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HINTERGRUND
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein riemengetriebenes kontinuierlich variables Getriebe bzw. stufenloses Getriebe mit einem Paar Riemen- bzw. Kegelscheiben und einem Riemen, der zwischen den Kegelscheiben läuft, und insbesondere eine Schmiervorrichtung zum Schmieren eines Kontaktpunktes zwischen der Kegelscheibe und dem Riemen.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Die
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005 873 A beschreibt eine Schmiervorrichtung für riemengetriebene kontinuierlich variable Getriebe, die ein Schmiermittel auf einen Innenumfangsbereich einer konischen Fläche aufbringen können. Gemäß der Lehre der
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005 873 A hat die Schmiervorrichtung einen Stabilisator, der geeignet ist, Vibrationen des Riemens mittels eines Paares von Plattenelementen zu unterdrücken. Der Stabilisator kann entsprechend einem Geschwindigkeitsverhältnis um eine Lagerwelle kippen. Die Lagerwelle hat eine erste Auslassöffnung in Richtung zu einer konischen Fläche einer der Kegelscheiben, eine zweite Auslassöffnung in Richtung zu einer konischen Fläche der anderen Kegelscheibe und einen hohlen Abschnitt, der eine Verbindung zwischen diesen Auslässen herstellt. Bei dem in der
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005 873 A offenbarten kontinuierlich variablen Getriebe bzw. stufenlosen Getriebe wird ein Laufdurchmesser des Riemens auf einer der Kegelscheiben verringert, indem ein Laufdurchmesser des Riemens auf der anderen Kegelscheibe erweitert wird. Folglich kippt der Stabilisator, so dass die eine der Auslassöffnungen zur Kegelscheibe, bei welcher der Laufdurchmesser des Riemens erweitert wurde, verschlossen wird, um eine größere Menge an Öl zur anderen Kegelscheibe zu liefern, bei welcher der Laufdurchmesser des Riemens verringert wurde.
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Die
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013 068 A offenbart ebenfalls eine Schmiervorrichtung für kontinuierlich variable Getriebe. Gemäß der Lehre der
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013 068 A ist die Schmiervorrichtung geeignet, um Öl einer Primärwelle und einer Sekundärwelle von einer Zuführleitung zuzuführen, die zwischen einer primären Kegelscheibe und einer sekundären Kegelscheibe verläuft. Die in der
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013 068 A offenbarte Schmiervorrichtung hat ein Führungselement zum Führen des aus der Zuführleitung ausgegebenen Öls zu einer Riemennut der Kegelscheibe.
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Die in der
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005 873 A und der
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013 068 A offenbarten Schmiervorrichtungen sind somit geeignet, Öl der konischen Fläche der Kegelscheibe zuzuführen, bei der ein Laufradius des Riemens verringert ist. Jedoch werden bei dem riemengetriebenen kontinuierlich variablen Getriebe bzw. stufenlosen Getriebe die Laufdurchmesser des Riemens kontinuierlich entsprechend dem Geschwindigkeitsverhältnis verändert. Das bedeutet, gemäß der Lehre der vorstehend genannten Druckschriften aus dem Stand der Technik kann das Öl abhängig vom Geschwindigkeitsverhältnis nicht direkt auf einen Kontaktpunkt zwischen dem Riemen und der Kegelscheibe aufgebracht werden. Folglich können die Riemen- bzw. Kegelscheibe oder der Riemen aufgrund fehlender Schmierung beschädigt werden. Zudem kann das zur konischen Fläche der Kegelscheibe gelieferte Öl zentrifugal verteilt werden, wodurch der Ölverbrauch ansteigt.
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Die
DE 10 2013 201 536 A1 offenbart zudem eine Einrichtung zur Schmierung und/oder Kühlung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes aufweisend ein erstes Kegelscheibenpaar und ein zweites Kegelscheibenpaar mit jeweils einer axial feststehenden Kegelscheibe und einer zur Verstellung einer Übersetzung axial verlagerbaren Kegelscheibe, ein zur Übertragung einer mechanischen Leistung zwischen den Kegelscheibenpaaren angeordnetes Umschlingungsmittel mit einem Lasttrum und einem Leertrum, eine das Umschlingungsmittel an einem Trum führende Umschlingungsmittelführungseinrichtung, die zusammen mit dem Trum übersetzungsabhängig verlagerbar ist, und eine Schmier- und/oder Kühlmittelzuführungseinrichtung mit wenigstens einem Austrittsabschnitt zur Zuführung von Schmier- und/oder Kühlmittel zu den Kegelscheiben, bei der der wenigstens eine Austrittsabschnitt an der Umschlingungsmittelführungseinrichtung angeordnet ist, um eine Schmierung und/oder Kühlung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes zu verbessern.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Kenntnis der vorstehend beschriebenen technischen Probleme gemacht, und es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schmiervorrichtung für ein riemengetriebenes kontinuierlich variables Getriebe bzw. stufenloses Getriebe zu schaffen, die abhängig von einem Geschwindigkeitsverhältnis ausreichend Öl auf einen Kontaktpunkt zwischen einer Kegelscheibe und einem Riemen aufbringen kann.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Schmiervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kommt bei einem riemengetriebenen kontinuierlich variablen Getriebe bzw. stufenlosen Getriebe zum Einsatz, das ein Paar Riemen- bzw. Kegelscheiben aufweist, sowie einen Riemen, der zwischen den Kegelscheiben läuft, um ein Drehmoment zwischen diesen zu übertragen. Jede der Kegelscheiben hat eine mit einer Rotationswelle integral ausgebildete feste Scheibe und eine an der Rotationswelle angebrachte bewegliche Scheibe, die integral mit dieser drehbar ist und sich hin und her bewegen kann. Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, hat die Schmiervorrichtung einen Stabilisator, der mit einem geraden Abschnitt des Riemens zwischen den Kegelscheiben in Kontakt steht, um Vibrationen des Riemens zu unterdrücken. Der Stabilisator hat eine Öffnung, die zu einem Kontaktpunkt zwischen der Scheibe und dem Riemen orientiert ist, um Öl auf den Kontaktpunkt aufzubringen, und kann sich ansprechend auf eine Änderung der Stellung des Riemens, die aus einem Geschwindigkeitsänderungsvorgang resultiert, drehen und winden, um die Öffnung zum Kontaktpunkt hin orientiert zu halten.
