DE10021760A1 - Infinitely variable gearbox with torque division for a variable speed gear has hydraulically operated non-positive switching elements and two primary taper disks on an idler shaft - Google Patents
Infinitely variable gearbox with torque division for a variable speed gear has hydraulically operated non-positive switching elements and two primary taper disks on an idler shaftInfo
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- F16H2037/088—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft
- F16H2037/0886—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft with switching means, e.g. to change ranges
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenloses Getriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Arbeitsmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das Getriebe besteht aus einem stufenlos regelbaren Leistungszweig mit einem Varia tor als Umschlingungsgetriebe und einem Planetensatz als Summierungsgetriebe.The invention relates to a continuously variable transmission for motor vehicles, especially for machines the preamble of claim 1. The gear consists of a continuously variable power branch with a Varia Tor as a belt transmission and a planetary gear as Summation gear.
Grundsätzlich gilt für Getriebe mit Leistungsverzwei gung, daß die Größe des stufenlos regelbaren Leistungszwei ges um so kleiner ist, je kleiner der Wandlungsbereich ist, anderseits aber die Anzahl der Schaltelemente und damit der Schaltaufwand mit der Anzahl der Schaltbereiche zunimmt.Basically applies to gearboxes with a power split supply that the size of the continuously variable power the smaller the area of change, the smaller on the other hand, the number of switching elements and thus the Switching effort increases with the number of switching ranges.
Stufenlose oder CVT-Getriebe sind in der Regel Ein- oder Zweibereichssysteme. Damit ist der Wandlungsbereich des Wandlers groß, wobei der Anteil der Leistung, die über den Wandler fließt, hoch ist sie finden bevorzugt Anwendung bei Fahrzeugen der unteren bis mittleren Leistungsklasse.Stepless or CVT transmissions are usually single or Two-area systems. This is the area of change of the Converter is large, the proportion of the power over the Converter flows, high is preferred for vehicles in the lower to medium performance class.
In der DE A 197 28 611 der Anmelderin ist ein stufenlo ses Getriebe mit zwei Fahrbereichen beschrieben, das als Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem Leistungszweig mit stufenlos regelbarer Drehzahl in Form eines Variators und mit einem mechanischen Leistungszweig ausgebildet ist. Im ersten Fahrbereich wird der mechanische Leistungszweig und der Variator mit einem Summierungsgetriebe gekoppelt. In dem zweiten Fahrbereich ist der mechanische Leistungszweig offen, wobei die gesamte Leistung direkt von dem Variator übertragen wird. Die beiden durch Kupplungen schaltbaren Fahrbereiche können wahlweise über eine erste Kupplung für Vorwärtsfahrt und über eine zweite Kupplung für Rückwärts fahrt mit der Getriebeantriebswelle verbunden werden. Diese beiden Kupplungen sind als Doppelkupplung ausgebildet, die als Anfahrkupplung und als Reversiereinheit dient. Bei die sem stufenlosen Getriebe sind das Anfahren und das Rever sieren leicht zu regeln, wobei hohe Drehmomente am Variator vermieden werden.In DE A 197 28 611 the applicant is a stepless ses transmission with two driving ranges described as Power split transmission with a power branch with infinitely variable speed in the form of a variator and is designed with a mechanical power branch. in the the first driving range is the mechanical power branch and the variator is coupled to a summation gear. In the second driving range is the mechanical power branch open, all the power directly from the variator is transmitted. The two switchable by couplings Driving ranges can optionally be via a first clutch for Forward driving and a second clutch for reverse drive can be connected to the gearbox drive shaft. This Both clutches are designed as a double clutch serves as a starting clutch and as a reversing unit. At the The stepless transmission is the starting and the revering easy to regulate, with high torques on the variator be avoided.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stufenlo ses Getriebe zu schaffen, das in Bezug auf Schaltbereiche optimiert ist und bei ausreichend großem Wandlungsbereich gegenüber dem Stand der Technik die Verwendung kleinerer Variatoren bzw. bei gleich großen Variatoren höhere Lei stungsübertragung ermöglicht.The invention has for its object a stepless ses transmission to create that in terms of shift ranges is optimized and with a sufficiently large conversion area compared to the prior art, the use of smaller Variators or higher lei for variators of the same size transmission possible.
Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des An spruch 1 gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüche beschrieben.It is according to the invention by the features of the An saying 1 solved; advantageous embodiments are in the Subclaims described.
