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Die
Erfindung betrifft ein Automatgetriebe in Form eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, wie
es beispielsweise aus der DE 10 2004 015 215 und weiteren Veröffentlichungen
bekannt ist, sowie ein Verfahren zu dessen Steuerung und/oder Betrieb und
ein damit ausgerüstetes
Fahrzeug.
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Automatgetriebe
im weiteren Sinne sind Kennungswandler, deren momentane Übersetzung sich
selbständig
in Abhängigkeit
von momentanen oder zu erwartenden Betriebszuständen, wie zum Beispiel Teillast,
Schub und Umgebungsparameter, wie zum Beispiel Temperatur, Luftdruck,
Luftfeuchtigkeit, stufenweise oder stufenlos verändert. Zu ihnen gehören solche
Kennungswandler, die auf einem elektrischen, pneumatischen, hydrodynamischen, hydrostatischen
Prinzip oder auf einem aus diesen Prinzipien gemischten Prinzip
beruhen.
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Die
Automatisierung bezieht sich auf die verschiedensten Funktionen,
wie zum Beispiel das Anfahren, die Übersetzungswahl, die Art der Übersetzungsveränderung
bei verschiedene Betriebssituationen, wobei unter Art der Übersetzungsveränderung zum
Beispiel das Schalten von einzelnen Stufen nacheinander, das Überspringen
von Schaltstufen und die Geschwindigkeit der Verstellung verstanden werden
kann.
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Der
Wunsch nach Komfort, Sicherheit und vertretbarem Bauaufwand bestimmt
den Automatisierungsgrad d. h. wie viele Funktionen selbständig ablaufen.
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In
der Regel kann der Fahrer manuell in den automatischen Ablauf eingreifen
oder ihn für
einzelne Funktionen begrenzen.
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Automatgetriebe
im engeren Sinne, wie sie heute vor allem im Fahrzeugbau verwendet
werden, haben in der Regel folgenden Aufbau:
Auf der Antriebsseite
des Getriebes befindet sich eine Anfahreinheit in Form einer regelbaren
Kupplung, zum Beispiel einer nassen oder trockenen Reibungskupplung,
einer hydrodynamischen Kupplung oder einem hydrodynamischen Wandler.
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Zu
einem hydrodynamischen Wandler wird häufig eine Überbrückungskupplung parallel zum Pumpen-
und Turbinenteil geschaltet, welche durch direkte Kraftübertragung
den Wirkungsgrad steigert und durch definierten Schlupf bei kritischen
Drehzahlen die Schwingung dämpft.
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Die
Anfahreinheit treibt ein mechanisches, stufenloses oder gestuftes
Wechselgetriebe an, das eine Vorwärts-/Rückwärtsfahreinheit, eine Haupt-, Bereichs-,
Splitgruppe und/oder einen Variator enthalten kann. Zahnradgetriebegruppen
werden, je nach Anforderungen an Laufruhe, Platzverhältnisse und Übertragungsmöglichkeiten,
in Vorgelege- oder Planetenbauweise mit Gerad- oder Schrägverzahnung
ausgelegt.
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Das
Ausgangselement des mechanischen Getriebes, eine Welle oder ein
Zahnrad, treibt direkt oder indirekt über Zwischenwellen bzw. eine
Zwischenstufe mit einer konstanten Übersetzung auf ein Differentialgetriebe,
das als separates Getriebe gestaltet sein kann oder ein integrierter
Bestandteil des Automatgetriebes ist. Grundsätzlich eignet sich das Getriebe
für Längs- und
Quereinbau im Fahrzeug.
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Zur
Verstellung der Übersetzung
im mechanischen Getriebe sind hydrostatische, pneumatische und/oder
elektrische Stellglieder vorgesehen. Eine Hydraulikpumpe, die nach
dem Verdrängungsprinzip arbeitet,
liefert Drucköl
für die
Anfahreinheit, insbesondere die hydrodynamische Einheit, für die hydrostatischen
Stellelemente des mechanischen Getriebes und für die Schmierung und Kühlung des
Systems. Je nach erforderlichem Druck und Fördervolumen kommen Zahnradpumpen,
Schraubenpumpen, Flügelzellenpumpen
und Kolbenpumpen, letztere meistens in radialer Bauart, in Frage.
In der Praxis haben sich Zahnradpumpen und Radialkolbenpumpen für diesen
Zweck durchgesetzt, wobei die Zahnradpumpen wegen ihres geringen
Bauaufwandes und die Radialkolbenpumpe wegen des höheren Druckniveaus
und der besseren Regelbarkeit Vorteile bieten.