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Die Öffnung ist an beiden Enden des Stabilisators in Laufrichtung des Riemens ausgebildet. Eine der Öffnungen, die zum Kontaktpunkt zwischen der Scheibe und dem in die Kegelscheibe laufenden Riemen orientiert ist, istdiametral größer als die Öffnung auf der gegenüberliegenden Seite.
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Die Öffnung kann eine erste Öffnung, die zu einer konischen Fläche der festen Scheibe hin orientiert ist, um Öl auf diese aufzubringen, und eine zweite Öffnung, die zu einer konischen Fläche der beweglichen Scheibe hin orientiert ist, um Öl auf diese aufzubringen, umfassen.
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Die Schmiervorrichtung hat ferner einen Controller, der eine Abgabemenge des Öls aus der Öffnung steuert. Insbesondere ist der Riemen ein Kettenband, das eine Mehrzahl ovaler Kettenglieder aufweist, die abwechselnd zueinander angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Stiften, die jeweils in eine Stiftöffnung eines Glieds eingesetzt sind, um benachbarte Glieder zu verbinden, während diese um selbige drehen können. Der Controller kann konfiguriert sein, um die Abgabemenge des Öls aus der Öffnung zu verringern, wenn ein Schlupf zwischen dem Riemen und der Kegelscheibe zunimmt.
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Die Schmiervorrichtung hat ferner eine Ölleitung, die mit der Öffnung verbunden ist, und der Controller kann konfiguriert sein, um eine Ölzufuhrmenge zur Ölleitung zu verringern, wenn ein Schlupf zwischen dem Riemen und der Kegelscheibe zunimmt.
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Die Ölleitung hat ein Rohr mit der Öffnung an ihrem vorderen Ende, und das Rohr kann auf dem Stabilisator in Laufrichtung des Riemens gleiten.
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Die Ölleitung hat ferner eine Zuführleitung, die eine Verbindung zwischen einer Hydraulikquelle und dem Rohr schafft, und eines der vorderen Enden der Zuführleitung kann flexibel mit dem Rohr verbunden sein.
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Das andere vordere Ende der Zuführleitung kann drehbar mit einem Gehäuse verbunden sein.
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Der Stabilisator kann ferner ein Paar Plattenelemente aufweisen, die einander gegenüberliegen und mit dem Riemen in Kontakt stehen, der zwischen diesen verläuft, um die Vibrationen des Riemens zu unterdrücken.
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Der Stabilisator der bevorzugten Ausführungsform wird demnach mit dem geraden Abschnitt des Riemens zwischen den Kegelscheiben in Kontakt gebracht, um Vibrationen des Riemens zu unterdrücken. Zudem ist die Öffnung des Stabilisators zum Kontaktpunkt zwischen dem Riemen und der Kegelscheibe orientiert und kann sich ansprechend auf eine Änderung der Position des Riemens, die aus dem Geschwindigkeitsänderungsvorgang resultiert, drehen und winden. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann daher die Öffnung zum Kontaktpunkt zwischen dem Riemen und der Kegelscheibe hin orientiert gehalten werden, um Öl darauf aufzubringen, selbst wenn der Kontaktpunkt als Ergebnis des Geschwindigkeitsänderungsvorgangs verschoben wird. Aus diesem Grund kann der Kontaktpunkt zwischen dem Riemen und der Kegelscheibe unabhängig vom augenblicklichen Geschwindigkeitsverhältnis ausreichend geschmiert werden.
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Zudem kann die Ölzufuhrmenge zum Kontaktpunkt zwischen dem Riemen und der Kegelscheibe bei einer Zunahme des Schlupfs zwischen dem Riemen und der Kegelscheibe verringert werden. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird daher nicht übermäßig viel Öl auf den Kontaktpunkt aufgebracht, so dass das Rutschen des Riemens auf der Kegelscheibe verhindert werden kann, um die Übertragungseffizienz des kontinuierlich variablen Getriebes bzw. stufenlosen Getriebes zu verbessern.
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Figurenliste
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Die Merkmale, Aspekte und Vorteile beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung besser verstanden werden, die dabei jedoch nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken.
- 1 zeigt eine schematische Ansicht des Stabilisators gemäß der bevorzugten Ausführungsform;
- 2 zeigt eine Seitenansicht des Stabilisators und einer Zuführleitung;
- 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Rohres, das an einem zweiten Plattenelement des Stabilisators angeordnet ist;
- 4 zeigt eine Schnittansicht einer Verbindung zwischen der Zuführleitung und einem Gehäuse;
- 5 zeigt einen Graph, der eine Beziehung zwischen einem Verschleißvolumen, einer Gesamtwegstrecke und einem Schlupf zeigt;
- 6 zeigt einen Hydraulikkreis zum Zuführen von Öl zu dem Rohr;
- 7 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Beispiel zum Einstellen einer Ölzufuhrmenge zum Rohr zeigt;
- 8 zeigt eine schematische Ansicht eines beispielhaften riemengetriebenen kontinuierlich variablen Getriebes; und
- 9 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Beispiels des Aufbaus eines Kettenbandes.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
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Das riemengetriebene kontinuierlich variable Getriebe bzw. stufenlose Getriebe, an dem die Schmiervorrichtung der bevorzugten Ausführungsformen Anwendung findet, hat ein Paar Kegelscheiben und einen Riemen, der zwischen diesen Kegelscheiben läuft. Ein Aufbau des riemengetriebenen kontinuierlich variablen Getriebes bzw. stufenlosen Getriebes wird im Detail bezugnehmend auf 8 beschrieben. Wie in 8 gezeigt ist, hat das riemengetriebene kontinuierlich variable Getriebe (nachstehend als „CVT“ abgekürzt) 1 eine Eingangswelle 2, auf welche ein Drehmoment von einem Hauptantriebsaggregat, wie einer Brennkraftmaschine, ausgegeben wird, eine primäre Kegelscheibe 3, die an der Eingangswelle 2 angebracht ist, eine Ausgangswelle 4, die ein Drehmoment an ein Ausgangselement, wie Antriebsräder, überträgt, eine sekundäre Kegelscheibe 5, die an der Ausgangswelle 4 angebracht ist, sowie einen endlosen Riemen 6, der zwischen den Kegelscheiben 3 und 5 läuft. Die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 4 sind parallel zueinander angeordnet.
