不同的功能、如起动，变速比选择，在不同工作状态中变速比改变的方式，其中对于变速比的改变方式例如可理解为各个挡级相继的转换、换挡的跳变及调节的速度。
对于舒适性，可靠性及有代表性的结构成本的要求确定了自动化的程度，这就是说，有多少功能需要自动地进行。
通常驾驶员可手动地干预自动化的运行或限制它用于一些单个的功能。
正如现在主要在机动车中所应用的，自动变速器在较窄的意义上通常具有以下结构：
在变速器的驱动侧具有一个可调节离合器形式的起动单元，例如湿式或干式的摩擦离合器，流体动力的离合器或流体动力的变矩器。
对于流体动力的变矩器通常与泵及涡轮部分并联地连接一个跨接离合器，该跨接离合器通过直接的力传递提高效率及在临界转数时通过确定的滑动来阻尼振动。
起动单元驱动一个机械的、无级的或有级的变速装置，该变速装置可包括一个前行/倒车单元，一个主的、区域的、快速的挡组和/或一个无级变速器。齿轮变速器组将视对运行平稳性、位置空间状况及传递可能性的要求而定被设计成具有直齿或斜齿的中间轴或行星式结构。
机械变速器的输出部件，即一个轴或一个齿轮直接地或通过中间轴或具有恒定变速比的中间级间接地驱动一个差速机构，该差速机构可作为单独的传动装置构成或是自动变速器的一个集成的组成部分。该变速器原理上适于在机动车中纵向及横向安装。
为了调节机械变速器的变速比可设置流体静力的、气动的和/或电动的调节单元。根据挤压原理工作的液压泵提供用于起动单元、尤其是流体动力的单元的、用于机械变速器的流体静力调节元件的及用于系统的润滑和冷却的压力油。视所需压力及输送容积而定可考虑齿轮泵，螺杆泵，叶片泵及活塞泵，后者通常为径向结构方式。在实践中对于该目的使用齿轮泵及径向活塞泵，其中齿轮泵由于其结构成本小及径向活塞泵由于其压力水平高及调节性能好而具有优点。
液压泵可在变速器的任意位置上设置在一个由驱动单元持续驱动的主轴或副轴上。
已公开了无级的自动变速器，它由一个起动单元、一个作为前行/倒车单元的行星回转变速器、一个液压泵、一个无级变速器、一个中间轴及一个差速器组成。无级变速器又由两个锥盘对及一个缠绕接触机构组成。每个锥盘对包括一个可在轴向上移动的第二锥盘。缠绕接触机构在这些锥盘对之间运行， 它例如为推力元件带(Schubgliederband)，牵引链或带。通过第二锥盘的移动可改变缠绕接触机构的运行半径及由此改变无级的自动变速器的变速比。
无级自动变速器需要高的压力水平，以便使无级变速器的锥盘可调节到具有所需速度的所有工作点上，及此外以足够的基本压紧力尽可能无磨损地传递转矩。
发明内容
本发明的部分任务在于，提高部件的使用强度及由此延长这种自动变速器的工作寿命。本发明的另一部分任务是，提高这种变速器的转矩传递能力或可通过变速器的部件传递更大的力。此外，即另一部分任务是，使这种变速器可被经济地制造。
另外本发明的部分任务在于，使一个锥盘-缠绕接触机构变速器形式的无级变速器可用尽可能高的速度调节，即尽可能快地达到在减速传动到超速传动之间或反方向的最大调节。在迄今公知的机动车无级变速器、尤其在缠绕接触机构变速器中，在大多数情况下快速调节是这样进行的，即快速的变速比的调节典型地通过变速比控制来运行。但通过该变速比控制的运行必需考虑迄今方式本身的控制。为了不引起振动通常必需以损失调节动态性能为代价，即调节变慢，因为出于稳定性的原因在整个调节过程中最大的力不能被充分利用。
此外在达到止挡以前必需减小调节速度，因为这些止挡不能以高的动态性达到，及其本身也不能承担所需的制动过程。尤其在一些变速器如一些方案一其中CVT变速器与后置的自动换挡变速器或有级自动变速器组合地工作-中，在转换时这要看变速器的CVT部分是否可尽可能快地被调节。
这些部分任务将通过在权利要求书中所述的及在说明书中结合附图所解释的本发明及其进一步构型来解决。
为了解决该任务及改善根据现有技术的变速器，根据本发明提出一种具有驱动侧及从动侧锥盘对的锥盘-缠绕接触机构变速器，这些锥盘对分别具有一个定锥盘及一个动锥盘，它们分别被设置在一个驱动侧的及一个从动侧的轴上并且可通过一个缠绕接触机构相连接以传递转矩，其中至少一个动锥盘的至少一个端部位置上的至少一个止挡设有一个制动机构。
