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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem zum Ansteuern eines stufenlos einstellbaren Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes, mit zwei von einem Umschlingungsmittel umschlungenen Kegelscheibenpaaren, die jeweils zwei Kegelscheiben umfassen, von denen eine in Abhängigkeit von dem Druck in einer zugehörigen Anpresskammer axial verlagerbar ist, und mit einem Drehmomentfühler, der eine Drehmomentfühlerkammer, die an eine hydraulische Energiequelle angeschlossen ist und mit mindestens einer der Anpresskammern in Verbindung steht, und eine weitere Drehmomentfühlerkammer umfasst, um eine Underdrive-Betriebsstufe oder eine Overdrive-Betriebstufe des Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes darzustellen.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2008 059 807 A1 ist ein gattungsgemäßes Hydrauliksystem mit verstellbaren hydraulischen Widerständen bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hydrauliksystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe ist bei einem Hydrauliksystem zum Ansteuern eines stufenlos einstellbaren Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes, mit zwei von einem Umschlingungsmittel umschlungenen Kegelscheibenpaaren, die jeweils zwei Kegelscheiben umfassen, von denen eine in Abhängigkeit von dem Druck in einer zugehörigen Anpresskammer axial verlagerbar ist, und mit einem Drehmomentfühler, der eine Drehmomentfühlerkammer, die an eine hydraulische Energiequelle angeschlossen ist und mit mindestens einer der Anpresskammern in Verbindung steht, und eine weitere Drehmomentfühlerkammer umfasst, um eine Underdrive-Betriebsstufe oder eine Overdrive-Betriebsstufe des Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes darzustellen, dadurch gelöst, dass das Hydrauliksystem mindestens drei feste Blenden umfasst, um zusätzlich zu der Underdrive-Betriebsstufe oder der Overdrive-Betriebsstufe mindestens eine weitere Betriebsstufe des Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes darzustellen. Bei den festen Blenden handelt es sich um Einfachblenden, deren hydraulischer Widerstand nicht verstellbar ist. Die unterschiedlichen Betriebsstufen des Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes dienen dazu, unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes darzustellen. Drehmomentfühler von Kegelscheibenumschlingungsgetrieben können einstufig, zweistufig oder voll variabel ausgeführt werden. Um eine ideale Anpressung zwischen den Kegelscheiben und dem Umschlingungsmittel zu realisieren, sollte der Drehmomentfühler möglichst stufenlos reagieren. Ein voll variabler Drehmomentfühler ist jedoch sehr teuer in der Herstellung. Durch das erfindungsgemäße Hydrauliksystem werden die Kostenvorteile eines zweistufigen Momentenfühlers mit den Vorteilen der Stufenlosigkeit des variablen Momentenfühlers kombiniert. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems liegen unter anderem darin, dass nur geringe Änderungen gegenüber einem zweistufigen Drehmomentfühler erforderlich sind. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung werden nicht die hydraulischen Widerstände selbst variiert, sondern die Anzahl von vorzugsweise parallel geschalteten Einfachblenden. Mit drei festen Blenden oder Einfachblenden können bis zu fünf Betriebsstufen realisiert werden. Die Einfachblenden liefern den Vorteil, dass sie von der Toleranz her einfach beherrschbar sind. Durch die Kombination von offenen und geschlossenen Blenden sowie geeignete Blendendurchmesser der einzelnen Blenden beziehungsweise deren genaue axiale Lage relativ zu der axial verlagerbaren Kegelscheibe oder Wegscheibe kann der Anpressdruck beziehungsweise die zugehörige Gesetzmäßigkeit, die auch als Anpressgesetz bezeichnet wird, auf einfache Art und Weise sehr genau und reproduzierbar fein justiert werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem vier feste Blenden umfasst, um zusätzlich zu der Underdrive-Betriebsstufe oder der Overdrive-Betriebsstufe mindestens zwei weitere Betriebsstufen des Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes darzustellen. Von den vier festen Blenden sind vorzugsweise jeweils zwei paarweise kombiniert, um unterschiedliche Funktionen darzustellen. Ein erstes Blendenpaar ist vorzugsweise zwischen die weitere Drehmomentfühlerkammer und eine der Anpresskammern schaltbar beziehungsweise geschaltet. Ein zweites Blendenpaar ist vorzugsweise zwischen die weitere Drehmomentfühlerkammer und einen Druckentlastungsraum, wie einen Tank, schaltbar beziehungsweise geschaltet. Das zweite Blendenpaar ist also mit der Ausgangsseite des Hydrauliksystems verbunden. Demzufolge werden die Blenden des zweiten Blendenpaars auch als ausgangsseitige Blenden bezeichnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem vier feste Blenden umfasst, um insgesamt fünf Betriebsstufen des Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes darzustellen. Diese Kombination hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die festen Blenden parallel geschaltet, relativ nah beieinander angeordnet und/oder identisch ausgeführt sind. Die festen Blenden sind vorzugsweise in axialer und/oder radialer Richtung so angeordnet und ausgeführt, dass auf alle festen Blenden die exakt gleichen Drücke wirken und sich Fliehkrafteinflüsse gegenseitig aufheben. Das liefert den großen Vorteil, dass die Anpressung von der Drehzahl unabhängig wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die festen Blenden in einer Eingangswelle des Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes angeordnet sind und über die axiale Position einer auf der Eingangswelle verschiebbaren Wegscheibe eines ersten Kegelscheibensatzes zu- oder abgeschaltet werden. Die Anordnung der festen Blenden in der Eingangswelle ist bauraumneutral und hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung für die gewünschte Funktion der Blenden als optimal erwiesen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Betriebszustand eine erste und eine zweite Blende geschlossen sowie eine dritte und eine vierte Blende, zumindest teilweise, geöffnet sind. Der erste Betriebszustand entspricht vorzugsweise einem Underdrive-Betriebszustand. Die dritte und die vierte Blende sind im ersten Betriebszustand vorzugsweise vollständig geöffnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Betriebszustand die zweite Blende geschlossen sowie die erste, dritte und vierte Blende, zumindest teilweise, geöffnet sind. Die erste Blende ist im zweiten Betriebszustand vorzugsweise teilweise geöffnet. Die dritte und vierte Blende sind im zweiten Betriebszustand vorzugsweise vollständig geöffnet. Im zweiten Betriebszustand ist ein Übersetzungsverhältnis zwischen 1 und 2 eingestellt, vorzugsweise etwa 1,8.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Betriebszustand die zweite und dritte Blende geschlossen sowie die erste und vierte Blende, zumindest teilweise, geöffnet sind. Die erste und die vierte Blende sind im dritten Betriebszustand vorzugsweise vollständig geöffnet. Im dritten Betriebszustand ist vorzugsweise ein Übersetzungsverhältnis von etwa 1, insbesondere genau 1 eingestellt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem vierten Betriebszustand die dritte Blende geschlossen sowie die erste, zweite und vierte Blende, zumindest teilweise, geöffnet sind. Die erste Blende ist im vierten Betriebszustand vorzugsweise vollständig geöffnet. Die zweite und vierte Blende sind im vierten Betriebszustand vorzugsweise teilweise geöffnet. Im vierten Betriebszustand ist vorzugsweise ein Übersetzungsverhältnis eingestellt, das kleiner als 1 ist, insbesondere etwa 0,75 beträgt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem fünften Betriebszustand die erste und zweite Blende, zumindest teilweise, geöffnet sowie die dritte und vierte Blende geschlossen sind. Die erste und zweite Blende sind im fünften Betriebszustand vorzugsweise vollständig geöffnet. Im fünften Betriebszustand ist vorzugsweise ein Übersetzungsverhältnis von etwa 0,6 eingestellt.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Hydrauliksystems.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
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Die 1 bis 5 zeigen jeweils eine vereinfachte Darstellung eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes im Längsschnitt mit einem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem in fünf verschiedenen Betriebszuständen.
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In den 1 bis 5 ist ein Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe 1 in fünf verschiedenen Betriebszuständen vereinfacht im Halbschnitt dargestellt. Durch ein Symbol 2 ist in den 1 bis 5 oben links jeweils das Übersetzungsverhältnis in dem jeweiligen Betriebszustand angedeutet.
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Das Symbol 2 stellt stark vereinfacht ein Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe mit einem ersten Kegelscheibenpaar oder Kegelscheibensatz 3 und einem zweiten Kegelscheibenpaar oder Kegelscheibensatz 4 dar. Durch einen Pfeil 5 ist angedeutet, dass das erste Kegelscheibenpaar 3 angetrieben ist. Die beiden Kegelscheibenpaare 3 und 4 sind durch ein Umschlingungsmittel 6, wie eine Kette, miteinander verbunden, um ein Drehmoment von dem angetriebenen ersten Kegelscheibenpaar 3 auf das zweite Kegelscheibenpaar 4 zu übertragen.
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Das in den
1 bis
5 dargestellte Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe
1 umfasst, wie das in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2008 059 807 A1 offenbarte Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe, eine Eingangswelle
10, die, vorzugsweise einteilig, mit einer nicht dargestellten Festscheibe ausgebildet ist. Eine Kegelscheibe
12, die auch als Wegscheibe oder Losscheibe bezeichnet wird, ist axial verschiebbar, jedoch drehfest mit der Eingangswelle
10 verbunden.