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Die primäre Kegelscheibe 3 hat eine erste feste bzw. feststehende Scheibe 7, die integral mit der Eingangswelle 2 ausgestaltet ist, und eine erste bewegliche Scheibe 8, die an der Eingangswelle 2 angebracht ist und auf dieser hin und her beweglich ist. Insbesondere ist die erste bewegliche Scheibe 8 derart mit der Eingangswelle 2 verkeilt, dass sie integral mit der Eingangswelle 2 dreht, während sie sich näher an die und weg von der ersten feststehenden Scheibe 7 bewegen kann. Eine konische Fläche 9 der ersten feststehenden Scheibe 7 und eine konische Fläche 10 der ersten beweglichen Scheibe 8 sind einander gegenüberliegend, sodass eine erste Riemennut 11 zwischen diesen gebildet wird.
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Ein Hydraulikaktuator 12 ist an einer Rückseite der ersten beweglichen Scheibe 8 entgegengesetzt zur konischen Fläche 10 angeordnet, sodass die erste bewegliche Scheibe 8 durch Zufuhr von Öl zum ersten Hydraulikaktuator 12 in Richtung zur ersten festen Scheibe 7 gedrückt werden kann.
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Der Aufbau der sekundären Kegelscheibe 5 ist ähnlich zu dem der primären Kegelscheibe 3. Wie in 8 dargestellt ist, hat auch die sekundäre Kegelscheibe 5 eine zweite feste bzw. feststehende Scheibe 13, die integral mit der Ausgangswelle 4 ausgestaltet ist, und eine zweite bewegliche Scheibe 14, die an der Ausgangswelle 4 angebracht ist und sich auf dieser hin und her bewegen kann. Die zweite bewegliche Scheibe 14 ist ebenso derart mit der Ausgangswelle 4 verkeilt, dass sie integral mit der Ausgangswelle 4 dreht, während sie sich näher an die und weg von der zweiten festen Scheibe 13 bewegen kann. Eine konische Fläche 15 der zweiten festen Scheibe 13 und eine konische Fläche 16 der zweiten beweglichen Scheibe 14 liegen einander gegenüber, sodass eine zweite Riemennut 17 zwischen diesen gebildet wird.
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In ähnlicher Weise ist ein zweiter Hydraulikaktuator 18 an einer Rückseite der zweiten beweglichen Scheibe 14 der konischen Fläche 16 gegenüberliegend ausgebildet, sodass die zweite bewegliche Scheibe 14 durch Zufuhr von Öl zum zweiten Hydraulikaktuator 18 in Richtung zur zweiten festen Scheibe 13 gedrückt werden kann. Somit sind die erste feste Scheibe 7 und die zweite feste Scheibe 13 diagonal zueinander angeordnet, und die erste bewegliche Scheibe 8 und die zweite bewegliche Scheibe 14 sind diagonal zueinander angeordnet. Der Riemen 6 wird derart in der ersten Riemennut 11 und der zweiten Riemennut 17 gehalten, dass eine von dessen Seitenflächen mit den konischen Flächen 9 und 16 in Kontakt gebracht wird und die andere Seitenfläche mit den konischen Flächen 10 und 15 in Kontakt gebracht wird.
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Bezugnehmend auf 9 wird ein Aufbau des Riemens 6, der bei der primären Kegelscheibe 3 und der sekundären Kegelscheibe 5 Anwendung findet, gezeigt. Der Riemen 6 umfasst eine Mehrzahl von Gliedern 20 sowie eine Mehrzahl von Stiften 19. Ein Glied 20 ist ein ovales Plattenelement mit einem Freiraum 21 und einem Paar Stifthaltern 22 an beiden Ecken. Ein Innendurchmesser des Stifthalters 22 ist im Wesentlichen identisch zu einem Außendurchmesser des Stifts 19, um den Stift 19 darin zu halten, und eine Öffnungsweite des Freiraums 21 ist enger als der Außendurchmesser des Stifts 19, um eine Längsverschiebung des Stifts 19 zu vermeiden.
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Die Glieder 20 sind alternierend zueinander angeordnet, um eine ringförmige Schicht auszubilden, und eine Mehrzahl von ringförmigen Schichten von Gliedern 20 überlappen einander derart, dass die Stifthalter 22 innerer und äußerer Glieder 20 an jeder Ecke des Freiraums 21 individuell verbunden sind, um eine Reihe von Stiftöffnungen in jeder Ecke des Freiraums 21 zu bilden. In jede Reihe von Stiftöffnungen wird ein Stift 19 eingesetzt, sodass die Lagen von Gliedern 20 aneinander befestigt werden, während jedes Glied 20 um den Stift 19 drehbar ist. In dem derart ausgestalteten Riemen 6 ragt jede Breitenendfläche des Stifts 19 ein wenig von der äußersten Lage der Glieder 20 vor, um als Leistungsübertragungsfläche zu dienen.