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Die
Hydraulikpumpe kann an einer beliebigen Stelle des Getriebes an
einer ständig
von der Antriebseinheit angetriebenen Haupt- oder Nebenwelle angeordnet
sein.
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Es
sind stufenlose Automatgetriebe bekannt, bestehend aus einer Anfahreinheit,
einem Planetenwendegetriebe als Vorwärts-/Rückwärtsfahreinheit, einer Hydraulikpumpe,
einem Variator, einer Zwischenwelle und einem Differential. Der
Variator wiederum besteht aus zwei Kegelscheibenpaaren und einem
Umschlingungsorgan. Jedes Kegelscheibenpaar besteht aus einer in
axialer Richtung verschiebbaren zweiten Kegelscheibe. Zwischen diesen
Kegelscheibenpaaren läuft
das Umschlingungsorgan, zum Beispiel ein Schubgliederband, eine
Zugkette oder ein Riemen. Über
die Verstellung der zweiten Kegelscheibe ändert sich der Laufradius des
Umschlingungsorgans und somit die Übersetzung des stufenlosen
Automatgetriebes.
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Stufenlose
Automatgetriebe erfordern ein hohes Druckniveau, um die Kegelscheiben
des Variators in allen Betriebspunkten mit der gewünschten Geschwindigkeit
verstellen zu können
und außerdem mit
einem genügenden
Basisanpressdruck weitgehend verschleißfrei das Drehmoment zu übertragen.
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Eine
der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe liegt darin, die Betriebsfestigkeit
von Bauteilen zu erhöhen
und somit die Lebensdauer eines derartigen Automatgetriebes zu verlängern. Eine
weitere Teilaufgabe der Erfindung liegt darin begründet, die Drehmomentübertragungsfähigkeit
eines derartigen Getriebes zu erhöhen bzw. größere Kräfte durch die Bauteile des
Getriebes übertragen
zu können.
Außerdem – so eine
weitere Teilaufgabe – soll
ein derartiges Getriebe wirtschaftlich gefertigt werden können.
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Eine
weitere der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe liegt darin,
den Variator eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit möglichst
hoher Geschwindigkeit verstellen zu können, also die maximale Verstellung
zwischen Underdrive und Overdrive bzw. umgekehrt schnellstmöglich zu
erreichen. Bei den bisher bekannten stufenlosen Fahrzeuggetrieben,
insbesondere bei Umschlingungsmittelgetrieben, läuft die Schnellverstellung
in den meisten Fällen
derart ab, dass eine schnelle Übersetzungsverstellung
typischerweise übersetzungsgeregelt
betrieben wird. Durch diesen übersetzungsgeregelten
Betrieb muss jedoch auf die Regelung in bisheriger Form selbst Rücksicht
genommen werden. Damit es nicht zu Schwingungen kommt, muss man in
der Regel Einbussen in der Verstelldynamik in Kauf nehmen, also
eine Verlangsamung der Verstellung, weil aus Stabilitätsgründen die
maximale Kraft während
des gesamten Verstellvorgangs nicht ausgenutzt werden kann.
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Zudem
muss die Verstellgeschwindigkeit vor Erreichen der Anschläge reduziert
werden, da diese nicht mit hoher Dynamik angefahren werden können, und
auch den erforderlichen Abbremsvorgang nicht selbst übernehmen
können.
Insbesondere bei Getrieben wie beispielsweise einem Konzept, in
welchem ein CVT-Getriebe in Kombination mit einem nachgeschalteten
automatisierten Schaltgetriebe oder Stufenautomaten betrieben wird,
kommt es in den Schaltungen darauf an, den CVT-Teil des Getriebes
schnellstmöglich
verstellen zu können.
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Die
Aufgabenteile werden durch die in den Ansprüchen dargelegte sowie in der
Beschreibung auch in Zusammenhang mit den Figuren erläuterte Erfindung
mit deren Weiterbildungen gelöst.
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Erfindungsgemäß trägt zur Lösung der
Aufgabe und zur Verbesserung von Getrieben nach dem Stand der Technik
ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe bei mit antriebsseitigen
und abtriebsseitigen Kegelscheibenpaaren, die jeweils eine Festscheibe und
eine Wegscheibe aufweisen, die jeweils auf einer antriebsseitigen
und einer abtriebsseitigen Welle angeordnet und über ein Umschlingungsmittel
zur Drehmomentübertragung
verbindbar sind, wobei zumindest ein Anschlag an zumindest einer
der Endlagen zumindest einer Wegscheibe mit einem Abbremsmechanismus
versehen ist.