Durch die Erfindung wird ein mechanisches, leistungsver zweigtes Getriebe mit drei Fahrbereichen geschaffen. Für die Schaltung der drei Bereiche sind vier Kupplungen und ein Planetensatz erforderlich. Der Antrieb des Variators erfolgt über eine Eingangskonstante, damit die Antriebs drehzahl des Variators anwendungsbezogen angepaßt werden kann. Das Getriebe kann je nach Anwendungsfall durch die entsprechende Festlegung der mechanischen Übersetzungen voll stufenlos, d. h. mit Anfahrgeschwindigkeit gleich 0 km/h, oder mit definierter Anfahrgeschwindigkeit mit An fahrkupplung, Kriechgang usw. realisiert werden. In den Endstellungen der Fahrbereiche weisen die zu schaltenden Schaltelemente des Getriebes jeweils Synchrone Drehzahlen auf. The invention is a mechanical, performance ver branched transmission with three driving ranges created. For the circuit of the three areas are four clutches and a planetary gear set is required. The drive of the variator takes place via an input constant so that the drive speed of the variator can be adapted to the application can. Depending on the application, the gearbox can be appropriate definition of mechanical translations fully stepless, d. H. equal to approach speed 0 km / h, or with a defined approach speed with An drive clutch, creeper gear, etc. can be realized. In the End positions of the driving ranges indicate the ones to be switched Shift elements of the transmission each synchronous speeds on.
Das erfindungsgemäß ausgestaltete stufenlose Getriebe bietet den Vorteil einer einfachen Bauweise und optimalen Auslegung der Fahrbereiche, sodass der Wandler weder zu groß ausgelegt werden muß, noch überlastet wird.The continuously variable transmission designed according to the invention offers the advantage of a simple construction and optimal Interpretation of the driving ranges so that the converter neither must be designed large, is still overloaded.
Des weiteren wird der Vorteil erzielt, dass das erfin dungsgemäße stufenlose Getriebe für eine höhere Leistungs übertragung als bisher verwendbar ist. Damit können die hydrostatisch-mechanischen Getriebe in deren unteren Lei stungsklasse durch wirtschaftlichere CVT-Getriebe ersetzt werden.Furthermore, the advantage is achieved that this is invented Continuously variable transmission according to the invention for a higher performance transmission than previously usable. So that can hydrostatic-mechanical transmission in their lower lei performance class replaced by more economical CVT transmissions become.
Die maximale Drehzahl des Summierungsgetriebes liegt da bei höher als die maximale Ausgangsdrehzahl des Wandlers. Dies führt zu dem Vorteil einer höheren Endgeschwindigkeit (Overdrive).The maximum speed of the summation gear is there at higher than the maximum output speed of the converter. This leads to the advantage of a higher top speed (Overdrive).
Ferner kann das Getriebe mit der gewünschten Anfahrge schwindigkeit ausgelegt werden, welche die Geschwindigkeit 0 km/h umfaßt (geared neutral).Furthermore, the transmission with the desired approach speed, which is the speed 0 km / h (geared neutral).
Für Fahrzeuge mit niedriger Endgeschwindigkeit kann die dritte Fahrstufe bei sonst gleichbleibenden Komponenten weggelassen werden, wodurch eine Standardisierung und damit wirtschaftliche Lösungen möglich werden.For vehicles with low top speed, the third speed level with otherwise constant components be omitted, creating a standardization and thus economical solutions become possible.
In der Beschreibung und in den Ansprüchen sind zahlrei che Merkmale im Zusammenhang dargestellt und beschrieben. Der Fachmann wird die kombinierten Merkmale zweckmäßiger weise im Sinne der zu lösenden Aufgabe auch einzeln be trachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammen fassen. There are numerous in the description and in the claims che features shown and described in context. Those skilled in the art will find the combined features more convenient be individually in the sense of the task to be solved together and make meaningful further combinations grasp.
Die Verwirklichung der Vorwärts-/Rückwärtsbereiche, An fahrkupplung und des Kriechgangs kann je nach Bedarf mit den bekannten Anschlußgetrieben in Vorgelege oder Planeten bauweise verwirklicht werden und wird hier nicht erörtert.Realization of the forward / backward areas, To clutch and creeper can be used as needed the well-known connection gears in countershaft or planet construction can be realized and will not be discussed here.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung dargestellt, die Merkmale werden im Zusammenhang mit den Figuren erläutert.In the drawing is an embodiment of the Erfin The characteristics are related to the figures explained.
Es ist dargestellt:It is shown:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Getriebes; Figure 1 is a schematic representation of the transmission.