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Der Stift 19 braucht keine echte kreisförmige Querschnittgestalt haben, sondern kann auch eine ovale Querschnittgestalt haben. Um die Festigkeit des Riemens 6 zu verstärken, kann ferner eine Mehrzahl von Stiften 19 in die Stiftöffnung eingesetzt sein. In diesem Fall ist insbesondere ein Paar von Stiften 19, deren Querschnittgestalt oval ist, derart in die Stiftöffnung eingesetzt, dass gekrümmte Kontaktflächen derselben miteinander in Kontakt gebracht werden, sodass der Gleitwiderstand zwischen den Kontaktflächen der Stifte 19 im Vergleich mit dem Gleitwiderstand zwischen dem Stift 19 und dem um diesen drehenden Glied 20 verringert werden kann.
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Alternativ kann auch ein Paar abgeschlossener Stiftöffnungen im Glied 20 anstelle des Freiraums 21 und den Stifthaltern 22 ausgebildet sein. Zudem kann anstelle des wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Kettenbandes auch ein Schubriemen, der durch Verbinden einer Mehrzahl von ringförmig nebeneinander stehenden Elementen gebildet wird, als Riemen 6 verwendet werden.
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Ein Geschwindigkeitsverhältnis des CVT 1 wird durch Ändern der Breite der ersten Riemennut 11 und der zweiten Riemennut 17 verändert. Insbesondere wird ein Geschwindigkeitsverhältnis des CVT 1 verändert, indem die Zufuhrmenge des Öls zum ersten Hydraulikaktuator 12 verändert wird, um die Breite der ersten Riemennut 11 entsprechend der benötigten Maschinengeschwindigkeit bzw. Drehzahl zu verändern. Da der Riemen 6 eine ausreichende Zugfestigkeit hat, sodass er sich nicht während des Geschwindigkeitsänderungsvorgangs verlängert, wird eine Breite der zweiten Riemennut 17 ansprechend auf eine Änderung der Breite der ersten Riemennut 11 verändert.
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In dem CVT 1 wird ein Drehmoment durch Reibung zwischen jeder konischen Fläche 9, 10, 15 und 16 der primären Kegelscheibe 3 und der sekundären Kegelscheibe 5 und jeder Breitenendfläche des Stifts 19 des Riemens 6 übertragen. Die Breitenendflächen eines jeden Stifts 19 dienen daher als Leistungsübertragungsflächen. Die zwischen der Breitenendfläche des Stifts 19 und der konischen Fläche 9, 10, 15 oder 16 wirkende Reibung variiert entsprechend der Änderung des Hydraulikdrucks, der dem zweiten Hydraulikaktuator 18 zugeführt wird, um eine benötigte Antriebskraft zu erzielen.
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In dem Riemen 6, der in der ersten Riemennut 11 und der zweiten Riemennut 17 gehalten ist, liegen die Stifte 19 in konstanten Intervallen nebeneinander. Während der Übertragung des Drehmoments zwischen der primären Kegelscheibe 3 und der sekundären Kegelscheibe 5 werden die Stifte 19 intermittierend in die Riemennuten 11 und 17 hinein und aus diesen heraus gezogen. Folglich variiert die auf die primäre Kegelscheibe 3 und die sekundäre Kegelscheibe 5 sowie die Stifte 19 wirkende Belastung intermittierend. Aus diesem Grund vibrieren gerade Abschnitte 23 des Riemens 6 zwischen der primären Kegelscheibe 3 und der sekundären Kegelscheibe 5. Angenommen, dass der vorstehend genannte Schubriemen anstelle des Riemens 6 verwendet wird, würde der Schubriemen 6 mit einer anderen Frequenz und Amplitude vibrieren.
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Um die Vibration des Riemens 6 zu unterdrücken, ist ein Stabilisator 24 aus Harz an einer Zwischenposition des geraden Abschnitts 23 des Riemens 6 angeordnet. Wie insbesondere in 1 gezeigt ist, ist jeweils ein Stabilisator 24 an der Zwischenposition des geraden Abschnitts 23 des Riemens 6, der von der primären Kegelscheibe 3 hin zur sekundären Kegelscheibe 5 verläuft, angeordnet, und an der Zwischenposition des geraden Abschnitts 23 des Riemens 6, der von der sekundären Kegelscheibe 5 hin zur primären Kegelscheibe 3 verläuft. Die Stabilisatoren 24 sind ähnlich zueinander aufgebaut, sodass nachfolgend der Aufbau des Stabilisators 24, der am geraden Abschnitt 23 des Riemens 6, der von der sekundären Kegelscheibe 5 hin zur primären Kegelscheibe 3 läuft (d. h. der obere Stabilisator 24 in 1) beschrieben wird.
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Bezugnehmend auf 2 wird der Aufbau eines Stabilisators 24 gemäß der bevorzugten Ausführungsform gezeigt. Der Stabilisator 24 wird mit der Innen- und Außenumfangsfläche des geraden Abschnitts 23 des Riemens 6 in Kontakt gebracht, um Vibrationen des Riemens 6 zu unterdrücken. Diesbezüglich hat der Stabilisator 24 ein erstes Plattenelement 25, das einer inneren/äußeren Umfangsfläche des Riemens 6 gegenüberliegt, und ein zweites Plattenelement 26, das der inneren/äußeren Umfangsfläche des Riemens 6 gegenüberliegt.