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Dies
führt zu
einer Optimierung des Anschlags bzw. der Anschläge. Günstig ist es, wenn diese so
ausgelegt sind, dass kurz vor dem Grenzanschlag, bei welchem das
Umschlingungsmittel – beispielsweise
in Form einer Kette – aus
dem Scheibensatz auslaufen könnte,
eine Elastizität
eingebaut wird, die dafür
sorgt, dass der Scheibensatz beim Fahren in den Anschlag keinen
Schaden nimmt.
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Besonders
vorteilhaft kann es bei einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
nach der Erfindung sein, wenn der Abbremsmechanismus selbsttätig wirksam
ist.
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Vorteilhaft
kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
der Anschlag einen Dämpfungsring
aufweist, wobei dieser mehrteilig ausgeführt sein kann.
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Allgemein
kann es von Vorteil sein, wenn der Dämpfungsring aus einem elastischen
Stahlmaterial besteht.
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Weiterhin
kann der Dämpfungsring
von zwei Lagerschalen umschlossen werden.
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Bei
einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach der Erfindung kann
es von Vorteil sein, wenn im Bereich des Anschlags ein Druckmedium komprimiert
wird, wobei als Druckmedium das im Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
vorhandene hydraulische Medium verwendet werden kann.
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Hierzu
kann das zur Übersetzungsverstellung
erforderliche hydraulische Medium als Druckmedium verwendet werden.
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So
besteht beispielsweise die Möglichkeit, über eine
Blende das hydraulische Medium an einen speziell ausgebildeten Anschlag
zu bringen und diesen Anschlag so auszubilden, dass bei der Verstellung
kurz vor dem Anschlag eine Komprimierung des hydraulischen Mediums
erfolgt und damit eine Dämpfung
erzielt wird. Hierzu kann beispielsweise das zur Verstellung notwendige Öl über eine
separate Stichleitung dem Dämpfungsanschlag
zugeführt werden.
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Besonders
vorteilhaft kann es bei einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
nach der Erfindung sein, wenn zur Verstellung der Übersetzung die
maximale Verstellkraft erzeugt wird, wobei es zweckmäßig sein
kann, die maximale Verstellkraft bei einer Schnellverstellung softwareseitig
zu unterstützen,
was beispielsweise durch einen Offset in der Ansteuergröße erreicht
werden kann, wobei der Offset ein Stromoffset sein kann.
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Die
softwareseitige Ansteuerung kann beispielsweise derart erfolgen,
dass bei dem Befehl „Schnellverstellung" sofort die Ansteuergröße durch einen
Offsetwert – vorgesteuert – in einer
solchen Art manipuliert wird, dass die maximale Verstellkraft für die Verstellung
erzeugt wird. So ist beispielsweise bei einer Underdriveschnellverstellung
denkbar, dass dann sofort der Strom durch einen Offset auf beispielsweise
1000 mA angehoben wird. Kurz vor Erreichen des Anschlags kann dann
der Strom auf einen Wert abgesenkt werden, der zum Halten der Underdriveübersetzung
notwendig ist. Dieser ist meist bei Kenntnis der jeweiligen Lastsituation
(Variatormoment, Drehzahl) bekannt.
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Es
wäre auch
möglich,
wenn man in einem quasi geregeltem Betrieb bleiben möchte, dass
man eine Reglerparameterumschaltung oder Reglerstrukturumschal tung
bei der Schnellverstellung vorsieht, so dass in kürzester
Zeit eine maximale Verstellkraft erzeugt werden kann. Dabei sollte
gleichzeitig der Sollwert so verändert
werden, dass eine große
Regelabweichung erzielt wird, und damit die Ansteuergröße so verändert wird,
dass maximale Verstellkräfte erreicht
werden.
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Es
kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
bei einer Schnellverstellung der geregelte Betriebszustand derart
unterstützt
wird, dass sich unmittelbar Werte für den Sollwert ergeben, die
zu einer großen
Regelabweichung führen, wobei
die Ansteuergröße unmittelbar
Extremwerte annehmen kann.
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Vorteilhaft
kann es weiterhin sein, wenn bei der Ansteuergröße in sehr kurzer Zeit Extremalwerte anliegen.
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Bei
einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach der Erfindung, kann
es Vorteil sein, wenn die Schnellverstellung durch die Software
derart unterstützt
wird, dass es im übersetzungsgeregelten Betrieb
zu einer Erhöhung/Umschaltung
der Regelparameter kommt, so dass die Ansteuerwerte in kurzer Zeit
hohe Werte oder Extremalwerte annehmen, wobei im Regler eine Strukturumwandlung
stattfinden kann, so dass die Ansteuerwerte in kurzer Zeit hohe
Werte oder Extremalwerte annehmen.
