DE102015214129A1

DE102015214129A1 - Pneumatisch verstellbares CVT-Getriebe

Info

Publication number: DE102015214129A1
Application number: DE102015214129.2A
Authority: DE
Inventors: Oliver Gerundt; Rudolf Eydam; Ianislav Krastev; Mykhaylo Klymenko; Daniel Schwartz; Ingo Drewe; Ralf Diekmann; Carolin Breitinger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2017-02-02
Also published as: CN107850195A; TW201708745A; EP3329146A1; WO2017016729A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein CVT-Getriebe, umfassend ein Kegelscheibenpaar (2) mit wenigstens einer axial beweglichen Kegelscheibe (21); eine Stelleinrichtung (5) zur Verstellung einer Position der axial beweglichen Kegelscheibe (21) und eine Steuereinheit (6), die eingerichtet ist, die Stelleinrichtung (5) zu betätigen, um die Position der axial beweglichen Kegelscheibe (21) zu verändern, wobei die Stelleinrichtung (5) eine pneumatische Stelleinrichtung ist, welche die axial bewegliche Kegelscheibe (21) mittels Pneumatikkraft verstellt.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein pneumatisch verstellbares CVT-Getriebe (stufenlos verstellbares Getriebe) insbesondere für Kleinfahrzeuge wie Zweiräder, Dreiräder, Quads oder Schneemobile sowie eine Brennkraftmaschine und ein Fahrzeug.
CVT-Getriebe sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Aufgrund des kontinuierlich variablen Getriebes können bei Fahrzeugen jeweils geeignete Übersetzungsverhältnisse im Vergleich mit Getrieben mit festgelegten Gängen erreicht werden. Ein besonderes Anwendungsgebiet derartiger CVT-Getriebe sind Kleinfahrzeuge, wie beispielsweise Zweiräder, Dreiräder (sogenannte Tucktucks), Schneemobile, Quads oder Scooter. Bei derartigen CVT-Getrieben werden häufig Fliehkraftregler zur Verstellung einer Position eines Riemens an einem Kegelscheibenpaar verwendet. Abhängig von der Drehzahl verlagern Fliehkraftgewichte des Fliehkraftreglers dabei ihre radiale Position, wodurch ein axialer Abstand zwischen zwei Kegelscheiben verändert wird und dadurch eine Übersetzung des Getriebes verändert wird. Ein Nachteil derartiger Anordnungen ist es jedoch, dass kein aktiv gesteuerter bzw. geregelter Eingriff in die Getriebeübersetzung des CVT-Getriebes möglich ist. Hierbei wäre es wünschenswert, eine einfache Möglichkeit zum gesteuerten bzw. geregelten Eingriff in eine Getriebeübersetzung von CVT-Getrieben zu haben, welche insbesondere bei Kleinfahrzeugen eingesetzt werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße CVT-Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ein Emissionsverhalten, eine Fahrdynamik und ein Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs signifikant verbessert werden kann, da ein gesteuerter bzw. geregelter Eingriff in ein Übersetzungsverhältnis eines CVT-Getriebes möglich ist. Hierdurch können auch deutlich bessere Fahrleistungen, insbesondere bei der Fahrdynamik hinsichtlich einer Beschleunigung aus dem Stand und hinsichtlich einer Beschleunigung eines fahrenden Fahrzeugs erreicht werden. Erfindungsgemäß ist hierzu eine Stelleinrichtung zur Verstellung einer Position einer axial beweglichen Kegelscheibe vorgesehen. Die Stelleinrichtung ist eine pneumatische Stelleinrichtung, welche die axial bewegliche Kegelscheibe mittels Pneumatikkraft verstellt. Somit kann das CVT-Getriebe jeweils in einem optimalen Betriebspunkt betrieben werden und eine Brennkraftmaschine optimal genutzt werden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise umfasst die pneumatische Stellvorrichtung einen Pneumatikspeicher. Der Pneumatikspeicher kann mit Überdruck oder mit Unterdruck arbeiten. Das heißt, im Pneumatikspeicher herrscht ein Überdruck, welcher zur Verstellung des CVT-Getriebes verwendet wird, oder alternativ ein Unterdruck, welcher zur Verstellung des CVT-Getriebes verwendet wird.
Vorzugsweise ist die pneumatische Stelleinrichtung eingerichtet, die axial bewegliche Kegelscheibe mittels Unterdruck zu verstellen. Bei Verwendung eines Pneumatikspeichers wird somit vorzugsweise im Pneumatikspeicher ein Unterdruck vorgehalten.
Weiter bevorzugt ist der Pneumatikspeicher über eine Verbindungsleitung mit einer Unterdruckquelle verbunden. Ein Rückschlagventil ist dabei bevorzugt in der Verbindungsleitung angeordnet, um eine Absperrung der Verbindungsleitung zu ermöglichen. Das Rückschlagventil ist vorzugsweise selbsttätig schließend und kann so auf die jeweiligen gewünschten Verhältnisse eingestellt werden.
Vorzugsweise weist das CVT-Getriebe Fliehkraftgewichte auf, welche sich in Abhängigkeit einer Drehzahl der Kegelscheiben verlagern, so dass mittels der erfindungsgemäßen pneumatischen Stelleinrichtung lediglich eine Feineinstellung der Getriebeübersetzung notwendig ist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine, umfassend ein erfindungsgemäßes CVT-Getriebe. Die Brennkraftmaschine umfasst vorzugsweise wenigstens einen Zylinder und ein zum Zylinder führendes Saugrohr, wobei das Saugrohr mit der pneumatischen Stelleinrichtung des CVT-Getriebes verbunden ist, um die Pneumatikkraft zur Verstellung des CVT-Getriebes bereitzustellen. Vorzugsweise ist das Saugrohr dabei mit dem Pneumatikspeicher verbunden. Durch die Verwendung des Saugrohrs kann somit ein Unterdruck zur pneumatischen Verstellung des CVT-Getriebes verwendet werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da der Unterdruck bei Brennkraftmaschinen mit Saugrohr sowieso vorhanden ist und zusätzlich zur Einstellung einer Getriebeübersetzung eines CVT-Getriebes verwendet werden kann.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, umfassend ein erfindungsgemäßes CVT-Getriebe und/oder eine erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine.