这将导致该或这些止挡的优化，有利的是这样的设计，即在极限止挡的紧前面没有弹性装置，它用于使锥盘对在行驶到所述止挡上时不会出现损坏，在该极限止挡附近所述缠绕接触机构一例如链形式的-可能会脱出锥盘对。
特别有利的是，在根据本发明的锥盘-缠绕接触机构变速器中制动机构自动地起作用。
有利的还在于，在根据本发明的锥盘-缠绕接触机构变速器中该止挡具有一个阻尼环，其中该阻尼环被作成多件式的。
通常有利的是，阻尼环由一个弹性的钢材料组成。
此外该阻尼环可被两个支承壳包围。
在根据本发明的一个锥盘-缠绕接触机构变速器上有利的是，在止挡的区域中压缩一种压力介质。其中可使用在锥盘-缠绕接触机构变速器中现有的液压介质作为压力介质。
为此可使用用于变速比调节所需的液压介质作为压力介质。
因此例如存在这样的可能性，通过一个挡板使液压介质到达专门构造的止挡上及这样来构造该止挡，即在调节时在止挡的紧前面进行液压介质的压缩及由此实现阻尼。为此例如可使调节所需的油通过单独的支线输送到阻尼止挡上。
在根据本发明的锥盘-缠绕接触机构变速器中特别有利的是，为了调节变速比产生最大的调节力，其中合乎目的地，在快速调节时从软件方面支持最大调节力，这例如可通过控制参数的偏置来达到，其中该偏置可以是一个电流偏置。
该软件方面的控制例如可这样地实现，即当指令“快速调节”出现时，立即通过一个偏置值-先导控制地-这样地操作控制参数，以致产生用于调节的最大调节力。因此例如在减速传动快速调节时可考虑，通过一个偏置使电流立即上升到例如1000mA。在达到止挡的紧前面该电流则可降低到一个值上，该值对于保持减速传动变速比是必要的。通常在知道相应的负载情况(无级变速器转矩，转数)时该值是已知的。
也可以是，当希望保留在一定程度上受控制的运行，在快速调整时可考虑转换调节器参数或转换调节器结构，以使得在最短的时间中可产生最大的调节力。在此情况下应同时这样改变给定值，使得产生出大的调节偏差量，及由此这样地改变控制参数，以致达到最大的调节力。
被证实有利的还在于，在根据本发明的锥盘-缠绕接触机构变速器中，在快速调节时这样地支持被调节的工作状态，即直接地得到用于给定值的值，这些值将导致大的调节偏差量，其中控制参数可直接地取极限值。
有利的还在于，在控制参数上在很短的时间中出现极限值。
在根据本发明的一个锥盘-缠绕接触机构变速器中有利的是，快速调节被软件这样地支持，即在变速比调节的运行中导致调节参数的增高/转换，使得控制值在短时间中取得高值或极限值，其中在调节器中可进行结构转换，由此使控制值在短时间中取得高值或极限值。
另外，本发明还涉及用于控制和/或运行根据本发明的变速器的方法。
此外本发明也涉及具有根据本发明的变速器的机动车。
附图说明
以下将借助概要表示的附图以例子的方式进一步详细地描述本发明。
附图表示：
图1：一个锥盘-缠绕接触机构变速器的部分视图，
图2：与图1基本上相应的另一实施形式的视图，
图3：从动侧的锥盘对的实施例，
图4：从动侧移动盘的轮毂区域的部分，
图5：一个阻尼环的实施形式的部分图，
图6：从动侧动锥盘的轮毂区域的另一部分。
具体实施方式
图1仅表示一个锥盘-缠绕接触机构变速器的一部分，即锥盘-缠绕接触机构变速器1的由一个驱动发动机、例如内燃机驱动的驱动侧或输入侧部分。在一个完整地构成的锥盘-缠绕接触机构变速器中对该输入侧部分配置了一个可无级调节的锥盘-缠绕接触机构变速器的互补地构造的从动侧部分，其中这两部分通过一个平环链2形式的缠绕接触机构彼此相连接以传递转矩。该锥盘-缠绕接触机构变速器1输入侧具有一个轴3，在所示的实施例中该轴与一个固定的锥盘或定锥盘4构成一体。该轴向上固定的锥盘4在轴3的轴向上相邻地位于一个轴向可移动的锥盘或动锥盘5的对面。
