DE102006018806A1 - Power-split transmission for commercial motor vehicle, has a chain variator, where coupling of planetary gear with chain variator is divided in two classes, that is, with input or output planetary gear set - Google Patents
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Abstract
Description
Der Anstieg der Kraftstoffkosten und die Notwendigkeit zur weiteren Reduzierung von Emissionen erfordern neue technische Lösungen, die eine Optimierung des gesamten Antriebsstranges erlauben. Dementsprechend weitet sich auch der Einsatz von Kettenvariatoren im Personenwagensegment aus. Zu der in Serie produzierten Audi multitronic® in der Ausführung VL300 und seiner Weiterentwicklung VL380 mit 420 Nm Variatormoment sowie dem Ford/ZF CFT30 werden weitere Applikationen hinzukommen. Die Optimierung des Triebstranges macht aber auch bei Bussen, Transportern oder Nutzkraftwagen (Nkw) Sinn, da sie einen erheblichen Anteil der Emissionen verursachen.The increase in fuel costs and the need to further reduce emissions require new technical solutions that allow optimization of the entire powertrain. Accordingly, the use of chain variators in the passenger car segment is also expanding. Further applications will be added to the series produced Audi multitronic ® in the VL300 version and its further development VL380 with 420 Nm variator torque as well as the Ford / ZF CFT30. The optimization of the powertrain also makes sense on buses, vans or commercial vehicles, since they cause a significant proportion of emissions.
Ein Nkw-Getriebehersteller widmete sich dem Ziel, die Spreizung des Getriebes so groß und variabel zu machen, dass der Motor mehr oder weniger stationär in einem Bereich niedrigsten Verbrauchs und niedrigster Emissionen betrieben werden kann. Eine Motoroptimierung in genau diesem Bereich bietet dann zusätzliches Verbesserungspotential. Der für ein derartiges Getriebe erforderliche Variator wurde auf der Basis der LuK-Serienkomponenten positiv bewertet und eine Entwicklung begonnen.One Commercial vehicle manufacturers focused on the goal of spreading the Gear so big and to make that engine more or less stationary in one Lowest fuel consumption and lowest emissions can be. A motor optimization in exactly this area offers then additional Potential for improvement. The for Such a transmission required variator was based on the LuK series components positively evaluated and a development started.
Vergleicht
man die Daten eines Audi A6 mit den Daten verschiedener Nkw miteinander,
so erscheint die Aufgabe zunächst
als nicht lösbar.
Bei einer ganzen Reihe von Zielen ist nicht nur eine Verdoppelung
gefordert, sondern sogar ein Sprung in der Größenordnung, wie
Wie die Variatordaten zeigen, muss zur Erfüllung dieser Anforderungen mehr als nur eine Einzelkomponente optimiert werden. Mit all diesen Aspekten von Getriebestrukturen über Scheibensätze und Pumpensystem bis zur Kette befassen sich die nachfolgenden Kapitel.As The variator data must show to meet these requirements be optimized more than just a single component. With all these Aspects of transmission structures via disk sets and pump system to chain the following chapters concern.
Im Verlauf der Entwicklung zeichnet sich zunehmend klarer ab, dass die Herausforderung zur Realisierung eines Nkw-CVT annehmbar ist.in the Course of development is becoming increasingly clear that the challenge to realize a commercial vehicle CVT is acceptable.
Eine der Schlüsseltechnologien bei dieser CVT-Anwendung ist das auch im LuK-Kolloquium 2002 beschriebene Prinzip der Leistungsverzweigung sowie die Nutzung mehrerer stufenloser Fahrbereiche. Die mit dieser Technik vorgestellten Konzepte für Pkw-Getriebekonstruktionen decken Leistungen bis über 200 kW und entsprechende Momente ab, und leiten somit ins Nkw-Segment über.A the key technologies in this CVT application, this is also described in the LuK Colloquium 2002 Principle of power split and the use of multiple stepless Driving ranges. The concepts for passenger car transmission constructions presented with this technology cover benefits up to over 200 kW and corresponding moments, and thus transfer to the commercial vehicle segment.
Mit diesem technologischen Hintergrund können maßgeschneiderte Getriebestrukturen entwickelt werden, wie dies z.B. auch bei auf Hydrostaten basierenden Getrieben der Fall ist. Der Kettenvariator bietet im Vergleich zum Hydrostat akustische Vorteile, was besonders für die Anwendung im Bus notwendig ist. Im Vergleich zur rein elektrischen Leistungswandlung liegt der Vorteil des Kettenwandlers bei den Kosten, dem Wirkungsgrad und bei der höheren Leistungsdichte.With This technological background allows tailor-made transmission structures be developed as e.g. also on Hydrostaten based Driven the case. The chain variator offers in comparison to Hydrostat acoustic advantages, which is especially necessary for use in the bus is. Compared to purely electrical power conversion lies the advantage of the chain converter in terms of cost and efficiency and at the higher Power density.