Das Fahrzeug weist vorzugsweise einen Fahrzeugrahmen, insbesondere ein Rohr oder Rohrverbund, auf, welcher als Pneumatikspeicher ausgebildet ist. Hierzu ist ein Hohlrahmen vorgesehen, in welchem ein Überdruck oder ein Unterdruck als Pneumatikspeicher für die Bereitstellung der Pneumatikkraft zur Verstellung des CVT-Getriebes genutzt werden kann. Dies ist besonders von Vorteil bei der Verwendung von Zweirädern oder Dreirädern, welche üblicherweise einen derartigen Hohlrahmen aufweisen. Dadurch sind keine weiteren Bauteile für den Pneumatikspeicher notwendig, sondern es müssen lediglich einige Abschnitte von Hohlrohren oder dgl. gasdicht verschlossen werden, um als Pneumatikspeicher zu dienen.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist vorzugsweise ein Kleinfahrzeug, insbesondere ein Zweirad oder ein Dreirad oder ein Quad oder ein Schneemobil oder ein Scooter oder dergleichen.
Zeichnung
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Darstellung eines CVT-Getriebes für ein Kleinfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 ein CVT-Getriebe 1, d.h. ein kontinuierlich verstellbares, stufenloses Getriebe, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das CVT-Getriebe 1 ein Kegelscheibenpaar 2 mit einer ortsfesten Kegelscheibe 20 und einer axial beweglichen Kegelscheibe 21.
Die ortsfeste Kegelscheibe 20 ist auf einer Kurbelwelle 11 fixiert. Genauer, wie aus 1 ersichtlich ist, ist die ortsfeste Kegelscheibe 20 am Ende der Kurbelwelle 11 angeordnet. Die Kurbelwelle 11 ist in 1 angedeutet und mit einer Brennkraftmaschine 10 verbunden.
Zur Verstellung der axial beweglichen Kegelscheibe 21 ist erfindungsgemäß nun eine pneumatische Stelleinrichtung 5 vorgesehen.
Die Stelleinrichtung 5 umfasst ein Stellglied 50, beispielsweise einen doppelt wirkenden Kolben, welcher durch Bewegung eine axiale Position der axial beweglichen Kegelscheibe 21 verstellen kann.
Die Stelleinrichtung 5 umfasst ferner einen Pneumatikspeicher 51, eine erste Verbindungsleitung 52 und eine zweite Verbindungsleitung 53. Die erste Verbindungsleitung 52 verbindet ein Saugrohr 4 der Brennkraftmaschine 10 mit dem Pneumatikspeicher 51. Die zweite Verbindungsleitung 53 verbindet den Pneumatikspeicher 51 mit dem Stellglied 50. Das Stellglied 50 ist an einer Verstellhülse 8 angeordnet, welche mit der axial verstellbaren Kegelscheibe 21 verbunden ist.
Zwischen den beiden Kegelscheiben ist in bekannter Weise ein Umschlingungsmittel 12, z.B. ein Riemen, angeordnet. Das Umschlingungsmittel 12 ist mit einem Abtriebselement 13, vorzugsweise ebenfalls einem Kegelscheibenpaar, verbunden. Das Abtriebselement 13 kann aber auch beispielsweise ein angetriebenes Rad oder dergleichen sein.
Weiterhin ist eine Steuereinheit 6 vorgesehen, welche mit einem Ventil 54 in der zweiten Verbindungsleitung 53 verbunden ist. Das Ventil 54 kann die zweite Verbindungsleitung 53 freigeben oder verschließen.
In der ersten Verbindungsleitung 52 ist ferner ein Rückschlagventil 55 vorgesehen. Das Rückschlagventil 55 schließt automatisch und ermöglicht ein Ansaugen aus dem Pneumatikspeicher 51, wenn ein Druck im Saugrohr 5 kleiner ist als im Pneumatikspeicher 51. Dadurch wird das Druckniveau im Pneumatikspeicher 51 abgesenkt, so dass im Pneumatikspeicher ein Unterdruck herrscht, was wiederum dann bei Bedarf zur Verstellung des CVT-Getriebes verwendet werden kann.
Die axial verstellbare Kegelscheibe 21 ist mittels zweier Lager 71, 72 an der Verstellhülse 8 gelagert. Die Verstellhülse 8 ist mit dem Stellglied 50 verbunden und kann in Axialrichtung verstellt werden, wodurch die axial bewegliche Kegelscheibe 21 verstellt wird.
Die Axialbewegung in Richtung einer Mittelachse X-X des Kegelscheibenpaars ist in 1 durch den Doppelpfeil B angedeutet.
Somit kann erfindungsgemäß ausgenutzt werden, dass im Saugrohr der Brennkraftmaschine ausreichend pneumatische Energie zur Verfügung steht, welche für die Änderung der Getriebeübersetzung des CVT-Getriebes verwendet werden kann. Im Betrieb steht im Saugrohr 4 ein Druck von 0 Pa bis Umgebungsdruck, insbesondere von 0,4 bis 1 × 10⁵ Pa, an. Das Druckniveau am Saugrohr ist dabei abhängig von einer Drosselklappenstellung und einer Drehzahl der Brennkraftmaschine. Somit kann im Betrieb ständig eine Unterdruckversorgung des Pneumatikspeichers 51 ermöglicht werden und somit ein sicheres Verstellen des CVT-Getriebes mittels Pneumatikkraft erreicht werden.
Die vorliegende Erfindung wird insbesondere bei Kleinfahrzeugen, wie z.B. Zweirädern oder Dreirädern oder Quads oder Schneemobilen oder dergleichen verwendet.
Wenn das Fahrzeug zusätzlich noch einen Hohlrahmen aufweist, ist es weiter bevorzugt möglich, dass der Pneumatikspeicher 51 im Hohlrahmen vorgesehen wird, so dass kein zusätzlicher Platzbedarf für den Pneumatikspeicher im Fahrzeug vorzuhalten ist. Alternativ kann ein separater Speicher an beliebiger Position im Fahrzeug angeordnet werden.