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Der Stabilisator 24 kann um eine Lagerwelle 27, die an einem nicht dargestellten Gehäuse angebracht ist, drehen. Insbesondere ragt ein Paar von Stoppabschnitten 28 von dem ersten Plattenelement 25 auf beiden Seiten der Lagerwelle 27 vor, sodass der Stabilisator 24 ansprechend auf eine Änderung einer Neigung des geraden Abschnitts 23 des Riemens 6 um die Lagerwelle 27 drehen kann. Dass sich der Stabilisator 24 ansprechend auf die laterale Bewegung des Riemens 6, die aus der Änderung der Breite der Riemennut 11 oder 17 resultiert, auch um die Lagerwelle 27 winden bzw. biegen kann, ist ein geringes Spiel zwischen der Lagerwelle 27 und jedem Stopper 28 vorgesehen. Das erste Plattenelement 25 und das zweite Plattenelement 26 sind miteinander durch eine Seitenplatte 29 verbunden, die an Seitenflächen derselben angebracht ist.
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Der Stabilisator 24 ist damit geeignet, um ansprechend auf eine Bewegung des Riemens 6 zu drehen und sich zu winden bzw. biegen. Wie vorstehend beschrieben ist, variieren bei dem CVT 1 die effektiven Durchmesser des Riemens 6 in der ersten Riemennut 11 der primären Kegelscheibe 3 und der zweiten Riemennut 17 der sekundären Kegelscheibe, um ein benötigtes Geschwindigkeits- bzw. Übersetzungsverhältnis zu erzielen. Dementsprechend verändert sich eine Neigung des geraden Abschnitts des Riemens 6 ansprechend auf eine Änderung des Geschwindigkeitsverhältnisses, und die äußere oder innere Umfangsfläche des Riemens 6 gelangt mit dem ersten Plattenelement 25 oder dem zweiten Plattenelement 26 in Kontakt, um den Stabilisator 24 um die Lagerwelle 27 zu drehen.
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Darüber hinaus wird der Riemen 6 auch schräg bezüglich der Laufrichtung versetzt, da er durch die konische Fläche 10 der ersten beweglichen Scheibe 8 und die konische Fläche 16 der zweiten beweglichen Scheibe 14 seitlich bewegt wird, um das benötigte Geschwindigkeitsverhältnis zu erzielen. Folglich wird eine der Seitenflächen des Riemens 6 mit der Seitenplatte 29 in Kontakt gebracht, sodass sich der Stabilisator 24 um die Tragewelle 27 windet. Wie vorstehend beschrieben ist, wird ein Spiel zwischen den Stoppelementen 28 breiter gehalten, als ein Außendurchmesser der Lagerwelle 27, sodass das erste Plattenelement 25 oder das zweite Plattenelement 26 immer mit dem Riemen 6 in Kontakt steht. In dieser Situation wird daher auch eine Orientierung des Stabilisators 24 durch eine zwischen dem Riemen 6 und dem ersten Plattenelement 25 oder dem zweiten Plattenelement 26 wirkende Reibung verändert. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird daher jede Öffnung des Stabilisators 24 zwischen dem ersten Plattenelement 25 und dem zweiten Plattenelement 26 individuell zu jedem Kontaktpunkt zwischen dem Riemen 6 und der Riemennut 11 und 17 bei jeder der primären Kegelscheibe 3 und der sekundären Kegelscheibe 5 orientiert.
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Als Ergebnis derartiger Veränderungen der Neigung und der Bewegungsrichtung bzw. Wegrichtung des Riemens 6 wird eine der Öffnungen des (oberen) Stabilisators 24 zu einem Punkt orientiert, an dem der Riemen 6 aus der zweiten Riemennut 17 der sekundären Kegelscheibe 5 herausgezogen wird, und die andere Öffnung des Stabilisators 24 wird zu einem Punkt orientiert, an welchem der Riemen 6 in die erste Riemennut 11 der primären Kegelscheibe 3 hineingezogen wird. Wie in 3 dargestellt ist, ist, um Öl auf die Kontaktpunkte zwischen dem Riemen 6 und den Riemennuten 11 und 17 aufzubringen, ein Rohr 30 an einer Fläche des zweiten Plattenelements 26 an einer Innenumfangsseite des Riemens 6 angeordnet (nachfolgend als „Innenfläche“ bezeichnet). Wie in 3 dargestellt ist, hat jedes führende Ende des Rohrs 30 zwei Auslässe zum Aufbringen von Öl auf jeden Kontaktpunkt zwischen dem Riemen 6 und den Riemennuten. In dem Rohr 30 ist insbesondere eine erste Öffnung 31 zum Kontaktpunkt zwischen einer der Seitenflächen des Riemens 6 und der konischen Fläche 9 der primären Kegelscheibe 3 orientiert, und eine zweite Öffnung 32 ist zu einem Kontaktpunkt zwischen der anderen Seitenfläche des Riemens 6 und der konischen Fläche 10 der primären Kegelscheibe 3 orientiert. In ähnlicher Weise ist eine dritte Öffnung 33 zum Kontaktpunkt zwischen einer der Seitenflächen des Riemens 6 und der konischen Fläche 16 der sekundären Kegelscheibe 5 orientiert, und eine vierte Öffnung 34 ist zum Kontaktpunkt zwischen der anderen Seitenfläche des Riemens 6 und der konischen Fläche 15 der sekundären Kegelscheibe 5 orientiert. Hierbei sind ein Spiel zwischen der ersten Öffnung 31 und der zweiten Öffnung 32 und ein Spiel zwischen der dritten Öffnung 33 und der vierten Öffnung 34 identisch zueinander.
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Während des Vortriebs des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung ist eine zwischen der ersten Riemennut 11 der primären Kegelscheibe 3 und dem Riemen 6, der in die erste Riemennut 11 hineinläuft, wirkende Last größer, als die Last, die zwischen der zweiten Riemennut 17 der sekundären Kegelscheibe 5 und dem Riemen 6 wirkt, der aus der zweiten Riemennut 17 herausläuft. Um eine ausreichende Menge an Öl zur ersten Riemennut 11 der primären Kegelscheibe 3 zu liefern, sind die erste Öffnung 31 und die zweite Öffnung 32 derart ausgestaltet, dass sie größere Öffnungsbereiche haben, als die der dritten Öffnung 33 und der vierten Öffnung 34.