Fig. 2 eine Schaltlogistik und Fig. 2 is a switching logistics and
Fig. 3 einen Drehzahlplan für die Variante mit Anfahrgeschwindigkeit gleich 0 km/h. Fig. 3 shows a speed plan for the variant with starting speed equal to 0 km / h.
Eine nicht dargestellte Antriebsmaschine treibt das stu fenlose Getriebe über eine Antriebswelle 1 an.A drive machine, not shown, drives the stepless transmission via a drive shaft 1 .
Auf der Antriebswelle 1 ist ein Zahnrad 3 fest montiert, das mit einem Zahnrad 4 eine Zahnradpaarung 21 mit konstan ter Übersetzung, in der Regel ins Schnelle bildet.On the drive shaft 1 , a gear 3 is fixedly mounted, which forms a gear pair 21 with a constant gear ratio 21 with a gear 4 , usually quickly.
Das Zahnradpaar 21 treibt ein Primärkegelscheibenpaar 11 eines Variators 10 an, das auf einer Vorgelege 2 angeordnet ist und über ein Umschlingungsorgan 12, z. B. eine Kette, einen Riemen oder ein Schubgliederband, mit einem Sekundär kegelscheibenpaar 13 in Wirkverbindung steht.The pair of gearwheels 21 drives a pair of primary conical pulleys 11 of a variator 10 , which is arranged on a countershaft 2 and via a wrap-around element 12 , for. B. a chain, a belt or a thrust link belt, with a secondary conical pulley pair 13 is operatively connected.
Das Sekundärkegelscheibenpaar 13 ist auf der Varia torausgangswelle 9 drehfest angeordnet. Die Übersetzung des Variators 10 ist stufenlos verstellbar, indem die Primärke gelscheiben 11 und die Sekundärkegelscheiben 13 entspre chend verstellt werden.The secondary cone pulley pair 13 is arranged on the Varia gate output shaft 9 rotatably. The translation of the variator 10 is infinitely adjustable by the primary cone gel disks 11 and the secondary cone disks 13 are adjusted accordingly.
Hierzu dienen in der Regel hydraulische Steilorgane, die elektronisch von einem Mikroprozessor angesteuert werden, und zwar in Abhängigkeit von Motor- und/oder Fahrzeugbe triebsparametern. Einzelheiten sind hier nicht dargestellt.As a rule, hydraulic steep bodies serve this purpose controlled electronically by a microprocessor, depending on the engine and / or vehicle drive parameters. Details are not shown here.
Auf der Antriebswelle 1 sitzen zwei weitere Zahnräder 5 und 7, die mit dieser fest verbunden sind und mit den Ge genzahnrädern 6 und 7, die auf der Variatorausgangswelle 9 drehbar koaxial angeordnet sind, die Zahnradpaarungen Z2 und 23 bilden.On the drive shaft 1 sit two more gears 5 and 7 , which are firmly connected to this and with the Ge counter gears 6 and 7 , which are rotatably arranged coaxially on the variator output shaft 9 , form the gear pairs Z2 and 23 .
Das Summierungsgetriebe 20 hat einen Planetensatz mit Sonnenrad 16, Planetenrad 17, Planetenträger 15 und Hohl rad 18.The summation gear 20 has a planetary gear set with sun gear 16 , planet gear 17 , planet carrier 15 and hollow wheel 18th
Zwei Kupplungen K3 und K4 sind auf der Variatorausgangs welle 9 drehbar koaxial angeordnet. Die eingangsseitige Hälfte der Kupplung K3 ist mit Zahnrad 6 und die der Kupp lung K4 mit Zahnrad 8 fest verbunden. Die ausgangsseitigen Hälften der Kupplungen K3 und K4 sind mittels Welle 14, die koaxial zu Welle 9 angeordnet ist, mit Planetenträger 15 des Summierungsgetriebes 20 fest verbunden.Two clutches K3 and K4 are rotatably arranged coaxially on the variator output shaft 9 . The input side half of the clutch K3 is firmly connected to gear 6 and the clutch K4 with gear 8 . The output-side halves of the clutches K3 and K4 are fixedly connected to the planet carrier 15 of the summation gear 20 by means of shaft 14 , which is arranged coaxially to shaft 9 .
Das Sonnenrad 16 ist mit der Variatorausgangswelle 9 fest verbunden.The sun gear 16 is fixedly connected to the variator output shaft 9 .