Grundsätzlich vorzusehen ist in der Regel eine Hochtreiberstufe, weil Nkw-Motoren ihre Leistung bei niedrigeren Drehzahlen entfalten. Bei manchen der dargestellten Getriebearchitekturen kann diese Funktion direkt im für eine eingangsseitige Verzweigung vorgesehenen Planetensatz erfolgen. Ebenfalls vorzusehen ist ein Schaltgetriebe, das durchaus mit den bei Nkw üblichen Klauenkupplungen arbeiten kann, wenn eine Drehzahlsynchronisierung anderweitig dargestellt wird.In principle, to provide is usually a high-drive stage, because commercial vehicle engines their performance unfold at lower speeds. In some of the illustrated Transmission architectures can use this feature directly in for an input side Branching provided planetary gear set. Also to be provided is a manual transmission, which is quite common with the usual in commercial vehicles Jaw clutches can work when a speed sync is shown elsewhere.
Die
Möglichkeiten,
einen Planetensatz und einen Kettenvariator über Anpassstufen miteinander
zu koppeln, können
in nur zwei Klassen eingeteilt werden, nämlich mit eingangsseitigem
oder ausgangsseitigem Planetensatz. In jeder dieser zwei Klassen
gibt es dann alternative Anordnungen des Mehrbereichs-Schaltgetriebes.
Einige Möglichkeiten
stellt
Bei der links dargestellten Klasse ist der Planetensatz eingangsseitig angeordnet und das Schaltgetriebe im zum Variator parallelen Leistungspfad. Wenn die zum Schaltgetriebe führende Welle festgebremst werden kann, ist zudem ein unverzweigter Fahrbereich darstellbar. Unter der Skizze der Getriebearchitektur findet sich ein Beispiel, wie bei geeigneten Schaltgetriebeübersetzungen mehrere stufenlose Fahrbereiche darstellbar sind. Das jeweils ganz unten stehende Diagramm zeigt den Leistungsanteil, mit dem der Variator belastet wird.at The class shown on the left is the planetary gear set on the input side arranged and the transmission in parallel to the variator power path. If the leading to the manual transmission Wave can be braked, is also an unbranched driving range represented. Under the sketch of the transmission architecture can be found an example, as with suitable transmission ratios several stepless Driving ranges are displayed. The diagram at the bottom shows the proportion of power used to load the variator.
Je nach Anwendung können die Vorteile der einen oder anderen Architekturklasse überwiegen. Bei dem links dargestellten Getriebe ergeben sich Low-Fahrbereiche mit sehr niedriger Variatorbelastung – günstig für ein nahezu stationär eingesetztes Arbeitsgerät. Beim Wechsel von einem Fahrbereich in den nächsten stellt der Variator zurück.ever after application can the advantages of one or the other architectural class predominate. The transmission shown on the left results in low driving ranges with very low variator load - favorable for an almost stationary used Implement. When changing from one driving range to the next, the variator sets back.
Die mittlere Spalte zeigt ein Getriebe, dessen Schaltgetriebebaugruppe zwei nicht-koaxiale Eingangswellen besitzt. Im Gegensatz zum links dargestellten Getriebe sind die Bereichswechsel ohne Rückverstellung möglich. Dafür muss der Variator im Mittel 50 % der Motorleistung übertragen – mehr als beim links daneben stehenden Getriebe, was aber bei leichten Nkw oder Transportern ausreicht.The middle column shows a gearbox whose gearbox assembly has two non-coaxial input waves. In contrast to the left Gearboxes shown range changes are possible without return adjustment. For that the must The variator transmits on average 50% of the engine power - more than the one on the left Transmission, but this is sufficient for light trucks or vans.
Beim rechts dargestellten Getriebe sind einfach die Rollen zwischen Ein- und Ausgang getauscht. Dies hat im vorliegenden Beispiel hauptsächlich Einfluss auf die Momenten- und Drehzahlbereiche der Komponenten – nicht aber auf die Leistung.At the Gearboxes on the right are simply the roles between and exchanged output. This has mainly influence in the present example on the torque and speed ranges of the components - not but on the performance.
Zur Darstellung eines „Geared-Neutral"-Getriebes ist grundsätzlich der Planetensatz abtriebsseitig zu setzen. Wenn der Planet antriebsseitig angeordnet ist, kann das Gegenteil dargestellt werden: sehr lange Übersetzungen bis hin zur Übersetzung „Geared-Zero", bei der der Motor stillsteht.to Representation of a "Geared-Neutral" gear is basically the To set planetary gearset on the output side. When the planet is driving side arranged, the opposite can be shown: very long translations until the translation "Geared-Zero", in which the engine stationary.