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Zudem kann das Rohr 30 längs auf dem zweiten Plattenelement 26 gleiten. Diesbezüglich ist eine Schiene 35 mit einer vorgegebenen Länge an einer unteren Fläche des zweiten Plattenelements 26 ausgebildet, und ein Mittelabschnitt des Rohres 30 ist auf der Schiene 35 montiert.
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Wie in 1 und 2 dargestellt ist, verläuft eine Zuführleitung 36 von einem Gehäuse 37, um dem Rohr 30 Öl zuzuführen, und ist in Richtung zum Stabilisator 24 gebogen, sodass sie mit dem Mittelabschnitt des Rohres 30 verbunden werden kann. Um eine flexible Verbindung zwischen dem Rohr 30 und der Zuführleitung 36 zu gewährleisten, ist ein führendes Ende der Zuführleitung 36 akkordeonförmig ausgebildet.
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Bezugnehmend auf 4 wird eine Verbindung zwischen der Zuführleitung 36 und dem Gehäuse 37 im Detail beschrieben. Wie in 4 gezeigt ist, ragt ein Zylinder 38 von einer Innenfläche des Gehäuses 37 nach innen. Eines der offenen bzw. vorderen Enden der Zuführleitung 36 ist in den Zylinder 38 eingesetzt, und ein Dichtungselement 39, wie ein O-Ring, liegt zwischen einer Außenumfangsfläche der Zuführleitung 36 und einer Innenumfangsfläche des Zylinders 38. Zudem ist, so dass die Zuführleitung 36 in Längsrichtung gleiten und im Zylinder 38 drehen kann, ein Gleitlager 40 zwischen der Außenumfangsfläche der Zuführleitung 36 und der Innenumfangsfläche des Zylinders 38 in der Nähe einer Öffnung des Zylinders 38 angeordnet. Wie später beschrieben wird, wird dem Zylinder 38 Öl von einer Hydraulikquelle, wie beispielsweise einer Ölpumpe, zugeführt.
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Ein Abstand zwischen dem Längsmittelpunkt des Stabilisators 24 und dem Zylinder 38 verändert sich durch eine oszillierende Bewegung des Stabilisators 24 um die Lagerwelle 27. Das vordere Ende der Zuführleitung 36, das mit dem Rohr 30 verbunden ist, ist jedoch akkordeonförmig ausgestaltet, und das Rohr 30 kann auf dem zweiten Plattenelement 26 des Stabilisators 24 gleiten. Aus diesen Gründen kann das Ablösen der Zuführleitung 36 vom Rohr 30 verhindert werden, sodass unabhängig von der Oszillation des Stabilisators 24 dem Rohr 30 zuverlässig Öl zugeführt werden kann.
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Die Leitung 36 windet sich auch durch eine Verwindungsbewegung des Stabilisators 24. Das vordere Ende der Zuführleitung 36, das in dem Zylinder 38 des Gehäuses 37 eingefügt ist, kann jedoch aufgrund des Gleitlagers 40 im Zylinder 38 drehen. Aus diesem Grund kann das Öl zuverlässig dem Rohr 30 zugeführt werden, selbst wenn sich die Leitung 36 durch die windende Bewegung des Stabilisators 24 windet.
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Wenn der Riemen 6 durch die windende Bewegung des Stabilisators 24 deutlich in seitlicher Richtung versetzt wird, kann das Rohr 30 entlang der Lagerwelle 27 versetzt werden. Das führende Ende der Zuführleitung 36, das in den Zylinder 38 des Gehäuses 37 eingefügt ist, kann sich jedoch aufgrund des Gleitlagers 40 im Zylinder 38 hin und her bewegen. Aus diesem Grund kann dem Rohr 30 zuverlässig Öl zugeführt werden, selbst wenn sich die Leitung 36 aufgrund der windenden Bewegung des Stabilisators 24 verwindet.
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Der Stabilisator 24 kann sich somit um die Lagerwelle 27 drehen und winden, sodass jede Öffnung des Stabilisators 24 individuell zu jedem Kontaktpunkt zwischen dem Riemen 6 und der Riemennut 11 und 17 orientiert werden kann. Da ferner eines der vorderen Enden der Zuführleitung 36 akkordeonförmig mit dem Rohr 30 verbunden ist, und das andere führende Ende bzw. offene Ende der Zuführleitung 36 mit dem Zylinder 38 durch das Gleitlager 40 verbunden ist, kann dem Stabilisator 24 durch die Zuführleitung 36 zuverlässig Öl zugeführt werden. Aus diesem Grund kann das Öl in geeigneter Weise unabhängig von der Ausführung des Geschwindigkeitsänderungsvorgangs des CVT 1 auf jeden Kontaktpunkt zwischen der Seitenfläche des Riemens 6 und der konischen Fläche 9, 10, 15 und 16 aufgebracht werden. Da die erste Öffnung 31 und die zweite Öffnung 32 größer sind als die dritte Öffnung 33 und die vierte Öffnung 34, kann ein Mangel an Öl in der ersten Riemennut 11 der primären Kegelscheibe 3, in welche der Riemen 6 hineinläuft, verhindert werden, während eine übermäßige Ölzufuhr zur zweiten Riemennut 17 der sekundären Kegelscheibe 5, aus welche der Riemen 6 herausgezogen wird, verhindert werden kann.