在根据图1的视图中，平环链2被表示在驱动侧锥盘对4，5上的一个径向外部位置上，该位置是这样得到的，即在该图中轴向可移动的锥盘5在向右的方向上移动及该轴向可移动的锥盘5的该位移运动导致平环链2在向着径向外部的方向上的运动，由此使变速器的变速比变化到快速。
轴向可移动的锥盘5也可用公知的方式在图面中向左移动，其中在该位置中平环链2位于一个径向内部位置上(它用参考标号2a指示)，在该位置上锥盘-缠绕接触机构变速器1的变速比变化到慢速。
由一个未示出的驱动发动机提供的转矩通过一个支承在轴3上的齿轮6导入锥盘-缠绕接触机构变速器的图1中所示的驱动侧部分，该齿轮6通过一个接收轴向力及径向力的滚珠轴承7形式的滚动轴承支承在轴3上，该轴承通过一个挡圈8及一个轴螺母(Wellenmutter)9固定在轴3上。在齿轮6与轴向可移动的锥盘5之间具有一个转矩传感器10，对该转矩传感器配置了一个设有轴向固定的撑盘(Spreizscheibe)11及一个轴向可移动的撑盘12的撑盘构型13。在两个撑盘11，12之间设有一些滚动体，例如为所示的滚珠14的形式。
通过齿轮6导入的转矩导致在轴向上固定的撑盘11与轴向上可移动的撑盘12之间形成一个旋转角度，它导致撑盘12的一个轴向位移，确切地说是由于设置在该撑盘上起动斜面，滚珠14在这些起动斜面上上升运动及由此用于撑盘彼此的轴向偏移。
转矩传感器10具有两个压力室15，16，其中第一压力室15被设置用于根据导入的转矩用压力介质加载及第二压力室16被供给压力介质，确切地说根据变速器的变速比被供给压力介质。
为了产生压紧力，设有一个活塞/缸单元17，借助该压紧力对轴向固定的锥盘4与轴向可移动的锥盘5之间的平环链2加载一个法向力，该活塞/缸单元具有两个压力室18，19。第一压力室18用于根据变速比改变平环链2的加载，及第二压力室19用于与转矩传感器10的根据转矩控制的压力室15相结合地增高或降低压紧力，在锥盘对4，5之间的平环链2将被该压紧力加载。
为了对这些压力室供给压力介质，轴3设有三个通道20，来自一个未示出的泵的压力介质通过这些通道被供给到这些压力室中。通过一个排出侧的通道21，压力介质可由轴3流出及再输入到循环回路。
压力室15，16，18，19的加载将导致轴向可移动的锥盘5在轴3上的、与转矩及变速比相关的移动。为了接收可移动的锥盘5，轴3具有对中面22，这些对中面用作可移动的锥盘5的滑动配合。
如通过图1易于看到的，锥盘-缠绕接触机构变速器1在轴3上锥盘5的支承位置的区域中分别具有一个噪音阻尼装置23。为此该噪音阻尼装置可具有一个环形体及一个阻尼衬或仅由一个阻尼衬组成。
图1中所使用的参考标号也针对在其它附图中基本上可对比的特征。这些附图尤其可作为单元来考虑。为了清楚起见，在其它附图中仅使用超出图1中标号以外的标号。
在图2中，现在三个通道20的中间通道以相对图1改型的形式构成；可以看出，构成中心通道20的孔24被作得明显地比图1中的孔短，该孔作为盲孔由图1及2所示的右侧加工。该盲孔钻孔在制造上成本高及在加工中要求很高的精度。在此情况下，在加工可靠性方面的制造成本及要求与其长度超正比地增高。因此这种孔的缩短对制造成本带来有利的影响。
在该孔24的底部区域中分支出横向孔25，其中多个横向孔可分布地设置在圆周上。在图示的情况下该横向孔25被示出为径向孔，但它也可以另外的角度被制作成斜孔。孔25在一个位置上穿透轴3的表面，该位置与工作状态、即例如与调节的变速比无关地位于一个区域中，该区域始终被动锥盘5覆盖。
通过横向孔25在动锥盘5的覆盖区域中的这种设置可使轴3在轴向上被作得短些，由此可节省结构空间。此外通过轴3的缩短也可得到负荷的减小。
这里，通道或横向孔25的出口例如可被设置在与轴的对中面22相邻的车削槽26的区域中。当将动锥盘5轴向可移动地、但无相对转动地与轴3连接的齿结构27例如由于传递转矩受到高负荷时，这样作是特别有利的。