Im Fahrbetrieb liegt der Vorteil aller dargestellten Architekturen in der für Nkw vergleichsweise geringen Anzahl von Gängen und damit Bereichswechseln. Anschaulich wird bei zum Beispiel vier Fahrbereichen nach dem Anfahren nur einmal geschaltet und innerstädtisch faktisch ohne Bereichswechsel weitergefahren. Am Ortsausgang ist ein weiterer Bereichswechsel notwendig und auf der Autobahn dann ein letzter.in the Driving is the advantage of all illustrated architectures in the for Commercial vehicle comparatively small number of gears and thus range changes. Illustratively, for example, four driving ranges after starting only switched once and in the city virtually without change of area drove. At the exit is another change of area necessary and on the highway then a last.
Für eine Variatorentwicklung jenseits von 500 Nm ist die Hauptdimension der Achsabstand.For a variator development beyond 500 Nm, the main dimension is the center distance.
Für die Steigerung
der Momentenkapazität
ist eine Vergrößerung der
Hauptabmessungen notwendig. Bei dem hier gewählten Achsabstand von 220 mm
gegenüber
den im Pkw realisierbaren 160-190 mm entspannt sich eine ganze Reihe
von Aspekten. Teilweise ist die Wirkung sogar deutlich stärker als
die 25 %-ige Achsabstandvergrößerung,
wie die folgende Auflistung zeigt. Die Veränderungen sind darin durch
Pfeile angezeigt, deren Anzahl die Relation zur Achsabstandvergrößerung wiedergibt:
Durch die Kombination verstärken sich mehrere Entlastungseffekte noch, so dass die maximal 600 Nm ausgehend von den bereits in Serie beim VL380 realisierten 420 Nm bei sauberer Auslegung aller derartiger Aspekte nicht zu hoch gegriffen sind.By strengthen the combination There are still several relief effects, so the maximum starting at 600 Nm of the 420 Nm already realized in series with the VL380 at cleaner Interpretation of all such aspects are not too high.
Zur Bestätigung obiger Überlegungen wie auch der von Forschungseinrichtungen veröffentlichten Messergebnisse und Simulationen wurden bei LuK an einem neuen Hochleistungsprüfstand Wirkungsgrade gemessen. Da ein kompletter Kennfeldraum bestehend aus mehreren Übersetzungen, Drehzahlen und Momenten (z. T. sogar Anpressungen) abgefahren werden sollte, stellte dies auch erhebliche Anforderungen an das Prüffeld – die installierte Abtriebs-E-Maschine besitzt z.B. eine Nenn-Leistung von 720 kW.to confirmation above considerations as well as the results published by research institutes and simulations were measured at LuK on a new high-performance dynamometer efficiencies. Since a complete map space consists of several translations, Speeds and moments (in some cases even contact pressures) are traversed This also put considerable demands on the test field - the installed Power E machine has e.g. a nominal power of 720 kW.
Im
Ergebnis bestätigt
sich, dass Kettenvariatoren Wirkungsgrade bis über 97 % erreichen.
Dargestellt sind hier die Roh-Messwerte (bis auf Glättung zur Rauschunterdrückung) des Testgetriebes inklusive der Verluste der Scheibensatzlager (Pendelrollenlager). Die Steifigkeit des Testgetriebes liegt aufgrund einer Konstruktion mit auswechselbaren Scheibentellern sogar noch unter der Zielsteifigkeit. Der Wirkungsgrad könnte also in Realität noch höher sein.Shown here are the raw measured values (except for smoothing for noise suppression) of the test gear including the losses of the disc set bearing (spherical roller bearing). The rigidity of the test gear is due to a design with interchangeable disc plates even below the target stiffness. The We In other words, the degree of efficiency could be even higher in reality.
Der Achsabstand von 220 mm zeigt damit die erwartete positive Wirkung.Of the Center distance of 220 mm thus shows the expected positive effect.
Die
beim Audi VL380 umgesetzte Scheibensatztechnologie ist die Grundlage
für den
Einsatz bei noch höheren
Momenten. Zentrale Bedeutung hat der im Inneren der Druckkammern
Bau raum sparend umgesetzte stufenlos vollvariable hydromechanische
Momentenfühler
(vMF), in
Der vMF bringt die für den sicheren Dauerbetrieb im Nkw unabdingbaren Eigenschaften mit:
- • Präzise, dem tatsächlichen Moment proportionale Anpressung bei allen Übersetzungen
- • Dynamische Sicherheit, um Schäden auch bei Sprüngen des Momentes vorzubeugen
- • Precise, proportional to the actual moment of contact for all translations
- • Dynamic safety to prevent damage even in the event of a jump in the moment
Die Funktion des vMF besteht darin, das entlang der im Bild blau dargestellten Komponenten eingebrachte Moment über Kugel-Rampen in eine Axialkraft umzuwandeln. Diese gelb dargestellten Kugeln sind im Inneren des Mechanismus angeordnet. Das Moment gelangt dann über die Gegenrampe der braun eingefärbten Komponente auf die Welle und von dort weiter zur Festscheibe bzw. über die Schiebeverzahnung zu den grün eingefärbten, axial beweglichen Wegscheiben-Komponenten.The Function of the vMF is that along the blue in the picture shown Components introduced moment over To convert ball ramps into an axial force. This yellow shown Balls are arranged inside the mechanism. The moment arrives then over the counter ramp of the brown colored Component on the shaft and from there to the solid disk or over the Sliding toothing to the green inked, axially moveable windscreen components.
