DE102005021866B4

DE102005021866B4 - Druckzuführung bei einem stufenlos verstellbaren Automatgetriebe, insbesondere einem Umschlingungsgetriebe

Info

Publication number: DE102005021866B4
Application number: DE102005021866.0A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Kauffeldt Rudolf
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2025-05-12
Also published as: US7771301B2; US20060258493A1; DE102005021866A1

Abstract

Druckzuführung zwischen einer Variatorwelle und dem Druckraum zur axialen Verschiebung der beweglichen Scheibe (Stellscheibe) eines Kegelscheibenpaares bei einem stufenlos verstellbaren Automatgetriebe, insbesondere einem Umschlingungsgetriebe, umfassend eine Längsbohrung und Radialbohrungen in der Variatorwelle, sowie eine Radialbohrung in der Stellscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Druckraum (6) mindestens zwei durchgehende Radialbohrungen (8, 9) in der Variatorwelle (1) vorgesehen sind, die zueinander axial versetzt und in etwa um 90° zueinander verdreht angeordnet sind, wobei das Öl über die Längsbohrung (7) der Variatorwelle (1) und die Redialbohrungen (8, 9) durch eine Radialbohrung (10) in der Stellscheibe (3) in den Druckraum (6) gelangen kann, derart, dass unabhängig von axialer Stellung oder tangentialer Positionierung der Stellscheibe (3) bezüglich der Variatorwelle (1) der Ölfluss immer gewährleistet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Druckzuführung zwischen einer Variatorwelle und einem Druckraum zur axialen Verschiebung der beweglichen Scheibe (Stellscheibe) eines Kegelscheibenpaares bei einem stufenlos verstellbaren Automatgetriebe, insbesondere einem Umschlingungsgetriebe, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein stufenloses Umschlingungsgetriebe besteht üblicherweise u. a. aus einer Anfahreinheit, vorzugsweise einem Wandler, einer Vorwärts/Rückwärtsfahreinheit bzw. einem Wendesatz, einer Zwischenwelle, einem Differential, aus hydraulischen und elektronischen Steuereinrichtungen sowie aus einem Variator.
Der Variator umfasst bei derartigen Getrieben nach dem Stand der Technik eine Primärseite, die mit der Antriebswelle verbunden ist und eine Sekundärseite, welche jeweils paarweise angeordnete Kegelscheiben umfassen. Eine der Kegelscheiben ist in axialer Richtung feststehend angeordnet, wobei die andere axial verschiebbar angeordnet ist. Des weiteren ist ein Variator mit einem momentenübertragenden Umschlingungselement versehen, das zwischen den beiden Kegelscheibenpaaren umläuft. Als Umschlingungselement wird üblicherweise ein Schubgliederband, eine Zugkette oder ein Riemen verwendet. Die aktuelle Übersetzung des Getriebes wird durch den Laufradius des Umschlingungselementes definiert, der wiederum eine Funktion der axialen Position der Kegelscheiben der Primär- bzw. Sekundärseite zueinander ist.
Nach dem Stand der Technik wird die axiale Position der Kegelscheiben der Primär- bzw. Sekundärseite zueinander hydraulisch eingestellt. Hierbei wird ein Hydraulikdruck auf die beweglichen Kegelscheiben aufgebracht, derart, dass der axiale Abstand der Kegelscheiben eines Kegelscheibenpaares zueinander als Funktion des Druckes einstellbar ist. Zu diesem Zweck wird das von einer Hydraulikpumpe gelieferte Drucköl durch eine Längsbohrung in der Variatorwelle, zumindest eine radiale Bohrung der Variatorwelle und eine radiale Bohrung in der Stellscheibe in den entsprechenden Druckraum geleitet.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die Druckzuführung der Variatorscheibe derart zu realisieren, dass die Bohrungen von Welle und Stellscheibe genau zueinander ausgerichtet sind, wenn sich die Scheibe im Anschlag (d. h. im drucklosen Zustand) befindet. Des weiteren ist ein Kanal in der Stellscheibe in axialer und radialer Richtung über der Wellenbohrung angeordnet, um die Ölzuführung zu gewährleisten, wenn sich die Scheibe vom Anschlag fortbewegt, d. h. wenn die Bohrungen von Welle und Stellscheibe nicht übereinanderliegen. Die Ausrichtung der Stellscheibe wird üblicherweise dadurch sicher gestellt, dass aus dem Wellenprofil der Variatorwelle ein Zahn entfernt und in der Stellscheibe eine Zahnlücke entsprechend gefüllt wird.