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Ein Reibungskoeffizient zwischen der Breitenendfläche des Stifts 19 des Riemens 6 und der konischen Fläche 9, 10, 15 oder 16 verschlechtert sich mit der Abnutzung der konischen Fläche 9, 10, 15 oder 16. Das bedeutet, ein Schlupf am Kontaktpunkt zwischen der Breitenendfläche des Stifts 19 des Riemens 6 und der konischen Fläche 9, 10, 15 oder 16 steigt mit einer Zunahme der gesamten Wegstrecke des Fahrzeugs. Ein derartiger Schlupf ΔN kann basierend auf einer Differenz berechnet werden zwischen: einer Bezugsausgangsgeschwindigkeit Nt als Produkt der Eingangsgeschwindigkeit des CVT 1 und dem Geschwindigkeitsverhältnis bei der Bedingung, dass kein Schlupf auftritt; und einer tatsächlichen Ausgangsgeschwindigkeit Na. Eine Abnahmerate der Ausgangsgeschwindigkeit, das bedeutet ein Schlupf, kann durch Dividieren des aktuellen Schlupfs ΔN durch die Bezugsausgangsgeschwindigkeit Nt berechnet werden (ΔN/Nt).
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Der Schlupf zwischen der Seitenfläche des Stifts 19 des Riemens 6 und der konischen Fläche 9, 10, 15 oder 16 kann jedoch unvermeidbar, selbst bei einem Anfangszustand des CVT 1, bei dem die konische Fläche 9, 10, 15 oder 16 noch nicht abgenutzt und die Gesamtwegstrecke gering ist, auftreten. Wie aus 5 ersichtlich ist, steigt der Schlupf von einem Anfangsschlupf Ss, bei dem die Gesamtwegstrecke des Fahrzeugs Null ist, an, und der Schlupf nimmt mit einer Zunahme der Gesamtwegstrecke zu.
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Wie vorstehend beschrieben ist, ist der Reibungskoeffizient in dem Fall, bei dem die konische Fläche 9, 10, 15 oder 16 abgenutzt ist, geringer als in dem Fall, bei dem die konische Fläche 9, 10, 15 oder 16 noch nicht abgenutzt ist. Das bedeutet, der Schlupf zwischen dem Stift 19 und der konischen Fläche 9, 10, 15 oder 16 ist bei einem Anfangszustand des CVT 1, bei dem die konische Fläche 9, 10, 15 oder 16 noch nicht abgenutzt ist, erhöht, wenn Öl auf den Kontaktpunkt zwischen diesen in der gleichen Menge aufgebracht wird, wie in dem Fall, bei dem die konische Fläche 9, 10, 15 oder 16 abgenutzt ist. Um eine derartigen Nachteil zu vermeiden, werden bei der bevorzugten Ausführungsform die Ölzufuhrmengen von den Öffnungen 31, 32, 33 und 34 auf die Kontaktfläche zwischen dem Stift 19 und den konischen Flächen 9, 10, 15 und 16 durch Steuern der Fördermenge des Öls zum Rohr 30 entsprechend dem Schlupf eingestellt.
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Nachfolgend wird ein Hydraulikkreis zum Zuführen des Öls zum Rohr 30 bezugnehmend auf 6 beschrieben. In dem in 6 gezeigten Hydraulikkreis kann nicht nur eine mechanische Pumpe, die durch ein Maschinenmoment angetrieben wird, sondern auch eine elektrische Pumpe, die durch einen Motor angesteuert wird, als Ölpumpe 41 verwendet werden, um Öl von einer Ölwanne zuzuführen. Ein Druck des von der Ölpumpe 41 ausgegebenen Öls wird durch ein Regelventil 42, das in einer Leitung 43 angeordnet ist, auf einen vorgegeben Wert geregelt. Insbesondere ist das Regelventil 42 geeignet, den Druck des Öls, das von der Ölpumpe 41 ausgegeben wird, auf einen vorgegebenen Druck zu regeln, der beispielsweise basierend auf einem Öffnungsgrad des Beschleunigers bestimmt wird, indem übermäßiges Öl aus diesem ausgestoßen wird. Das durch das Regelventil 42 derart geregelte Öl wird dem ersten Hydraulikaktuator 12 und dem zweiten Hydraulikaktuator 18 zugeführt, und das vom Regelventil 42 ausgestoßene überflüssige Öl wird zum Schmieren und Kühlen verwendet.
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Um die Durchflussmenge des Öls einzustellen, das vom Regelventil 42 fließt, ist ferner ein elektromagnetisch aktiviertes An-Aus-Ventil 44 in der Leitung 43 angeordnet. Das An-Aus-Ventil 44 ist auch geeignet, um überschüssiges Öl in die Ölwanne abzuführen. Das überschüssige Öl wird den Öffnungen 31, 32, 33 und 34 ferner durch eine andere Leitung 45 und die Förderleitung 36 in der Menge zugeführt, die durch das An-Aus-Ventil 44 eingestellt wurde, und von jeder der Öffnungen 31, 32, 33 und 34 in der Menge ausgegeben, die durch die Öffnungsbereiche dieser Öffnungen bestimmt ist.
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Diesbezüglich wird das An-Aus-Ventil 44 durch eine elektronische Steuerung (nachfolgend als „ECU“ abgekürzt) 46 gesteuert, die als der beanspruchte Controller fungiert. Die ECU 46 ist derart ausgestaltet, um eine Berechnung basierend auf eingehenden Signalen, die die Geschwindigkeit der Maschine, der Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 4 darstellen, einer benötigten Antriebskraft basierend auf einem Öffnungsgrad des Beschleunigers und Hydraulikdrücken in den Hydraulikdruckaktuatoren 12 und 18 auszuführen, während sie auf ein vorinstalliertes Kennfeld etc. Bezug nimmt. Basierend auf den Berechnungsergebnissen überträgt die ECU 46 Befehlssignale an Solenoidventile zum Steuern des den Hydraulikaktuatoren 12 und 18 zugeführten Öls, des Regelventils 42, des An-Aus-Ventils 44 und dergleichen.