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Weiterhin
bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Steuerung und/oder
zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Getriebes.
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Des
Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Fahrzeug mit einem ertindungsgemäßen Getriebe.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise
mit weiteren Einzelheiten erläutert.
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Es
stellen dar:
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1 eine
Teilansicht eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes,
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2 eine
im Wesentlichen der 1 entsprechende Darstellung
einer weiteren Ausführungsform,
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3 Ausführungsbeispiele
abtriebsseitiger Kegelscheibenpaare,
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4 einen
Ausschnitt im Nabenbereich der antriebsseitigen Wegscheibe,
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5 einen
Teilschnitt einer Ausführungsform
eines Dämpfungsrings,
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6 einen
weiteren Ausschnitt im Nabenbereich einer abtriebsseitigen Wegscheibe.
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1 zeigt
nur einen Teil eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, nämlich den
von einem Antriebsmotor, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor
angetriebenen antriebs- oder eingangsseitigen Teil des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 1.
Bei einem vollständig
ausgeführten
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ist diesem eingangsseitigen Teil
ein komplementär
ausgebildeter abtriebsseitiger Teil des stufenlos einstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes
zugeordnet, wobei beide Teile über
ein Umschlingungsmittel in der Form beispielsweise einer Laschenkette 2 zur Momentenübertragung
miteinander verbunden sind. Das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 1 weist eingangsseitig
eine Welle 3 auf, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
einstückig
mit einer feststehenden Kegelscheibe oder Festscheibe 4 ausgebildet
ist. Diese axial feststehende Kegelscheibe 4 befindet sich
in Axiallängsrichtung
der Welle 3 einer axial verlagerbaren Kegelscheibe oder
Wegscheibe 5 benachbart gegenüber.
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Bei
der Darstellung nach 1 ist die Laschenkette 2 am
antriebsseitigen Kegelscheibenpaar 4, 5 in einer
radial äußeren Stellung
dargestellt, die sich dadurch ergibt, dass die axial verlagerbare
Kegelscheibe 5 in der Zeichnung in Richtung nach rechts
verlagert wird und diese Verlagerungsbewegung der axial verlagerbaren
Kegelscheibe 5 zu einer Bewegung der Laschenkette 2 in
Richtung nach radial außen
führt,
wodurch sich eine Übersetzungsänderung
des Getriebes ins Schnelle ergibt.
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Die
axial verlagerbare Kegelscheibe 5 kann in an sich bekannter
Weise in der Zeichnungsebene auch nach links verlagert werden, wobei
sich in dieser Stellung die Laschenkette 2 in einer radial
inneren Stellung befindet (die mit dem Bezugszeichen 2a versehen
ist), bei der sich eine Übersetzung
des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 1 ins Langsame
ergibt.
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Das
von einem nicht näher
dargestellten Antriebsmotor bereit gestellte Drehmoment wird in
den in 1 dargestellten antriebsseitigen Teil des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes über ein
auf der Welle 3 gelagertes Zahnrad 6 eingeleitet,
welches auf der Welle 3 über ein Wälzlager in der Form eines axiale
und radiale Kräfte
aufnehmenden Kugellagers 7 gelagert ist, welches auf der
Welle 3 über eine
Scheibe 8 und eine Wellenmutter 9 festgelegt wird.
Zwischen dem Zahnrad 6 und der axial verlagerbaren Kegelscheibe 5 befindet
sich ein Drehmomentfühler 10 angeordnet,
dem eine mit einer axial feststehenden Spreizscheibe 11 und
einer axial verlagerbaren Spreizscheibe 12 versehene Spreizscheibenkonfiguration 13 zugeordnet
ist. Zwischen den beiden Spreizscheiben 11, 12 sind
Wälzkörper beispielsweise
in der Form der dargestellten Kugeln 14 angeordnet.
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Ein über das
Zahnrad 6 eingeleitetes Drehmoment führt zur Ausbildung eines Drehwinkels
zwischen der axial feststehenden Spreizscheibe 11 und der
axial verlagerbaren Spreizscheibe 12, was zu einer axialen
Verlagerung der Spreizscheibe 12 führt und zwar aufgrund von an
dieser angeordneten Anlauframpen, auf die die Kugeln 14 auflaufen
und so für
einen axialen Versatz der Spreizscheiben zueinander sorgen.