Durch die Notwendigkeit des Entfernens eines Profilzahns der Variatorwelle sowie durch die erforderlichen Kanäle in der Stellscheibe werden hohe Herstellungskosten verursacht. Außerdem ist der Montageprozess sehr aufwändig, da, wie bereits erläutert, ein orientiertes Montieren erforderlich ist.
Aus der DE 102 22 001 A1 ist ein stufenlos verstellbares Umschlingungsgetriebe bekannt, bei dem im drucklosen Zustand des Getriebes die axial verschiebbare Kegelscheibe der Antriebswelle durch eine Federanordnung derart mit einer axialen Kraft beaufschlagt wird, dass sich der Anpressdruck auf das Umschlingungsmittel erhöht und die Übersetzung des Getriebes verringert wird. Hierbei weist der Stellmechanismus der Scheibe zwei Druckräume auf, die jeweils über eine radiale Bohrung in der Stellscheibe bzw. über eine sich durch die Bewegung der Scheibe ergebende Öffnung und über zwei senkrecht zueinander radial verlaufende Bohrungen der hohlgebohrten Variatorwelle mit Öl versorgt werden. Des weiteren ist oberhalb einer radialen Bohrung der Variatorwelle ein Kanal in axialer Richtung vorgesehen, um die Ölzuführung zu gewährleisten.
im Rahmen der DE 693 04 105 T2 , welche eine Riemenscheibe zur Verwendung in einem stufenlos verstellbaren Getriebe betrifft, und der DE 699 08 828 T2 , welche eine Steuerung für ein stufenlos verstellbares Getriebe betrifft, sind ebenfalls zwei Druckkammern zur hydraulischen Verstellung der Riemenscheibe offenbart, welche jeweils über zwei nicht durchgehende Radialbohrungen der hohlgebohrten Variatorwelle und einen radial verlaufenden Kanal in der Riemenscheibe mit Öl versorgt werden.
Ferner ist aus der DE 100 37 136 A1 ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe bekannt, bei dem die Druckmittelversorgung der zwei vorgesehenen Druckkammern zur Stellscheibenverstellung mittels einer Fluidverbindung erfolgt, welche als Längsbohrung in der Variatorwelle, als ein radial verlaufender durchgehender Kanal in der Variatorwelle sowie als radial verlaufende Kanäle in der Stellscheibe ausgebildet ist, wobei die beiden Druckräume miteinender verbunden sind. Hierbei ist auf der Stellscheibe eine umlaufende Nut vorgesehen, um den Ölfluss im Wesentlichen unabhängig von der axialen Position der Stellscheibe zu gewährleisten. Bei dieser Konstruktion kann es jedoch im drucklosen Zustand zu einer Verzögerung bei der Ölversorgung kommen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckzuführung zwischen einer Variatorwelle und dem Druckraum zur axialen Verschiebung der beweglichen Scheibe (Stellscheibe) eines Kegelscheibenpaares bei einem stufenlos verstellbaren Automatgetriebe, insbesondere einem Umschlingungsgetriebe anzugeben, welche in einer Vereinfachung der Teilefertigung und der Montage resultiert. Zudem soll die Notwendigkeit einer orientierten Montage entfallen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird vorgeschlagen, für jeden Druckraum mindestens zwei durchgehende Radlalbohrungen in der Variatorwelle vorzusehen, welche zueinander axial versetzt und in etwa um 90° zueinander verdreht angeordnet sind. Zudem wird vorgeschlagen, zumindest in einem der Bauteile Variatorwelle oder Stellscheibe eine umlaufende Nut vorzusehen. Es ist auch möglich, den oben erwähnten Winkel von 90° beliebig zu variieren.
Bevorzugterweise ist die Nut axial betrachtet im Wesentlichen symmetrisch um die Bohrung der Stellscheibe oder um eine der Radialbohrungen in der Variatorwelle vorgesehen. Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Weiterbildung kann die Nut in der Variatorwelle axial betrachtet im Wesentlichen zwischen den beiden durchgehenden Radialbohrungen vorgesehen sein, wobei sie in diesem Fall beide Bohrungen umfasst.
Vorzugsweise entspricht die Breite der umlaufenden Nut in etwa der Hälfte des gesamten Verstellweges der Stellscheibe. Um eine schnelle Druckölversorgung zu gewährleisten, ist der axiale Abstand der zwei durchgehenden Radialbohrungen zueinander kleiner als die Breite der Nut.