但在许多情况下，齿结构27的负荷不是最重要的设计判据，这样孔25的出口可被设置在该齿结构的区域中，如图2中所示。通过将横向孔25设置在齿结构27中来取代设置在车削槽26中得到一个优点，即通过出现大的阻力转矩使边缘纤维中的弯曲应力减小。此外当受到横向孔25干扰的关键纤维被保持在大致相同的半径上时，在该位置上的平面惯性矩更大。由此得到齿结构27的齿之间的横向孔25的出口周围的关键区域中应力的明显减小。在图1及2中，液压流体的供给是相同的，因为压力室15及19彼此形成连接及动锥盘5具有一些连接孔28，这些连接孔使齿结构27的区域与压力室19相连接。在这些图中，动锥盘5被表示在其最左面的位置中，该位置对应于起动变速比或减速传动。如果动锥盘5现在向右朝定锥盘4的方向上移动，则空腔或室29的一部分总是位于横向孔或通道25的出口上，以致也如图1中那样始终可保证所需的液流供给。也如图1中那样，对于压力室16得到两个转换状态，这些转换状态与动锥盘5的轴向位置相关。在所示的位置中，控制孔30露出，由此使与它形成连接的、由一个塞子31轴向封闭的通道20及通过一个未示出的通道与它形成连接的压力室16失压或仅具有环境压力。如果现在动锥盘5向着定锥盘4的方向运动，则它将移过控制孔30，其中，从一定的行程起室29达到控制孔30的出口的上面。但在室29中具有一个与转矩相关的高压力，然后该高压力通过控制孔30及通道20也进到压力室16中，由此使那里也加上高压力。以此方式实现了两个转换状态，这些转换状态与变速比相关地控制压紧力。
此外在图2中设有一个盘形弹簧32，它在变速器1无压力状态下使动锥盘5移到一个预定的轴向位置上，由此可调节变速器1的一个变速比，该变速比可防止过大的负荷，例如当机动车牵引(Abschleppen)时。
图3表示从动侧锥盘对33的两种构型的可能性，其中在下半部分中表示根据单活塞原理构成的锥盘对，而在上半部分中表示根据双活塞原理构成的锥盘对，例如在DE 103 547 20.7中所描述的。
在双活塞原理中，对于压紧及调节提供分开的活塞，而在单活塞原理中，仅用一个活塞/缸单元使相应的力导入锥盘对中。
相对至此所述的实施形式，这里压力弹簧34具有较大的直径，由此它在动锥盘35上的作用点位于径向上很外部。由该结构此外得到这样的优点，即可以提供更多的空间来用于锥盘颈或轮毂36的加厚或几何尺寸构成得更厚及加大直径。由此得到的强度增益正如以上所述。在图3中上部所示的双活塞原理中，由此得到如下的压簧34的一个改变的布置，即该压簧从径向内部压力室移到径向外部的压力室中。在径向内部支撑压簧34的板件37与动锥盘35固定地连接及用其背离弹簧34的一侧作为用于密封件38的密封件滑动轨。但该密封件滑动轨也可与动锥盘35一体构成。与动锥盘35一体构成的该部件则会用其径向外部区域来支撑压簧34的径向内部。当压簧34位于内部时该部件的径向内部及外部各可构成一个密封件滑动轨。
图4表示从动侧锥盘对33的一个部分，其中从动侧动锥盘35被无相对转动地、但轴向可移动地通过齿结构40保持在从动侧轴39上。齿结构40被作成花键齿结构，即齿结构的轮廓在圆周上被重复多次。此外表示出压簧34，它如上所述地，在向着从动侧定锥盘的方向上加载从动侧动锥盘35，该定锥盘在图4中未被示出及设置在从动侧动锥盘35的左面，如图3中概要表示的。
在所示的从动侧动锥盘35的最左位置上，缠绕接触机构2由于在两个锥盘之间的尽可能窄的楔形间隙原因运行在最大可能的直径上。因为这里仅表示出从动侧锥盘对33，该变速装置的无级变速器位于减速传动的位置上，例如用于起动。
在图4中所示的端部位置上，从动侧动锥盘35接触在止挡环41上。该止挡环41被设置及固定在从动侧轴39的一个槽42中。由于止挡环的弹性，该止挡环41可避免在最大减速传动调节位置的区域中从动侧动锥盘35过硬的端部冲击。这里，该止挡环41例如可由钢丝编织物制成，由此可保证，它在足够弹性的情况下达到所需的工作寿命。也可考虑，使用弹簧组件、例如盘形弹簧组件形式的弹簧组件来构成止挡环41。由此可以产生所需的止挡性能，例如逐渐地增大的反作用力，以致从动侧动锥盘35在其最终止挡前的区域中相对软地被截住。在此情况下该功能可比拟一个止挡缓冲器。