Die durch die Kugeln erzeugte Axialkraft wirkt aber nicht direkt auf die Kegelscheibe, sondern verschließt mit dem blauen Bauteil eine hydraulische Ablaufbohrung. Dieser Mechanismus regelt mit hoher Dynamik einen dem Moment proportionalen hydraulischen Druck ein. Der Druck erzeugt dann über große Anpressflächen die eigentliche Anpresskraft für die grünen Wegscheiben-Komponenten. Der gleiche Druck wird dabei auch dem Abtriebsscheibensatz zur Anpressung zugeführt.The However, axial force generated by the balls does not act directly on the cone pulley, but closes with the blue component one hydraulic drainage hole. This mechanism regulates with high Dynamics a proportional to the moment hydraulic pressure. The pressure then generates over size Pressing on the actual contact pressure for the green Wegscheiben components. The same pressure is also the output pulley set fed to the contact pressure.
Die
Abhängigkeit
von der Übersetzung
wird dadurch erreicht, dass der Kugel-Rampenmechanismus auf verschiedenen
Radien verschiedene Rampensteilheiten hat. Der zur jeweiligen Übersetzung
passende Rampenwinkel wird durch die radiale Positionierung der
Kugeln mittels der Führungsflächen erreicht,
die sich übersetzungsabhängig axial
mit der Wegscheibe verschieben (in
Zur
Veranschaulichung der Übersetzungsabhängigkeit
des vMF dient die Detailvergrößerung des blauen
Bauteils mit den unterschiedlich steilen Rampen,
Im Ergebnis ist der auf das Drehmoment bezogene Druck im Underdrive am größten und fällt kontinuierlich zum Overdrive hin ab. Die dreidimensionale Formgebung der Bauteile ist optimal an den unter vielfältigen Bedingungen ermittelten Anpressbedarf angepasst.in the The result is the torque related pressure in the underdrive biggest and falls continuously towards the overdrive. The three-dimensional shape of the components is optimal at the among diverse Conditions determined contact pressure adjusted.
Die
durch das direkte hydromechanische Prinzip erzielte dynamische Sicherheit
wird anhand der Messung in
Bei der dargestellten Messung erregt ein gezielter Sprung des Antriebsmomentes eine abklingende Triebstrangschwingung am Prüfstand. Im realen Fahrzeug entspricht dies beispielsweise einem plötzlichen Gasgeben mit Nachruckeln. Wie man erkennen kann, ist zwischen dem gemessenen Moment und dem durch den Momentenfühler eingeregelten und gemessenen Druck faktisch keine Verzögerung vorhanden. Auch quantitativ ist der eingeregelte Druck zu jedem Zeitpunkt deckungsgleich mit dem Solldruck, der aus dem gemessenen Moment rechnerisch ermittelt wurde.at The measurement shown excites a targeted jump in the drive torque a decaying driveline vibration on the test bench. In the real vehicle this corresponds, for example, to a sudden cogging with Nachruckeln. As you can see, between the measured moment and the through the moment sensor adjusted and measured pressure virtually no delay available. Even quantitatively, the regulated pressure is congruent at all times with the target pressure calculated from the measured torque has been.
Das bereits bei der multitronic® umgesetzte Doppelkolbenprinzip ermöglicht es, auch bei kleiner installierter Pumpenleistung alle gewünschten schnellen Änderungen der Übersetzung hydraulisch zu bedienen. Der resultierende Verbrauchsvorteil ist auch bei Nkw anzustreben. Durch die erforderlichen extrem schnellen Verstellungen bei der hier vorliegenden Mehrbereichs-Getriebestruktur ist das Doppelkolbenprinzip sogar unumgänglich für eine effiziente Hydraulik. Es bildet die Basis der nachfolgenden Hydraulik- und Pumpenentwicklung.The double-piston principle already implemented in the multitronic ® makes it possible to hydraulically operate all the desired rapid changes in the ratio even with a small installed pump capacity. The resulting consumption advantage is also aimed at commercial vehicles. Due to the required extremely fast adjustments in the present multi-range transmission structure, the double piston principle is even un accessible for efficient hydraulics. It forms the basis of the subsequent hydraulic and pump development.