Die abtriebsseitigen Kupplungen K1, K2 und die Ausgangs welle 19 sind koaxial zu Welle 9 angeordnet. Die Eingangs seite der Kupplung 1 steht mit Hohlrad 18 und die der Kupp lung K2 über Welle 9 mit Sonnenrad 16 in fester Verbindung. The output-side clutches K1, K2 and the output shaft 19 are arranged coaxially to shaft 9 . The input side of clutch 1 is connected to ring gear 18 and the clutch K2 via shaft 9 with sun gear 16 in a fixed connection.
Die Ausgangsseiten der Kupplungen K1 und K2 stehen mit der Ausgangswelle 19 des Getriebes in fester Verbindung.The output sides of the clutches K1 and K2 are in fixed connection with the output shaft 19 of the transmission.
Antriebsseitig bilden das Sonnenrad 16 sowie Planetenträ ger 15 und abtriebseitig das Hohlrad 18 die Koppelglieder des Summierungsgetriebes 20.On the drive side, the sun gear 16 and planet carrier 15 and on the output side the ring gear 18 form the coupling elements of the summation gear 20 .
Das stufenlose Getriebe wird mittels von vier Kupplungen K1, K2, K3, K4 in drei Fahrbereichen geschaltet. Die sche matische Darstellung in Fig. 2 gibt die logistische Schal tung der Kupplungen an. Die nicht mit einem Kreis gekenn zeichneten Kupplungen sind im entsprechenden Bereich geöff net.The continuously variable transmission is switched by means of four clutches K1, K2, K3, K4 in three driving ranges. The schematic representation in Fig. 2 indicates the logistic switching device of the couplings. The couplings not marked with a circle are opened in the corresponding area.
Die Schaltung zum Bereichswechsel erfolgt bei Synchron drehzahl der jeweiligen Kupplungen, d. h., die zu schalten den Schaltungselemente haben die gleiche Drehzahl. Für die Optimierung der Schaltqualität werden die Schaltelemente elektronisch gesteuert fahrparameterabhängig überschneidend geschlossen bzw. geöffnet.The switching to the area change takes place with synchron speed of the respective clutches, d. i.e. to switch that the circuit elements have the same speed. For the The switching elements are optimized for switching quality electronically controlled overlapping depending on driving parameters closed or opened.
Das Zahnradpaar Z1 treibt das Primärscheibenpaar 11 mit einer konstanten Drehzahl an, während das Sekundärscheiben paar 13 über die Sekundärwelle 9 das Sonnenrad 16 (erstes eingangsseitiges Koppelglied) mit einer variablen Drehzahl antreibt.The gear pair Z1 drives the primary disc pair 11 at a constant speed, while the secondary disc pair 13 drives the sun gear 16 (first coupling element on the input side) at a variable speed via the secondary shaft 9 .
Im ersten Fahrbereich wird der Planetenträger 15 über Zahnradpaar Z2, bei geschlossener Kupplung K3 mit konstan ter Drehzahl angetrieben. Die Summierungsdrehzahl des Hohl rades 18 resultiert aus der Überlagerung der Drehzahlen des Sonnenrades 16 (variabel) und des Planetenträgers 15 (kon stant) und wird über Kupplung K1 an die Getriebeausgangs welle 19 geleitet.In the first driving range, the planet carrier 15 is driven via gear pair Z2 with the clutch K3 closed at constant speed. The summation speed of the hollow wheel 18 results from the superposition of the speeds of the sun gear 16 (variable) and the planet carrier 15 (constant) and is passed via clutch K1 to the transmission output shaft 19 .
Am Anfang des ersten Bereiches haben die Kupplung K1 und die Ausgangswelle 19 bei Auslegung des Getriebes als "gea red neutral" Synchrondrehzahl gleich Null, bei Anfangge schwindigkeit größer als 0 km/h wird eine Anfahrkupplung benötigt. Am Ende des ersten Fahrbereichs haben alle Koppe lelemente des Summierungsgetriebes 20, d. h. Sonnenrad 16, Planetenträger 15 und Hohlrad 18 Synchrondrehzahl. Somit haben auch die Kupplungen K1, K2, K3 und die Ausgangswel le 19 die gleichen Drehzahlen.At the beginning of the first area, the clutch K1 and the output shaft 19, when the transmission is designed as a "gea red neutral" synchronous speed equal to zero, a speed clutch at the start speed greater than 0 km / h is required. At the end of the first driving range, all coupling elements of the summation gear 20 , ie sun gear 16 , planet carrier 15 and ring gear 18, have synchronous speed. Thus, the clutches K1, K2, K3 and the output shaft 19 have the same speeds.