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Der
Drehmomentfühler 10 besitzt
zwei Druckräume 15, 16,
von denen der erste Druckraum 15 für eine Beaufschlagung mit Druckmittel
in Abhängigkeit
von dem eingeleiteten Drehmoment vorgesehen ist und der zweite Druckraum 16 mit
Druckmittel versorgt wird und zwar in Abhängigkeit von der Übersetzung
des Getriebes.
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Zur
Erzeugung der Anpresskraft, mit der die Laschenkette 2 zwischen
der axial feststehenden Kegelscheibe 4 und der axial verlagerbaren
Kegelscheibe 5 mit einer Normalkraft beaufschlagt wird,
ist eine Kolben/Zylindereinheit 17 vorgesehen, die zwei Druckräume 18, 19 besitzt.
Der erste Druckraum 18 dient der übersetzungsabhängigen Veränderung
der Beaufschlagung der Laschenkette 2 und der zweite Druckraum 19 dient
in Verbindung mit dem drehmomentabhängig gesteuerten Druckraum 15 des
Drehmomentfühlers 10 zur
Erhöhung
oder Verringerung der Anpresskraft, mit der die Laschenkette 2 zwischen
den Kegelscheiben 4, 5 beaufschlagt wird.
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Die
Welle 3 besitzt zur Druckmittelversorgung der Druckräume drei
Kanäle 20, über die
von einer nicht dargestellten Pumpe Druckmittel in die Druckräume eingespeist
wird. Über
einen auslassseitigen Kanal 21 kann das Druckmittel aus
der Welle 3 abfließen
und dem Kreislauf wieder zugeführt
werden.
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Die
Beaufschlagung der Druckräume 15, 16, 18, 19 führt zu einer
momenten- und übersetzungsabhängigen Verschiebung
der axial verlagerbaren Kegelscheibe 5 auf der Welle 3.
Die Welle 3 besitzt zur Aufnahme der verlagerbaren Kegelscheibe 5 Zentrierflächen 22,
die als Schiebesitz für
die verlagerbare Kegelscheibe 5 dienen.
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Wie
es anhand der 1 leicht ersichtlich ist, besitzt
das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 1 im Bereich der
Lagerstellen der Kegelscheibe 5 auf der Welle 3 jeweils
eine Geräuschdämpfungseinrichtung 23.
Dazu kann die Geräuschdämpfungseinrichtung
einen Ringkörper
und eine dämpfende
Einlage aufweisen oder nur aus einer dämpfenden Einlage bestehen.
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Die
in 1 verwendeten Bezugszeichen beziehen sich auch
auf die im Wesentlichen vergleichbaren Merkmale der weiteren Figuren.
Die Figuren sind also insofern als Einheit zu betrachten. Der Übersichtlichkeit
halber sind in den weiteren Figuren nur diejenigen Bezugszeichen
verwendet, die über
diejenigen der 1 hinausgehen.
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In 2 ist
nun der mittlere der drei Kanäle 20 in
gegenüber 1 modifizierter
Form ausgestaltet. Es ist ersichtlich, dass diese den zentralen
Kanal 20 bildende Bohrung 24, die als Sacklochbohrung von
der 1 und 2 rechts dargestellten Seite gefertigt
wird, deutlich kürzer
ausgeführt
ist als in 1. Derartige Sacklochbohrungen
sind aufwendig in der Herstellung und erfordern einen sehr hohen Genauigkeitsgrad
in der Fertigung. Der Herstellungsaufwand sowie die Anforderungen
hinsichtlich der Prozesssicherheit steigen dabei überproportional
mit der Länge.
Die Verkürzung
einer derartigen Bohrung wirkt sich also günstig z. B. auf die Herstellkosten aus.
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Im
Bereich des Grundes dieser Bohrung 24 zweigt die Querbohrung 25 ab,
von denen mehrere am Umfang verteilt angeordnet sein können. Im
dargestellten Fall ist diese Querbohrung 25 als radiale Bohrung
dargestellt; sie kann jedoch auch in einem anderen Winkel als Schrägbohrung
gefertigt werden. Die Bohrung 25 durchdringt die Mantelfläche der Welle 3 an
einer Stelle, die unabhängig
vom Betriebszustand, also z. B. von der eingestellten Übersetzung,
in einem Bereich liegt, der stets von der Wegscheibe 5 überdeckt
wird.
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Durch
das Verlegen der Querbohrung 25 in den Überdeckungsbereich der Wegscheibe 5 kann die
Welle 3 axial kürzer
ausgeführt
werden, wodurch Bauraum eingespart werden kann. Außerdem kann sich
durch die Verkürzung
der Welle 3 auch eine Belastungsreduzierung ergeben.