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Die Kegelscheibe 12 mit der Eingangswelle 10 gehören zu einem ersten, angetriebenen Kegelscheibensatz oder Kegelscheibenpaar, das durch ein Umschlingungsmittel 14, insbesondere ein Kette, mit einem zweiten, nicht dargestellten Kegelscheibensatz verbunden sind. Durch die Gestaltung der beiden Kegelscheibensätze und des Umschlingungsmittels 14 kann das Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangswelle 10 und einer dem zweiten Kegelscheibensatz zugeordneten Ausgangswelle stufenlos variiert werden.
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Auf der Rückseite der auch als Wegscheibe bezeichneten Kegelscheibe 12 ist ein Drehmomentfühler 15 mit einem Stützring 16 angedeutet, der, zum Beispiel durch einen Presssitz, fest mit der Eingangswelle 10 verbunden ist. Zwischen dem Stützring 16 und einem Fühlerkolben 20 sind Wälzkörper 18 angedeutet, die hier als Kugeln ausgeführt sind.
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Der Fühlerkolben 20 ist, wie durch eine axiale Verzahnung angedeutet ist, drehfest mit einem radialen Ansatz 22, der auch als Bund bezeichnet werden kann, mit der Eingangswelle 10 verbunden. Durch die axiale Verzahnung wird sichergestellt, dass sich Fühlerkolben 20 des Drehmomentfühlers 15, der auch als Drehmomentfühlerkolben bezeichnet wird, relativ zu der Eingangswelle 10 in axialer Richtung hin und her bewegen kann.
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Der Fühlerkolben 20 begrenzt zusammen mit der Eingangswelle 10 eine Drehmomentfühlerkammer 24, die auch als Fühlerkammer 24 bezeichnet wird. Zusammen mit dem radialen Ansatz 22 begrenzt der Fühlerkolben 20 eine weitere Drehmomentfühlerkammer 25, die auch als weitere Fühlerkammer 25 bezeichnet wird. Die erstgenannte Fühlerkammer 24 steht über einen Verbindungskanal 28 mit einer Anpresskammer 26 in Verbindung, die in axialer Richtung zwischen dem radialen Ansatz 22 der Eingangswelle 10 und der Kegelscheibe 12 vorgesehen ist. Die weitere Fühlerkammer 25 steht über einen Verbindungskanal 30 mit vier Blenden 31, 32, 33, 34 in Verbindung. Die Blenden 31 bis 34 sind als Einfachblenden oder feste Blenden ausgeführt, das heißt, der Blendenquerschnitt der Blenden 31 bis 34 ist konstant.
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Der Verbindungskanal 30 verläuft in Form einer Längsbohrung teilweise durch die Eingangswelle 10. Von der Längsbohrung erstrecken sich vier Querbohrungen radial nach außen, in denen jeweils eine der Blenden 31 bis 34 vorgesehen ist.
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Die Blenden 31, 32 stellen ein erstes Blendenpaar dar, das, in Abhängigkeit von der axialen Position der Kegelscheibe 12, vollständig oder teilweise beziehungsweise einzeln mit der Anpresskammer 26 verbindbar ist. Die beiden Blenden 33 und 34 stellen ein zweites Blendenpaar dar, das, in Abhängigkeit von der axialen Position der Kegelscheibe 12, vollständig oder teilweise mit der Ausgangsseite beziehungsweise mit einem Druckentlastungsraum, zum Beispiel einem Tank, verbunden wird. Die ausgangsseitigen Blenden 33 und 34 münden zwischen der Wegscheibe 12 und der nicht dargestellten Festscheibe des ersten Kegelscheibenpaares in einen Zwischenraum, in welchem das Umschlingungsmittel 14 angeordnet ist.
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Durch einen Pfeil 41 ist in den 1 bis 5 angedeutet, dass die Fühlerkammer 24 über eine Hydraulikpumpe bedarfsabhängig mit Hydraulikmedium versorgt wird. Über einen weiteren Pfeil 42 ist in den 1 bis 5 angedeutet, dass Hydraulikmedium über eine Steuerkante in Abhängigkeit von der axialen Position des Fühlerkolbens 20 relativ zu der Eingangswelle 10 über eine Querbohrung in der Eingangswelle 10 in den Druckentlastungsraum oder Tank abströmen kann.
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Die Blenden 31 bis 34 sind gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung identisch ausgeführt. So haben die Blenden 31 bis 34 alle den gleichen Durchmesser, zum Beispiel von 0,8 Millimeter. Darüber hinaus sind die Blenden 31 bis 34, bezogen auf eine Drehachse 11 der Eingangswelle 10, in radialer Richtung gleich angeordnet. Das liefert den Vorteil, dass sich fertigungsbedingte Chargenstreuungen nicht auswirken, wenn die Blenden 31 bis 34 chargenrein verbaut werden, da nicht der absolute Blendendurchmesser den Anpressfehler bestimmt, sondern nur die relativen Unterschiede der Blenden 31 bis 34 in der zugehörigen Eingangswelle 10 beziehungsweise dem zugehörigen Scheibensatz. Darüber hinaus hat die identische Ausführung der Blenden 31 bis 34 den Vorteil, dass weder in der Fertigung noch in der Montage die Gefahr von Verwechselungen besteht. Durch die Verwendung identischer Blenden 31 bis 34 wird darüber hinaus deren Temperaturabhängigkeit kompensiert.