Am Anfang des zweiten Fahrbereiches wird die Kupplun gen K2 geschlossen und K3 geöffnet und damit die variable Drehzahl des Sekudärscheibenpaares 13 über die Welle 9 an die Ausgangswelle 19 geleitet. Die Kupplung K1 wird ge schlossen gehalten, damit am Ende des zweiten Bereiches die beiden Hälften der Kupplung K4 und die Koppelelemente des Summierungsgetriebes 20 Synchrondrehzahl haben, die gleich der max. Drehzahl des Sekundärscheibenpaars 13 ist.At the beginning of the second driving range, the clutches K2 are closed and K3 is opened, and thus the variable speed of the pair of secondary disks 13 is guided via the shaft 9 to the output shaft 19 . The clutch K1 is kept closed so that at the end of the second area the two halves of the clutch K4 and the coupling elements of the summation gear 20 have synchronous speeds which are equal to the max. Speed of the secondary disc pair 13 is.
Im dritten Fahrbereich wird die Kupplung K4 geschlossen und die Kupplung K2 geöffnet. Damit wird Planetenträger 15 über Zahnradpaarung 23 mit Konstantdrehzahl angetrieben. Die Regelung des Variators und die Koppelung des Summie rungsgetriebes 20 ist mit Fahrbereich 1 identisch.In the third driving range, clutch K4 is closed and clutch K2 is opened. So that planet carrier 15 is driven via gear pair 23 at constant speed. The control of the variator and the coupling of the summation transmission 20 is identical to driving range 1 .
Die Übersetzungen der Zahnradpaare Z2 und Z3 sind so ausgelegt, daß die Drehzahl des Zahnrades 6 der kleinsten und die des Zahnrades 8 der größten Drehzahl des Sekundär scheibenkegelpaar (13) entspricht. The translations of the gear pairs Z2 and Z3 are designed so that the speed of the gear 6 corresponds to the smallest and that of the gear 8 corresponds to the highest speed of the secondary disc cone pair ( 13 ).
Die Schaltlogistik ist bei Vor- und Rückwärtsfahrberei chen identisch. The shifting logistics are for forward and reverse driving Chen identical.
11
Antriebswelle
drive shaft
22
Vorgelegewelle
Countershaft
3-83-8
Zahnrad
gear
99
Sekundärwelle
Secondary wave
1010th
Variator
Variator
1111
Primärkegelscheibenpaar
Primary conical pulley pair
1212th
Umschlingungsorgan
Wrapping organ
1313
Sekundärkegelscheibenpaar
Secondary cone pulley pair
1414
Welle
wave
1515
Planetenträger
Planet carrier
1616
Sonnenrad
Sun gear
1717th
Planetenräder
Planet gears
1818th
Hohlrad
Ring gear
1919th
Ausgangswelle
Output shaft
2020th
Summierungsgetriebe
Z1-Z3 Zahnradpaar
K1-K4 Kupplungen
Summation gear
Z1-Z3 gear pair
K1-K4 couplings
Claims (5)
erstens: das Sonnenrad (16), das über die Welle (9) mit dem Sekundärscheibenkegelpaar (13) fest verbunden ist,
zweitens: den Planetenträger (15), der über die Welle (14) mit den Abtriebshälften der Kupplungen (K3 und K4) in fe ster Verbindung steht,
drittens: die Welle (9), die das Sekundärscheibenkegel paar (13) mit der antriebsseitigen Hälfte der Kupplung K2 fest verbindet und
viertens: das Hohlrad (18), das mit der antriebsseitigen Hälfte der Kupplung (K3) fest verbunden ist.3. Continuously variable transmission according to claim 1, characterized in that the transmission has four key elements:
first: the sun gear ( 16 ), which is firmly connected to the pair of secondary pulleys ( 13 ) via the shaft ( 9 ),
second: the planet carrier ( 15 ), which is connected via the shaft ( 14 ) to the output halves of the clutches (K3 and K4),
third: the shaft ( 9 ) that firmly connects the secondary disc cone pair ( 13 ) to the drive side half of the clutch K2 and
fourth: the ring gear ( 18 ), which is firmly connected to the drive-side half of the clutch (K3).
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE2000121760 DE10021760A1 (en) | 2000-05-04 | 2000-05-04 | Infinitely variable gearbox with torque division for a variable speed gear has hydraulically operated non-positive switching elements and two primary taper disks on an idler shaft |
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| DE (1) | DE10021760A1 (en) |
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