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Die
Mündung
des Kanals bzw. der Querbohrung 25 kann dabei beispielsweise
im Bereich der Ausdrehung 26, der der Zentrierfläche 22 der
Welle benachbart ist, angeordnet werden. Dies kann insbesondere
vorteilhaft sein, wenn die Verzahnung 27, die die Wegscheibe 5 axial
verschiebbar jedoch drehfest mit der Welle 3 verbindet,
beispielsweise durch die Drehmomentübertragung hoch beansprucht
ist.
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In
vielen Fällen
wird jedoch die Belastung der Verzahnung 27 nicht das kritischste
Auslegungskriterium sein, so dass die Mündung der Bohrung 25 in den
Bereich dieser Verzahnung gelegt werden kann, wie dies in 2 dargestellt
ist. Durch die Anordnung der Querbohrung 25 in der Verzahnung 27 anstatt
in der Ausdrehung 26, ergibt sich ein Vorteil dadurch, dass
ein größeres Widerstandsmoment
vorliegt, wodurch die Biegespannung in der Randfaser verringert wird.
Außerdem
ist das Flächenträgheitsmoment
an dieser Stelle größer, während die
kritische Faser die durch die Querbohrung 25 gestört ist,
auf etwa gleich bleibendem Radius bleibt. Hierdurch ergibt sich
eine deutliche Verringerung der Spannungen im kritischen Bereich
um die Mündung
der Querbohrung 25 zwischen den Zähnen der Verzahnung 27.
Die Versorgung mit Hydraulikfluid ist bei den 1 und 2 identisch,
da die Druckräume 15 und 19 miteinander in
Verbindung stehen und die Wegscheibe 5 Verbindungsbohrungen 28 aufweist,
die den Bereich der Verzahnung 27 mit dem Druckraum 19 verbinden.
In den Figuren ist die Wegscheibe 5 in ihrer äußersten linken
Stellung die der Anfahrübersetzung
bzw. dem Underdrive entspricht, dargestellt. Wird die Wegscheibe 5 nun
nach rechts in Richtung der Festscheibe 4 verschoben, so
befindet sich stets ein Teil des Hohlraums bzw. der Kammer 29 über der
Mündung der
Querbohrung bzw. des Kanal 25, so dass die erforderliche
Fluidversorgung ebenso wie in 1 stets
gewährleistet
ist. Wie auch in 1 gibt es für den Druckraum 16 zwei
Schaltzustände,
die von der axialen Position der Wegscheibe 5 abhängen. In
der dargestellten Stellung sind die Steuerbohrungen 30 freigelegt,
so dass der damit in Verbindung stehende, mit einem Stopfen 31 axial
verschlossene Kanal 20 und der mit ihm über einen nicht dargestellten
Kanal in Verbindung stehende Druckraum 16 drucklos sind bzw.
lediglich Umgebungsdruck aufweisen. Wird nun die Wegscheibe 5 auf
die Festscheibe 4 zu bewegt, so überfährt sie die Steuerbohrungen 30,
wobei ab einem bestimmten Weg die Kammer 29 über den Mündungen
der Steuerbohrungen 30 zu liegen kommt. In der Kammer 29 herrscht
jedoch ein vom Moment abhängiger
hoher Druck, der dann über
die Steuerbohrungen 30 und den Kanal 20 auch in
die Druckkammer 16 gebracht wird, so dass dort auch hoher
Druck anliegt. Auf diese Weise werden zwei Schaltzustände realisiert,
die die Anpresskraft übersetzungsabhängig steuern.
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Weiterhin
ist in 2 eine Tellerfeder 32 vorgesehen, die
im drucklosen Zustand des Getriebes 1 die Wegscheibe 5 in
eine vorbestimmte axiale Position bringt, wodurch eine Übersetzung
des Getriebes 1 eingestellt werden kann, die eine übermäßige Belastung,
beispielsweise beim Abschleppen des Fahrzeugs, verhindert.
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3 zeigt
zwei Ausgestaltungsmöglichkeiten
des abtriebsseitigen Kegelscheibensatzes
33, wobei in der
unteren Hälfte
ein nach dem Einfachkolbenprinzip aufgebauter Scheibensatz dargestellt
ist, während
in der oberen Hälfte
ein nach dem Doppelkolbenprinzip aufgebauter Scheibensatz dargestellt ist,
wie er beispielsweise in der
DE
103 54 720.7 beschrieben ist.
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Beim
Doppelkolbenprinzip stehen für
die Anpressung und die Verstellung getrennte Kolben zur Verfügung, während beim
Einfachkolbenprinzip lediglich eine Kolben-/Zylinder-Einheit die
entsprechende Kraft in den Scheibensatz einleitet.