Claims

CVT-Getriebe, umfassend – ein Kegelscheibenpaar (2) mit wenigstens einer axial beweglichen Kegelscheibe (21); – eine Stelleinrichtung (5) zur Verstellung einer Position der axial beweglichen Kegelscheibe (21) und – eine Steuereinheit (6), die eingerichtet ist, die Stelleinrichtung (5) zu betätigen, um die Position der axial beweglichen Kegelscheibe (21) zu verändern, – wobei die Stelleinrichtung (5) eine pneumatische Stelleinrichtung ist, welche die axial bewegliche Kegelscheibe (21) mittels Pneumatikkraft verstellt.
CVT-Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Stelleinrichtung einen Pneumatikspeicher (51) umfasst.
CVT-Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Stelleinrichtung (5) die axial bewegliche Kegelscheibe (21) mittels Unterdruck verstellt.
CVT-Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Pneumatikspeicher (51) über eine erste Verbindungsleitung (52) mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, wobei in der ersten Verbindungsleitung (52) ein Rückschlagventil (55) angeordnet ist.
CVT-Getriebe nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine zweite Verbindungsleitung (53), welche den Pneumatikspeicher (51) mit einem Stellglied (50) der pneumatischen Stelleinrichtung (5) verbindet, wobei insbesondere in der zweiten Verbindungsleitung (53) ein mittels der Steuereinheit (6) ansteuerbares Ventil (54) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine, umfassend ein CVT-Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, umfassend wenigstens einen Zylinder und ein zum Zylinder führendes Saugrohr (4), wobei das Saugrohr (4) mit der pneumatischen Stelleinrichtung (5) des CVT-Getriebes verbunden ist, um die Pneumatikkraft zur axialen Verstellung der axial bewegbaren Kegelscheibe (21) bereitzustellen.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugrohr (4) mit dem Pneumatikspeicher (51) verbunden ist.
Fahrzeug, umfassend ein CVT-Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, und/oder eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8.
Fahrzeug nach Anspruch 9, ferner umfassend einen Fahrzeugrahmen, insbesondere ein Rohr, welcher als Pneumatikspeicher ausgebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Kleinfahrzeug ist, insbesondere ein Zweirad oder ein Dreirad oder ein Quad oder ein Schneemobil.