图5表示根据图4中部分V的一个局部及表示止挡环4的横截面的一个放大图。图5中仅作为例子表示止挡环41可由钢丝编织物43构成，在其轴向两侧各设有一个支承壳44。在所示的例子中当钢丝编织物被压缩时支承壳44这样地构成一个实际的固定止挡，即它们的彼此面对着伸出的轴向区域达到相互接触。
图6表示一个端部止挡的例子，其中通过液压油实现阻尼。该图还表示出从动侧轴39及从动侧动锥盘35，并且是在类似于图4的最大减速传动位置的区域中。从图6中所示的、将油输送到从动侧动锥盘35的调节单元中的输油通道45分支出一个通道46。输油通道45既可对调节变速比的活塞-缸单元也可对压紧用的活塞-缸单元供给液压介质。通过从该输油通道45分支出的通道46-该通道46可在圆周上多重分布地设置一可使液压介质输送到室47中端部止挡的区域中，该室47在轴向上设置在从动侧轴39的一个轴肩与从动侧动锥盘35的相应反方止挡之间。当从动侧动锥盘35达到其止挡附近时，位于那里的液压介质由逐渐变小的室47中压出或挤出，由此使动锥盘35的速度降低，以达到动锥盘5的阻尼止挡。该方案的优点在于，实际上不需要附加部件；及可使用在变速器中已存在的液压介质来阻尼端部止挡。
根据本发明构成的端部止挡仅作为例子被描述为在最大减速传动位置中的从动侧动锥盘35上。但这不能被看作是一种限制，因为在无级变速器区域中的所有现有止挡可以用根据本发明的方式构成，或例如可根据所需的快速调节的方向来选择相应的止挡。
参考标号
1锥盘-缠绕接触机构变速器 4定锥盘
2平环链 5动锥盘
2a平环链的径向内位置 6齿轮
3轴 7滚珠轴承
8挡圈 28连接孔
9轴螺母 29空腔/室
10转矩传感器 30控制孔
11轴向固定的撑盘 31塞子
12轴向可移动的撑盘 32盘形弹簧
13撑盘构型 33从动侧(锥)盘对
14滚珠 34压簧
15第一压力室 35动锥盘(从动侧)
16第二压力室 36轮毂
17活塞一/缸单元 37板件(密封件滑动轨)
18第一压力室 38密封件
19第二压力室 39轴(从动侧)
20(3)通道(供应) 40齿结构
21通道(排出侧) 41止挡环
22对中面 42槽
23噪音阻尼装置 43钢丝编织物
24(中心)孔 44支承壳
25横向孔 45输油通道
26车削槽 46通道
27齿结构 47室
Claims (10)
1.具有驱动侧及从动侧锥盘对的锥盘-缠绕接触机构变速器，这些锥盘对分别具有一个定锥盘及一个动锥盘，这些锥盘对分别被设置在一个驱动侧的及一个从动侧的轴(3，9)上并且可通过一个缠绕接触机构(2)相连接以传递转矩，其特征在于：至少一个动锥盘的至少一个端部位置上的至少一个止挡设有一个制动机构；
其中制动机构自动地起作用；该止挡具有一个阻尼环(41)；该阻尼环(41)被作成多件式的。
2.根据权利要求1的锥盘-缠绕接触机构变速器，其特征在于：阻尼环(41)由一个弹性的钢材料组成。
3.根据权利要求1或2的锥盘-缠绕接触机构变速器，其特征在于：阻尼环(41)被两个支承壳(44)包围。
4.根据权利要求1或2的锥盘-缠绕接触机构变速器，其特征在于：在止挡(47)的区域中压缩一种压力介质。
5.根据权利要求4的锥盘-缠绕接触机构变速器，其特征在于：使用在锥盘-缠绕接触机构变速器中现有的液压介质作为压力介质。
6.根据权利要求4的锥盘-缠绕接触机构变速器，其特征在于：使用用于变速比调节所需的液压介质作为压力介质。
7.根据权利要求1或2的锥盘-缠绕接触机构变速器，其特征在于：为了调节变速比产生最大的调节力。
8.根据权利要求7的锥盘-缠绕接触机构变速器，其特征在于：在快速调节时在软件方面支持最大调节力。
9.用于控制和/或运行根据以上权利要求中的一项的锥盘-缠绕接触机构变速器的方法。
10.机动车，其特征在于：设有根据以上权利要求1-8中一项的变速器。
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