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Gegenüber den
bisher geläufigen
Ausführungsformen
weist hier die Druckfeder 34 einen größeren Durchmesser auf, wodurch
ihr Angriffspunkt an der Wegscheibe 35 radial weiter außen zu liegen kommt.
Aus dieser Anordnung ergibt sich unter anderem der Vorteil, dass
mehr Bauraum zur Verfügung steht,
um den Kegelscheibenhals bzw. die Nabe 36 aufzudicken bzw.
geometrisch stärker
auszubilden und im Durchmesser zu vergrößern. Der hieraus sich ergebende
Festigkeitsgewinn ist bereits oben beschrieben. Beim in 3 oben
dargestellten Doppelkolbenprinzip ergibt sich hieraus eine geänderte Anordnung
der Druckfeder 34 dahingehend, dass diese vom radial inneren
Druckraum in den radial äußeren Druckraum
verschoben wird. Das die Druckfeder 34 radial innen stützende Blechteil 37 ist
fest mit der Wegscheibe 35 verbunden und dient mit seiner
der Feder 34 abgewandten Seite als Dichtungslaufbahn für die Dichtung 38.
Diese Dichtungslaufbahn kann jedoch auch einstückig mit der Wegscheibe 35 ausgebildet
sein. Dieses einstückig
mit der Wegscheibe 35 ausgebildete Teil würde dann
wiederum mit seinem radial äußeren Bereich
die Druckfeder 34 radial innen haltern. Bei innenliegender
Druckfeder 34 kann dieses Teil radial innen und außen jeweils
eine Dichtungslaufbahn bilden.
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5 zeigt
einen Ausschnitt aus dem abtriebsseitigen Kegelscheibensatz 33,
wobei die abtriebsseitige Wegscheibe 35 auf der abtriebsseitigen Welle 39 drehfest,
jedoch axial verschiebbar über
die Verzahnung 40 gehalten ist. Die Verzahnung 40 ist als
Vielkeilverzahnung ausgeführt,
d. h. das Verzahnungsprofil wiederholt sich mehrfach über den
Umfang. Weiterhin ist die Druckfeder 34 dargestellt, die, wie
bereits beschrieben, die abtriebsseitige Wegscheibe 35 in
Richtung auf die abtriebsseitige Festscheibe belastet, die in 4 nicht
dargestellt ist und links von der abtriebsseitigen Wegscheibe 35 angeordnet
ist, wie dies schematisch in 3 dargestellt ist.
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In
der dargestellten äußerst linken
Position der abtriebsseitigen Wegscheibe 35, läuft das
Umschlingungsmittel 2 aufgrund des engstmöglichen Keilspaltes
zwischen den beiden Kegelscheiben auf dem größtmöglichen Durchmesser. Da hier
der abtriebsseitige Kegelscheibensatz 33 dargestellt ist,
befindet sich der Variator des Getriebes in Underdrive-Stellung,
die beispielsweise zum Anfahren dient.
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In
der in 4 dargestellten Endposition liegt die abtriebsseitige
Wegscheibe 35 an dem Anschlagring 41 an. Der Anschlagring 41 ist
in einer Nut 42 der abtriebsseitigen Welle 39 angeordnet
und gehalten. Aufgrund seiner Elastizität vermeidet der Anschlagring 41 einen
zu harten Endanschlag der abtriebsseitigen Wegschei be 35 im
Bereich der maximalen Underdrive-Verstellposition. Der Anschlagring 41 kann
dabei beispielsweise aus Stahldrahtgeflecht hergestellt sein, wodurch
sichergestellt werden kann, dass er bei ausreichender Elastizität die gewünschte Lebensdauer
erreicht. Es wäre
auch denkbar, den Anschlagring 41 unter Verwendung eines
Federpakets, beispielsweise in Form eines Tellerfederpakets, zu
bilden. Dadurch ist es möglich,
ein gewünschtes Anschlagverhalten
wie beispielsweise eine progressiv sich erhöhende Gegenkraft, zu erzeugen,
so dass die abtriebsseitige Wegscheibe 35 im Bereich vor
ihrem Endanschlag verhältnismäßig weich
abgefangen wird. Die Funktion ist dabei mit der eines Anschlagpuffers
vergleichbar.
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5 zeigt
einen Ausschnitt gemäß V der 4 und
stellt eine Vergrößerung des
Querschnitts des Anschlagrings 41 dar. In 5 ist
lediglich als Beispiel dargestellt, dass der Anschlagring 41 aus
einem Stahldrahtgeflecht 43 bestehen kann, an dem axial
beidseitig jeweils eine Lagerschale 44 angeordnet ist.