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Ein Beispiel zum Steuern der Ölzufuhrmenge zum Rohr 30 entsprechend dem Schlupf zwischen dem Riemen 6 und den konischen Flächen 9, 10, 15 oder 16 wird bezugnehmend auf 7 beschrieben. Gemäß dem in 7 gezeigten Beispiel wird die Ölzufuhrmenge zum Rohr 30 insbesondere basierend auf dem vorstehend genannten Schlupf (Gleitgeschwindigkeit) gesteuert. Stattdessen kann die Ölzufuhrmenge zum Rohr 30 auch basierend auf einer Differenz zwischen einem Schlupf in dem Fall, in dem die konischen Flächen 9, 10, 15 oder 16 nicht abgenutzt sind, und dem augenblicklichen Schlupf oder basierend auf der Ausgangsgeschwindigkeit gesteuert werden.
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Wie in 5 dargestellt ist, steigt die Schlupfrate mit einem Anstieg der Gesamtwegstrecke, sodass die Steuerung aus 7 für jede vorgegebene Strecke ausgeführt wird. Diesbezüglich wird eine Wegstrecke, bei welcher sich der Schlupf derart verändert, dass das Verhalten und die Leistungsübertragungseffizienz sich deutlich ändern, experimentell bestimmt, und die in 7 gezeigte Routine wird für jede derart bestimmte Wegstrecke wiederholt.
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Gemäß dem in 7 gezeigten Beispiel wird ein augenblicklicher Schlupf Sa in Schritt S1 basierend auf dem vorstehend beschriebenen tatsächlichen Schlupf ΔN und der Bezugsausgangsgeschwindigkeit Nt berechnet. Dann wird der Schlupf Sa aus Schritt S1 mit dem Anfangsschlupf Ss in Schritt S2 verglichen. Der Anfangsschlupf Ss kann durch Messen des tatsächlichen Schlupfs des neuen CVT 1, das gerade montiert wurde, und des anfänglichen Schupfs Ss bestimmt werden, und der so gemessene Schlupf Ss wird in der ECU 46 gespeichert. Alternativ kann der anfänglich Schlupf Ss auch basierend auf der Eingangsdrehzahl, dem Eingangsmoment, dem Geschwindigkeitsverhältnis und einem gewünschten Reibungskoeffizienten zwischen dem Stift 19 und der konischen Fläche 9, 10, 15 oder 16 berechnet werden. In Schritt S2 kann optional der Schlupf Sa mit dem Anfangsschlupf Ss verglichen werden, während ein Messfehler der Geschwindigkeit der Ausgangswelle 4 berücksichtigt wird.
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Wenn der tatsächliche Schlupf Sa größer als der Anfangsschlupf Ss ist, sodass die Antwort aus Schritt S2 JA ist, wird in Schritt S3 die Ausgabemenge aus dem Rohr 30 verringert. Diesbezüglich wird beispielsweise die Ölzufuhrmenge zum Rohr 30 durch Ändern des an das An-Aus-Ventil 44 angelegten Stroms verringert, um die Ölaustragsmenge des An-Aus-Ventils 44 zu verringern. In Schritt S3 wird insbesondere eine Verringerungsmenge des zum Rohr 30 gelieferten Öls basierend auf einem vorgegeben Wert bestimmt. Alternativ kann die Verringerungsmenge des zum Rohr 30 gelieferten Öls auch basierend auf einer Differenz zwischen dem Schlupf Sa aus Schritt S1 und dem Anfangsschlupf Ss bestimmt werden. Dann kehrt die Routine zum Schritt S1 zurück.
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Wenn dagegen der augenblickliche Schlupf Sa nicht vom Anfangsschlupf Ss angestiegen ist, sodass die Antwort auf Schritt S2 NEIN ist, bedeutet dies, dass die konische Fläche 9, 10, 15 oder 16 noch nicht abgenutzt ist, sodass die Ölzufuhrmenge vom Rohr 30 nicht verändert wird. Dann endet die Routine.
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Gemäß dem in 7 gezeigten Steuerbeispiel wird daher die Ölzufuhrmenge vom Rohr 30 ansprechend auf einen Anstieg des Verschleißvolumens derart verändert, dass der Schlupf beim Anfangsschlupf Ss gehalten werden kann. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird damit nicht übermäßig viel Öl an jeden Kontaktpunkt zwischen dem Stift 19 des Riemens 6 und der konischen Fläche 9, 10, 15 und 16 nach einer Verringerung des Reibungskoeffizienten zwischen diesen geliefert, um die Drehmomentübertragungseffizienz des CVT 1 beizubehalten. Da zudem der Schlupf zwischen dem Stift 19 des Riemens 6 und der konischen Fläche 9, 10, 15 oder 16 verringert werden kann, ohne dass ein Riemenklemmdruck erhöht werden muss, kann eine Beschädigung des Riemens 6 verhindert werden. Da ferner die Ölzufuhrmenge der Ölpumpe 41 verringert werden kann, kann auch der Leistungsverlust, der durch die Aktivierung der Ölpumpe 41 verursacht wird, verringert werden.
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Die Ölzufuhrmenge zum Rohr 30 kann auch durch Ändern des Stromwerts, der an eine elektrische Ölpumpe angelegt wird, um Öl zum Rohr 30 zuzuführen, gesteuert werden. Optional kann eine variable Drossel in der Förderleitung 36 angeordnet sein, um die Ölzufuhrmenge zum Rohr 30 zu steuern. Zudem kann auch die vorstehend beschriebene Lagerwelle 27 an einer Innenseite des Riemens 6 angeordnet sein. In diesem Fall können die Stopper 28 an dem zweiten Plattenelement 26 ausgebildet sein. Das Rohr 30 kann auch in einer Nut gehalten werden, die am zweiten Plattenelement 26 ausgebildet ist, während sie in Längsrichtung gleiten kann.