Eine unabhängige Ansteuerung der Verstellstücke ist realisiert.A independent Control of the adjustment pieces is realized.
Trotz Hochskalierung des Gesamtsystems und der Kolbenflächen führen die im Vergleich zu Pkw wesentlich höheren Schubmomente infolge Motorbremseinrichtungen zu einem Anstieg der erforderlichen Spitzendrücke bis 100 bar. Dies bedingt höhere Druckverstärkungen der entsprechenden Ventile für die Verstelldruckkammern. Durch eine unabhängige Ansteuerung beider Ventile ist diese hohe Ventilverstärkung auch unter den Volumenströmen bis 19 l/min stabil und die Hydraulik gewinnt an Ansteuerpräzision.In spite of Upscaling of the entire system and the piston surfaces lead the much higher compared to cars Thrust torque due to engine braking devices to an increase in required peak pressures up to 100 bar. This requires higher pressure reinforcements the corresponding valves for the adjusting pressure chambers. By an independent control of both valves is this high valve gain also below the volume flows up to 19 l / min stable and the hydraulics gain in drive precision.
Anschaulich
sind die Aufgaben des Anpress- und Verstellsystems und die durch
diese Hydraulik umgesetzte Lösung
in
Diese Hydraulik bietet nicht nur ein hohes Maß an Stabilität und Präzision in der Ansteuerung der Drücke, sondern erlaubt durch die Unabhängigkeit der Druckansteuerung auch noch weitergehende Funktionen, z.B. eine Erhöhung der Anpress-Sicherheit auf schlechter Fahrbahn oder bei geeigneter Auslegung des Momentenfühlers eine geringfügige Reduktion der Anpressung z.B. zur Kompensation von Rest-Fliehöldruckkräften. Im Ergebnis wird damit eine Wirkungsgradoptimierung im Betrieb erreicht.These Hydraulics not only offers a high degree of stability and precision in the control of the pressures, but allowed by independence the pressure control also still further functions, e.g. a increase the Anpress-security on a bad road or suitable Design of the torque sensor a minor one Reduction of contact pressure e.g. for compensation of residual fluid pressure forces. in the As a result, efficiency optimization during operation is achieved.
Bei Verstellung der Übersetzung wird die Kräftebalance geregelt verlassen. Dazu kann wahlweise ein Verstelldruck reduziert werden und/oder der andere Verstelldruck erhöht werden. Dieser Freiheitsgrad ist gerade bei den schnellen Verstellungen eines Mehrbereichsgetriebes von Vorteil.at Adjustment of the translation becomes the balance of power left regulated. This can optionally be reduced by an adjustment pressure be and / or the other adjustment pressure can be increased. This degree of freedom is just in the fast adjustments of a multi-range transmission advantageous.
Hier sind also die Vorteile mehrerer Systeme kombiniert: Der vollvariable Momentenfühler bringt die Robustheit und dynamische Sicherheit mit, und die unabhängige Druckansteuerbar keit der Verstellkammern bringt die Freiheiten der softwaregesteuert freien Anpressung ein. Eine Kombination mit einer Schlupfregelung der Anpressung ist auch bei diesem System möglich, ohne die Vorteile des Momentenfühlers zu verlieren.Here So the advantages of several systems are combined: the fully variable torque sensor brings the robustness and dynamic safety, and the independent Druckansteuerbar speed the Verstellkammern brings the liberties of the software controlled free contact pressure. A combination with a slip control of Contact pressure is also possible with this system, without the advantages of torque sensor to lose.
In Getrieben der Leistungsklasse oberhalb 400 kW macht der Schmieröl- und Kühlleistungsbedarf von Kupplung, Variator, Verzahnungen und Lagern die Verwendung einer Niederdruckpumpe sinnvoll. Nach der Identifikation des auslegungsrelevanten Betriebspunktes (Volllast-Berganfahrt mit Maximalanpressung und Kupplungskühlung) ergibt sich für das ausgearbeitete Leistungsverzweigungskonzept eine Niederdruckpumpe in Gerotorbauweise mit 29 cm3 Fördervolumen.In transmissions in the power class above 400 kW, the lubricating oil and cooling power requirements of the clutch, variator, gears and bearings make the use of a low-pressure pump useful. After identifying the design-relevant operating point (full-load hill-start with maximum contact pressure and clutch cooling), a low-pressure pump in gerotor design with a displacement of 29 cm 3 results for the elaborated power split concept.
Die z.B. für die Anpressung des Variators notwendige kleinvolumigere Hochdruckpumpe ist als symmetrisch geteilte zweiflutige voll kompensierte Flügelzellenpumpe mit einem Fördervolumen von insgesamt 10 cm3 ausgeführt. Eine ähnliche von LuK entwickelte Pumpe ist auch in der Autotronic® von DaimlerChrysler im Serieneinsatz.The smaller-volume high-pressure pump required, for example, for pressing the variator is designed as a symmetrically divided double-flow fully compensated vane pump with a delivery volume of 10 cm 3 in total. A similar pump developed by LuK is also in series production in the Autotronic ® from DaimlerChrysler.