Gemäß der Erfindung sind die Bohrungen vorzugsweise derart angeordnet, dass sich im drucklosen Zustand, d. h. in einer Endstellung der Stellscheibe, die Radialbohrung der Stellscheibe axial betrachtet in etwa zwischen den beiden durchgehenden Radialbohrungen der Variatorwelle befindet.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird sichergestellt, dass, unabhängig von axialer Stellung oder tangentialer Positionierung der Stellscheibe bezüglich der Variatorwelle, der Ölfluss immer gewährleistet ist. Dies hat auch zur Folge, dass eine orientierte Montage nicht mehr erforderlich ist, so dass keine konstruktiven Maßnahmen zur definierten Ausrichtung der Stellscheibe notwendig sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Druckkammern schnell mit Öl gefüllt werden können, da pro Druckkammer zwei durchgehende Radialbohrungen der Variatorwelle vorgesehen sind.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur, welche eine schematische Schnittansicht der Druckzuführung gemäß der Erfindung darstellt, beispielhaft näher erläutert.
Gezeigt wird eine Variatorwelle 1, welche durch einen geteilten Ring 2 axial gesichert ist, auf der die axial verstellbare Scheibe bzw. Stellscheibe 3 angeordnet ist. Das Umschlingungsmittel ist mit 4 bezeichnet. Neben der Stellscheibe 3 ist die Anpressvorrichtung 5 angeordnet, welche einen Druckraum 6 umfasst, der zur Verstellung des Variators von einer nicht dargestellten Hydraulikpumpe über die Variatorwelle 1 mit Hydrauliköl versorgt wird.
Hierbei weist die Variatorwelle 1 eine Längsbohrung 7 auf, über die und über die erfindungsgemaße Druckzuführung das Öl in den Druckraum 6 geführt wird.
Als Druckzuführung sind gemäß der Erfindung für jeden Druckraum mindestens zwei durchgehende Radialbohrungen 8, 9 in der Variatorwelle 1 vorgesehen, die zueinander axial versetzt und in etwa um 90° zueinander verdreht angeordnet sind, wobei das Öl über die Radialbohrungen 8, 9 durch eine Radialbohrung 10 in der Stellscheibe 3 in den Druckraum 6 gelangen kann.
Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, zumindest in einem der Bauteile, d. h. in der Variatorwelle 1 oder in der Stellscheibe 3, eine umlaufende Nut 11 vorzusehen. In der Figur ist die umlaufende Nut 11 in der Stellscheibe 3 gezeigt. Durch die Nut 11 ist gewährleistet, dass das Öl unabhängig von der axialen Position der Stellscheibe 3, d. h. der relativen Position der Radialbohrungen 8, 9 der Variatorwelle 1, und der Radialbohrung 10 der Stellscheibe 3 in den Druckraum 6 geführt wird.
Vorzugsweise ist die Nut 11, für den Fall, dass sie in der Stellscheibe 3 vorgesehen ist, axial betrachtet im Wesentlichen symmetrisch um die Radialbohrung 10 der Stellscheibe 3 vorgesehen. Für den Fall, dass die Nut 11 in der Variatorwelle ist, ist sie axial betrachtet im Wesentlichen symmetrisch um eine der Radialbohrungen 8, 9 in der Variatorwelle 1 vorgesehen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Nut 11 in der Variatorwelle 1 axial betrachtet im Wesentlichen zwischen den beiden durchgehenden Radialbohrungen 8, 9 vorgesehen sein, wobei sie in diesem Fall beide Bohrungen 8, 9 umfasst.
Um eine problemlose Ölversorgung des Druckraumes 5 zu gewährleisten, entspricht die Breite der umlaufenden Nut 11 in etwa der Hälfte des gesamten Verstellweges der Stellscheibe 3. Um eine schnelle Druckölversorgung zu gewährleisten, kann der axiale Abstand der zwei durchgehenden Radialbohrungen 8, 9 der Variatorwelle 1 zueinander kleiner sein als die Breite der Nut 11.
In der Figur ist die Stellscheibe 3 in der Endstellung im drucklosen Zustand dargestellt. Wie der Figur zu entnehmen ist, sind die Radialbohrungen 8, 9, 10 derart angeordnet, dass sich im drucklosen Zustand die Radialbohrung 10 der Stellscheibe 3 axial betrachtet in etwa zwischen den beiden durchgehenden Radialbohrungen 8, 9 der Variatorwelle 1 befindet, wobei auch weitere Anordnungsmöglichkeiten in Abhängigkeit von den Anforderungen an die Hydraulik möglich sind.
Für den Fall, dass mehr als zwei durchgehende Radialbohrungen in der Variatorwelle vorgesehen sind, sind diese vorzugsweise derart radial angeordnet, dass keine Unwucht entsteht.
Selbstverständlich fällt auch jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumliche Anordnung der Bohrungen an sich sowie zueinander und soweit technisch sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche, ohne die Funktion des Druckzuführung, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen, auch wenn diese Ausbildungen nicht explizit in der Figur oder in der Beschreibung dargestellt sind.
Bezugszeichenliste