In dem dargestellten Beispiel bilden die Lagerschalen 44,
wenn das Stahldrahtgeflecht komprimiert ist, einen praktisch festen
Anschlag dadurch, dass deren aufeinander zu ragenden axialen Bereiche
aneinander zur Anlage kommen.
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6 zeigt
als Beispiel einen Endanschlag, bei dem die Dämpfung über Hydrauliköl erfolgt.
Es ist wiederum die abtriebsseitige Welle 39 und die abtriebsseitige
Wegscheibe 35 dargestellt, und zwar wiederum im Bereich
der maximalen Underdrive-Stellung analog zu 4. Von dem
in 6 gezeigten Ölzuführkanal 45,
der Öl
in die Verstelleinheit der abtriebsseitigen Wegscheibe 35 fördert, zweigt ein
Kanal 46 ab. Der Ölzuführkanal 45 kann
sowohl die Kolben-Zylindereinheit die zur Übersetzungsverstellung dient,
als auch diejenige, die zur Anpressung dient, mit Hydraulikmedium
versorgen. Durch den von diesem Ölzuführkanal 45 abzweigenden
Kanal 46, der mehrfach über
den Umfang verteilt angeordnet sein kann, wird Hydraulikmedium im
Bereich des Endanschlags in die Kammer 47 gebracht, die
axial zwischen einem Absatz der abtriebsseitigen Welle 39 und
einem entsprechenden Gegenanschlag der abtriebsseitigen Wegscheibe 35 angeordnet
ist. Aus dieser Kammer 47, die sich verkleinert, wenn die
abtriebsseitige Wegscheibe 35 in die Nähe ihres Anschlags kommt, wird
dann das dort befindliche Hydraulikmedium herausgepresst bzw. verdrängt, wodurch
die Geschwindigkeit der Wegscheibe 35 verringert wird,
so dass es zu einem gedämpften
Anschlag der Wegscheibe 35 kommt. Der Vorteil dieser Lösung besteht
darin, dass praktisch keine zusätzlichen Bauteile
notwendig sind, und dass das bereits im Getriebe vorhandene hydraulische
Medium zur Dämpfung des
Endanschlags Verwendung finden kann.
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Ein
erfindungsgemäß ausgeführter Endanschlag
ist lediglich als Beispiel an der abtriebsseitigen Wegscheibe 35 in
maximaler Underdriveposition erklärt. Dies ist jedoch keinesfalls
als Einschränkung zu
betrachten, da alle vorhandenen Anschläge im Bereich des Variators
in der erfindungsgemäßen Weise
ausgeführt
sein können
bzw. beispielsweise abhängig
von der Richtung der erforderlichen Schnellverstellung ein entsprechender
Anschlag ausgewählt
werden kann.
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- 1
- Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
- 2
- Laschenkette
- 2a
- radial
innere Stellung der Laschenkette
- 3
- Welle
- 4
- Festscheibe
- 5
- Wegscheibe
- 6
- Zahnrad
- 7
- Kugellager
- 8
- Scheibe
- 9
- Wellenmutter
- 10
- Drehmomentfühler
- 11
- axial
feststehende Spreizscheibe
- 12
- axial
verlagerbare Spreizscheibe
- 13
- Spreizscheibenkonfiguration
- 14
- Kugeln
- 15
- erster
Druckraum
- 16
- zweiter
Druckraum
- 17
- Kolben-/Zylindereinheit
- 18
- erster
Druckraum
- 19
- zweiter
Druckraum
- 20
- (drei)
Kanäle
(Einspeisung)
- 21
- Kanal
(auslassseitig)
- 22
- Zentrierfläche
- 23
- Geräuschdämpfungseinrichtung
- 24
- (zentrale)
Bohrung
- 25
- Querbohrungen)
- 26
- Ausdrehung
- 27
- Verzahnung
- 28
- Verbindungsbohrungen
- 29
- Hohlraum/Kammer
- 30
- Steuerbohrungen
- 31
- Stopfen
- 32
- Tellerfeder
- 33
- abtriebsseitiger
(Kegel-) Scheibensatz
- 34
- Druckfeder
- 35
- Wegscheibe
(abtriebsseitig)
- 36
- Nabe
- 37
- Blechteil
(Dichtungslaufbahn)
- 38
- Dichtung
- 39
- Welle
(abtriebsseitig)
- 40
- Verzahnung
- 41
- Anschlagring
- 42
- Nut
- 43
- Stahldrahtgeflecht
- 44
- Lagerschale
- 45
- Ölzuführkanal
- 46
- Kanal
- 47
- Kammer