Zusammen
mit der Niederdruckpumpe bildet sie als Tandempumpe eine Baueinheit,
Die Pumpeneffizienz ist durch eine intelligente Steuerung der Pumpenfluten gesteigert.The Pump efficiency is due to an intelligent control of pump floods increased.
Im
Vergleich zu einem einflutig ausgeführten Hochdruckteil ist der
hydraulische Leistungsbedarf durch intelligente Steuerung der zweiten
Pumpenflut deutlich reduziert. Hierfür ist in der hydraulischen
Steuerung ein elektrisches Schaltventil enthalten, dessen Funktion
in
In der links dargestellten Stellung des Fluten-Steuerschiebers ist die zweite Flut der Flügelzellenpumpe auf Umlauf geschaltet. Das Antriebsmoment der Pumpe wird dadurch in den anteilsmäßig dominanten Fahrsituationen drastisch gesenkt. Durch die Rückspeisung geht dieses Öl den Niederdruckabnehmern zur Schmierung und Kühlung nicht verloren.In the position shown on the left of the flood control slide is the second tide of the vane pump switched to circulation. The drive torque of the pump is characterized in the proportionally dominant driving situations drastically lowered. Through the return feed go this oil not lost to the low pressure consumers for lubrication and cooling.
In dem rechts wiederholten Bildausschnitt ist der Fluten-Steuerschieber elektrisch derart angesteuert (ausgeschaltet), dass die zweite Flut über ein Rückschlagventil mit der ersten Pumpenflut vereint wird. Damit steht genug Drucköl auch für die schnellsten Verstellungen des Variators zur Verfügung, z.B. beim Anfahren oder beim Wechseln des Fahrbereiches.In the right repeated image section is the flood control valve electrically so controlled (turned off) that the second flood on a check valve is united with the first pump surge. That's enough pressure oil for the fastest Variator adjustments available, e.g. when starting or when changing the driving range.
Die Pumpenverluste dieses Getriebes – wie auch der multitronic® und der Autotronic® – sind dank der optimierten Auslegung gering. Ein Alternativkonzept mit nur einer Pumpe für alle Abnehmer hätte den dreifachen Leistungsbedarf ohne Kostenvorteil verursacht, weil die Kosten einer Hochdruckpumpe ungünstiger skalieren als die einer Niederdruckpumpe.The pump losses of this transmission - as well as the multitronic ® and the Autotronic ® - are low thanks to the optimized design. An alternative concept with only one pump for all customers would have threefold power requirement without cost advantage, because the cost of a high-pressure pump scale unfavorable than that of a low-pressure pump.
Eine konsequente Anwendung der an der Pkw-Anwendung positiv erprobten Oberflächentechnologien zum Verschleißschutz – z.B. Hartanodisierung oder chemische Nickelbeschichtung der Kolben – sichert die störungsfreie Hydraulikfunktion auch bei der hohen Lebensdauererwartung eines Nkw.A Consistent application of the positive effects on the car application surface technologies for wear protection - e.g. hard anodizing or chemical nickel coating of the piston - ensures trouble-free Hydraulic function even with the long service life expectancy Commercial vehicles.
Die zunehmende Erfahrung und Prozessoptimierung mit der festigkeitsoptimierten Light-Laschengeometrie haben die Momentenkapazität der 37 mm breiten LK3708-Kette soweit gesteigert, dass nach ersten Versuchen mit 220 mm Achsabstand für 600 Nm Variatormoment keine Kettenverbreiterung notwendig erscheint. Alle in diesem Artikel dargestellten Ergebnisse sind mit dieser 37 mm breiten Kette eingefahren worden. Der beim LuK-Kolloquium 2002 dargestellte Zusammenhang zwischen Achsabstand, Festigkeitssteigerung und Momentenkapazität wird bei großen Achsabständen sogar übertroffen.The increasing experience and process optimization with the strength-optimized Light-tab Geometry have the moment capacity the 37 mm wide LK3708 chain increased so much that after first attempts with 220 mm center distance for 600 Nm variator torque no chain widening necessary. All results presented in this article are with this 37 mm wide chain retracted. The at the LuK-Colloquium 2002 relationship between center distance, increase in strength and torque capacity will be at big wheelbases even exceeded.