1: Variatorwelle
2: geteilter Ring
3: Stellscheibe
4: Umschlingungsmittel
5: Anpressvorrichtung
6: Druckraum
7: Längsbohrung
8: Radialbohrung
9: Radialbohrung
10: Radialbohrung
11: umlaufende Nut

Claims

Druckzuführung zwischen einer Variatorwelle und dem Druckraum zur axialen Verschiebung der beweglichen Scheibe (Stellscheibe) eines Kegelscheibenpaares bei einem stufenlos verstellbaren Automatgetriebe, insbesondere einem Umschlingungsgetriebe, umfassend eine Längsbohrung und Radialbohrungen in der Variatorwelle, sowie eine Radialbohrung in der Stellscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Druckraum (6) mindestens zwei durchgehende Radialbohrungen (8, 9) in der Variatorwelle (1) vorgesehen sind, die zueinander axial versetzt und in etwa um 90° zueinander verdreht angeordnet sind, wobei das Öl über die Längsbohrung (7) der Variatorwelle (1) und die Redialbohrungen (8, 9) durch eine Radialbohrung (10) in der Stellscheibe (3) in den Druckraum (6) gelangen kann, derart, dass unabhängig von axialer Stellung oder tangentialer Positionierung der Stellscheibe (3) bezüglich der Variatorwelle (1) der Ölfluss immer gewährleistet ist.
Druckzuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem der Bauteile Variatorwelle (1) oder Stellscheibe (3) eine umlaufende Nut (11) vorgesehen ist, derart, dass des Öl unabhängig von der axialen Position der Stellscheibe (3), d. h. der relativen Position der Radialbohrungen (8, 9) der Variatorwelle (1) und der Radialbohrung (10) der Stellscheibe (3), in den Druckraum (6) geführt wird.
Druckzuführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die Nut (11) in der Stellscheibe 3 vorgesehen ist, diese axial betrachtet Im Wesentlichen symmetrisch um die Radialbohrung (10) der Stellscheibe (3) vorgesehen ist.
Druckzuführung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die Nut (11) in der Variatorwelle (1) vorgesehen ist, diese axial betrachtet im Wesentlichen symmetrisch um eine der Radialbohrungen (8, 9) in der Variatorwelle (1) oder im Wesentlichen zwischen den beiden durchgehenden Radialbohrugen (8, 9) vorgesehen ist, wobei sie in diesem Fall beide Bohrungen (8, 9) umfasst.
Druckzuführung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand der zwei durchgehenden Radialbohrungen (8, 9) der Variatorwelle (1) zueinander kleiner ist als die Breite der Nut (11).
Druckzuführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialbohrungen (8, 9, 10) derart angeordnet sind, dass sich im drucklosen Zustand die Radialbohrung (10) der Stellscheibe (3) axial betrachtet in etwa zwischen den beiden durchgehenden Radialbohrungen (8, 9) der Variatorwelle (1) befindet.