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In 1 ist die Underdrive-Betriebsstufe dargestellt, in der die beiden Blenden 31, 32, die auch als Zulaufblenden für die Anpresskammer 26 bezeichnet werden, geschlossen sind. Gleichzeitig sind die beiden Blenden 33 und 34, die auch als Ablaufblenden bezeichnet werden, offen. Somit kann sich in der Anpresskammer 26 kein Druck aufbauen. Darüber hinaus ist durch den Pfeil 42 angedeutet, dass die so genannte Umschaltbohrung offen ist. Dadurch wird, insbesondere in dynamischen Fahrsituationen, sichergestellt, dass sich in der Anpresskammer 26 kein Druck aufbauen kann.
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In 2 ist die zweite Betriebsstufe mit einem Übersetzungsverhältnis von 1,8 dargestellt. Die erste Blende 31 ist teilweise geöffnet. Durch die erste Blende 31 fließt ein Volumenstrom in die Anpresskammer 26. Der über den Verbindungskanal 30 zugeführte Volumenstrom verteilt sich danach auf die beiden vollständig geöffneten Ablaufblenden 33 und 34.
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In 3 ist die dritte Betriebsstufe mit einem Übersetzungsverhältnis von 1,0 dargestellt. Die erste Blende 31 und die vierte Blende 34 sind geöffnet. Die zweite und die dritte Blende (32, 33) sind geschlossen. Somit verteilt sich der über den Verbindungskanal 30 zugeführte Volumenstrom auf die erste Blende 31 und die vierte Blende 34. Eine erste Hälfte des Volumenstroms gelangt über die erste Blende 31 in die Anpresskammer 26. Die zweite Hälfte Teil des Volumenstroms wird über die Ablaufblende 34 abgeführt.
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In 4 ist der vierte Betriebszustand mit einem Übersetzungsverhältnis von 0,75 dargestellt. Die erste Blende 31 ist vollständig geöffnet. Die zweite Blende 32 ist teilweise geöffnet. Die dritte Blende 33 ist geschlossen und die vierte Blende 34 ist teilweise geöffnet. Ein größerer Teil des durch den Verbindungskanal 30 zugeführten Volumenstroms gelangt über die Blenden 31 und 32 in die Anpresskammer 26. Ein kleinerer Teil des Volumenstroms wird über die Ablaufblende 34 abgeführt.
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In 5 ist der fünfte Betriebszustand mit einem Übersetzungsverhältnis von 0,6 dargestellt. Die beiden Zulaufblenden 31, 32 sind geöffnet. Die beiden Ablaufblenden 33 und 34 sind geschlossen. Somit ist der Druck in der Anpresskammer 26 gleich dem Druck in der weiteren Fühlerkammer 25. Daher verhält sich der Momentenfühler 15 wie ein herkömmlicher zweistufiger Momentenfühler in der Overdrive-Betriebsstufe. Overdrive bedeutet unter anderem Schnellgang oder Schongang. Underdrive bedeutet analog Kriechgang.
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Die Blenden 31 bis 34 sind vorzugsweise so ausgelegt, dass sie idealen Blenden möglichst nahe kommen. Darüber hinaus sind die Blenden 31 bis 34 in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander, also möglichst nah aneinander, in der Eingangswelle 10 platziert. Dadurch wird sichergestellt, dass sich gegebenenfalls vorhandene Temperatureffekte an allen vier Blenden 31 bis 34 gleichermaßen auswirken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe
- 2
- Symbol
- 3
- erster Kegelscheibensatz
- 4
- zweiter Kegelscheibensatz
- 5
- Pfeil
- 6
- Umschlingungsmittel
- 10
- Eingangswelle
- 11
- Drehachse
- 12
- Kegelscheibe
- 14
- Umschlingungsmittel
- 15
- Drehmomentfühler
- 16
- Stützring
- 18
- Wälzkörper
- 20
- Fühlerkolben
- 22
- radialer Ansatz
- 24
- Drehmomentfühlerkammer
- 25
- weitere Drehmomentfühlerkammer
- 26
- Anpresskammer
- 28
- Verbindungskanal
- 30
- Verbindungskanal
- 31
- Blende
- 32
- Blende
- 33
- Blende
- 34
- Blende
- 41
- Pfeil
- 42
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008059807 A1 [0002, 0019]