Das
Kettenspektrum in
Die
festigkeitsseitige Eignung für
die vorgesehene Anwendung wurde anhand von Schädigungsrechnungen mit dem Nkw-Kollektiv
nachgewiesen. Die Krafthübe
einer Lasche sind im Vergleich zwischen Pkw- und -Nkw-Kollektiv
(inklusive der durch Leistungsverzeigung erzielten Reduktion) im
In Anbetracht der enormen Laufleistungserwartung von über einer Million km muss dem Thema Verschleiß besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Die hohen Wirkungsgradwerte lassen aber bereits geringe Verschleißwerte erwarten: Verschleiß braucht nämlich in der Regel Energieverlust. Für CVT als Reibgetriebe zählt dabei nicht nur der Materialverschleiß – quantifizierbar in Gewicht pro Reibenergie –, sondern schon der Qualitätsverschleiß der Reiboberflächen – quantifizierbar z.B. als Reibwertänderung oder Rauhigkeitsänderung.In Considering the enormous mileage expectations of over one Million km must pay special attention to the topic of wear be dedicated. However, the high efficiency values already allow low wear values expect: wear needs namely usually energy loss. For CVT counts as a friction gear not only the material wear - quantifiable in weight per rubbing energy -, but even the quality wear of the friction surfaces - quantifiable e.g. as a coefficient of friction change or roughness change.
Basierend
auf den erarbeiteten Materialien und Test-Erfahrungen befinden sich
beide Aspekte in intensiver und erfolgreicher Erprobung auf mehreren
Hochleistungs-Dauerprüfständen. Einige
Zwischenergebnisse zur Langzeitstabilität des metallischen Tribosystems
zeigt
In
der oberen Hälfte
von
In blau dargestellt sind die Ergebnisse des gleichen Aufbaus mit Achsabstand 171 mm, der allerdings den skalierten Belastungen der Nkw-Anwendung ausgesetzt wird. Diese Skalierung bedeutet, dass die Momente derart reduziert wurden, dass die sich ergebenden pinspezifischen Kräfte einem 220 mm System entsprechen. Dieser versuchsmethodisch bedingte Zwischenschritt belegt bereits das Lebensdauerpotential einer Achsabstandvergrößerung. Das Nkw-Lebensdauerziel von über 15.000 h konnte durch Raffung innerhalb von 1000 h erreicht werden. Der Test wurde sogar zur Absicherung noch bis 2500 h Laufzeit verlängert. Die unterschiedlichen Symbolformen zeigen dabei unterschiedliche Testprozeduren an. Bei der durch Quadrate symbolisierten Prozedur wird die Übersetzung in mehreren Stufen verändert, so dass am Wiegedruckstück eine hohe Belastungskonzentration vorliegt, auf der Scheibe aber nicht. Die durch Rauten symbolisierte Testprozedur erfolgt bei fester Übersetzung, so dass die Kontaktbelastungen sich sowohl am Wiegedruckstück, als auch auf der Scheibe konzentrieren (die beiden Reibpartner können sich dabei aber auch gut aneinander anpassen). Die Ergebnisse des bei fester Übersetzung getesteten Variators bestätigen nochmals, dass Mischzyklen die härteste und damit effizienteste Versuchsmethodik darstellen.In shown in blue are the results of the same construction with center distance 171 mm, however, the scaled loads of the commercial vehicle application is suspended. This scaling means that the moments are like that were reduced, that the resulting pin-specific forces a 220 mm system. This experimentally-related intermediate step already proves the service life potential of a wheelbase enlargement. The truck life target of over 15,000 h could be achieved by gathering within 1000 h. The test was even extended to cover up to 2500 h running time. The different symbol shapes show different test procedures at. The procedure symbolized by squares becomes the translation changed in several stages, so that on the rocker pressure piece there is a high concentration of stress, but on the disk Not. The test procedure symbolized by diamonds takes place with fixed translation, so that the contact stresses on both the rocker, as also focus on the disc (the two friction partners can but also adapt well to each other). The results of the fixed translation confirmed variator Again, that mixing cycles are the hardest and thus represent the most efficient experimental methodology.
In
grün dargestellt
sind die bei Drucklegung noch unvollständigen Ergebnisse eines echten
220 mm Variators, der den unskalierten Belastungen der Nkw-Anwendung
bis 600 Nm ausgesetzt wird. Die anfänglich schnelle Stützungsänderung
wie auch der anfangs hohe Breitenverschleiß (untere Hälfte der
Das hier im Kettenvariator umgesetzte Tribosystem aus Kette, Scheibensatzoberfläche und geeignetem Öl zeigt insgesamt ein stabiles Verhalten der Reibwerte und bestätigt die Erreichbarkeit der ehrgeizigen Lebensdauerziele.The here in Kettenvariator converted tribosystem of chain, disc set surface and suitable oil shows overall a stable behavior of the coefficients of friction and confirms the Accessibility of ambitious life-time goals.
Der
zweite Haltbarkeitsaspekt ist der kettenseitige Verschleiß der Stirnflächen, der
zu einer Abnahme der Kettenbreite führt. In den oben dargestellten
Langzeitversuchen wurde dieser Stirnflächenverschleiß bei regelmäßigen Befundungen
ermittelt. Diese Ergebnisse zeigt die untere Hälfte von
Der insgesamt geringe Stirnflächenverschleiß ist eine Eigenschaft der optimierten Wärmebehandlung.Of the Total low wear on the face is one Feature of optimized heat treatment.
Durch
die Konstruktion der Wiegedruckstück-Stirnflächen wird dafür gesorgt,
dass die für
den Verschleiß relevanten
Beanspruchungen wie z.B. die Hertzsche Pressung das zulässige Maß nicht überschreiten.
Die Farbflächen sind die Kontaktellipsen, deren Pressung über die Farbe visualisiert wird. Diese Berechnung mit dem LuK-Berechnungsprogramm CHAIN berücksichtigt alle elastischen und dynamischen Effekte von Scheibensätzen und Kette, ebenso wie die Gelenkkinematik der Wiegedruckstücke. Damit werden Belastungsdetails nachvollziehbar und können in der Kettenkonstruktion berücksichtigt werden.The color surfaces are the contact ellipses whose pressure is visualized by the color becomes. This calculation is taken into account with the LuK calculation program CHAIN all elastic and dynamic effects of disc sets and Chain, as well as the joint kinematics of the rocker. In order to load details are traceable and can be used in the chain construction considered become.
Im
Hinblick auf weitere Laufzeiterhöhung
kann auch die Optimierung der Teilungsfolge einen Beitrag leisten,
Nach dem erfolgreichen Serieneinsatz des Audi VL380 mit 420 Nm Variatormoment, realisiert mit den LuK CVT-Komponenten Scheibensätze mit neuartigem vollvariablen Momentenfühler, optimierter Kette LK3308 und hydraulischer Steuerung mit Flügelzellenpumpe, wird nach Wegen gesucht, diese Technologie auch für Nkw-Anwendungen mit Leistungsverzweigung und Variatormomenten bis 600 Nm einzusetzen. Die Herausforderungen hinsichtlich Strukturentwicklung, Variatordesign, Pumpen- und Hydraulikentwicklung sowie Kettenkonstruktion er forderten sorgfältige Vorüberlegungen und den Mut zur Tat, der durch die positiven Versuchsergebnisse belohnt wird.To the successful series production of the Audi VL380 with 420 Nm variator torque, realized with the LuK CVT components disc sets with a new full variable Torque sensor, optimized chain LK3308 and hydraulic control with vane pump, is looking for ways, this technology also for commercial vehicle applications to be used with power split and variator torques up to 600 Nm. The challenges regarding structure development, variator design, Pump and hydraulic development as well as chain construction he demanded careful considerations and the courage to act, by the positive test results is rewarded.
Aus dem Zusammenspiel der Vielzahl von Detailarbeiten ergibt sich nun für die leistungsverzweigte Anwendung im Nkw wie auch für momentengesteigerte Pkw-Anwendungen eine aussichtsreiche Situation.Out the interplay of the variety of detailed work now arises for the Power-split application in commercial vehicles as well as for torque-enhanced car applications a promising situation.
Erste Prototypen einer speziellen Getriebestruktur werden gemeinsam mit einem im Nkw-Segment etablierten Kunden aufgebaut.First Prototypes of a special transmission structure will be developed together with a customer established in the commercial vehicle segment.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200610018806 DE102006018806A1 (en) | 2006-04-22 | 2006-04-22 | Power-split transmission for commercial motor vehicle, has a chain variator, where coupling of planetary gear with chain variator is divided in two classes, that is, with input or output planetary gear set |
Applications Claiming Priority (1)
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DE200610018806 DE102006018806A1 (en) | 2006-04-22 | 2006-04-22 | Power-split transmission for commercial motor vehicle, has a chain variator, where coupling of planetary gear with chain variator is divided in two classes, that is, with input or output planetary gear set |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102006018806A1 true DE102006018806A1 (en) | 2007-10-25 |
Family
ID=38536799
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE200610018806 Withdrawn DE102006018806A1 (en) | 2006-04-22 | 2006-04-22 | Power-split transmission for commercial motor vehicle, has a chain variator, where coupling of planetary gear with chain variator is divided in two classes, that is, with input or output planetary gear set |
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DE (1) | DE102006018806A1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103867678A (en) * | 2014-03-20 | 2014-06-18 | 程乃士 | Cone plate type stepless speed changer |
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US10024404B2 (en) | 2014-03-20 | 2018-07-17 | Changzhou Dongfeng Continuously Variable Transmission Co., Ltd. | Continuously variable transmission with cone discs |
DE102012111798B4 (en) * | 2012-06-12 | 2020-03-26 | Hyundai Motor Company | Automated manual transmission of a vehicle |
-
2006
- 2006-04-22 DE DE200610018806 patent/DE102006018806A1/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
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