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Die Erfindung betrifft ein Mehrbereich-CVT mit einer Doppelkupplung, die zwei Teilkupplungen umfasst, mit einer ersten Getriebestufe, die zur Darstellung eines Anfahrbereichs dient, mit einer zweiten Getriebestufe, die zur Darstellung eines Overdrive-Fahrbereichs dient, und mit einem stufenlos verstellbaren Variator, der einen ersten Scheibensatz und einen zweiten Scheibensatz umfasst. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Mehrbereich-CVT-Getriebes.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2013 200 843 A1 ist ein Mehrbereich-CVT mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, mit mindestens zwei Getriebestufen und einem stufenlos verstellbaren Variator bekannt, wobei die Eingangswelle mit einer Doppelkupplung versehen ist, mindestens zwei Getriebestufen den Kupplungen der Doppelkupplung zugeordnet sind, und die Eingänge der mindestens zwei Getriebestufen koaxial zur Eingangswelle angeordnet sind. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 61 990 A1 ist ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bekannt, mit einem stufenlosen Variator und zumindest einer konstanten Übersetzungsstufe sowie mit einem ersten Antriebsstrang mit einer Kupplung zum Aktivieren des Variators, und einem zweiten Antriebsstrang mit einer zweiten Kupplung zum Aktivieren der zumindest einen konstanten Übersetzung, wobei abtriebsseitig des Variators eine weitere Kupplung in der Abtriebswelle vorgesehen ist, mittels der der Variator bei aktiviertem zweiten Antriebsstrang abkuppelbar ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mehrbereich-CVT mit einer Doppelkupplung, die zwei Teilkupplungen umfasst, mit einer ersten Getriebestufe, die zur Darstellung eines Anfahrbereichs dient, mit einer zweiten Getriebestufe, die zur Darstellung eines Overdrive-Fahrbereichs dient, und mit einem stufenlos verstellbaren Variator, der einen ersten Scheibensatz und einen zweiten Scheibensatz umfasst, insbesondere im Hinblick auf den Aufbau und/oder die Herstellung, zu vereinfachen.
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Die Aufgabe ist bei einem Mehrbereich-CVT mit einer Doppelkupplung, die zwei Teilkupplungen umfasst, mit einer ersten Getriebestufe, die zur Darstellung eines Anfahrbereichs dient, mit einer zweiten Getriebestufe, die zur Darstellung eines Overdrive-Fahrbereichs dient, und mit einem stufenlos verstellbaren Variator, der einen ersten Scheibensatz und einen zweiten Scheibensatz umfasst, dadurch gelöst, dass die beiden Teilkupplungen der Doppelkupplung so mit den beiden Scheibensätzen gekoppelt sind, dass der Overdrive-Fahrbereich über die Doppelkupplung schaltbar ist. Bei den beiden Scheibensätzen handelt es sich vorzugsweise um Kegelscheibensätze, die durch das Umschlingungsmittel miteinander verbunden sind. Bei dem Umschlingungsmittel handelt es sich zum Beispiel um eine Laschenkette. Bei dem Mehrbereich-CVT-Getriebe, das verkürzt auch als Mehrbereich-CVT bezeichnet wird, handelt es sich um ein Getriebe, in welchem der zum Beispiel als Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ausgeführte Variator mit mindestens zwei Getriebestufen kombiniert ist. Die Doppelkupplung kann vorteilhaft mit nur einer Druckmittelzuführung, insbesondere Druckölzuführung, für zwei Druckkammern einer hydraulischen Betätigungseinrichtung der Doppelkupplung ausgestattet sein. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein komfortabler Betrieb, insbesondere ein Umschalten zwischen dem Anfahrbereich und dem Overdrive-Fahrbereich, des Mehrbereich-CVT-Getriebes dahingehend vereinfacht, dass eigentlich kein Umschalten der Doppelkupplung mehr stattfindet, sondern nur ein Hinzuschalten der zweiten Teilkupplung zu der ersten Teilkupplung. In einem ersten Betriebszustand ist zum Beispiel nur die erste Teilkupplung geschlossen. In einem zweiten Betriebszustand, der zur Darstellung des Overdrive-Fahrbereichs dient, sind dann beide Teilkupplungen geschlossen. Das liefert den Vorteil, dass die beiden Teilkupplungen der Doppelkupplung nicht einzeln schaltbar sein müssen, sondern nur stufenweise. Das Schalten der beiden Teilkupplungen der Doppelkupplung erfolgt vorzugsweise über die Höhe der zum Schalten verwendeten Drücke.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mehrbereich-CVT ist dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelkupplung zwischen einem ersten Schaltzustand, in welchem nur eine erste Teilkupplung geschlossen ist, und einem zweiten Schaltzustand schaltbar ist, in welchem die erste und eine zweite Teilkupplung geschlossen sind. Der erste Schaltzustand dient zur Darstellung des Anfahrbereichs. In diesem Schaltzustand kann ein mit dem Mehrbereich-CVT ausgestattetes Kraftfahrzeug gestartet werden.
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Darüber hinaus kann das Kraftfahrzeug in dem ersten Schaltzustand der Doppelkupplung beschleunigt werden. Der zweite Schaltzustand dient vorteilhaft zur Darstellung des Overdrive-Fahrbereichs. Im Overdrive-Fahrbereich ist eine Eingangswelle des Mehrbereich-CVT-Getriebes über die Doppelkupplung und gegebenenfalls über eine Drehrichtungsumkehreinrichtung, die dem Variator nachgeschaltet ist, antriebsmäßig mit einer Ausgangswelle des Mehrbereich-CVT-Getriebes verbunden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mehrbereich-CVT ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilkupplung der ersten Getriebestufe und dem ersten Scheibensatz des Variators zugeordnet ist. Die erste Teilkupplung umfasst zum Beispiel eine erste Getriebewelle, die über zwei Zahnräder der ersten Getriebestufe mit einer ersten Variatorwelle des Variators gekoppelt ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mehrbereich-CVT ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilkupplung der zweiten Getriebestufe und dem zweiten Scheibensatz des Variators zugeordnet ist. Die zweite Teilkupplung umfasst zum Beispiel eine zweite Getriebewelle, die über zwei Zahnräder der zweiten Getriebestufe mit dem zweiten Scheibensatz des Variators gekoppelt ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mehrbereich-CVT ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebestufe mit einer Freilaufeinrichtung kombiniert ist. Die Freilaufeinrichtung verhindert ein unerwünschtes Verspannen des Mehrbereich-CVT-Getriebes im Overdrive-Fahrbereich.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mehrbereich-CVT ist dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelkupplung nur eine einzige Druckmittelzuführung umfasst, über welche die beiden Teilkupplungen stufenweise schaltbar sind. Die beiden Teilkupplungen sind, wie vorab beschrieben ist, nicht einzeln schaltbar. Das Betätigen, insbesondere Schalten, der beiden Teilkupplungen erfolgt vorzugsweise hydraulisch über ein geeignetes Druckmittel, insbesondere Hydraulikmedium, wie Drucköl. Das Hydraulikmedium wird zum Beispiel mit Hilfe einer Hydraulikpumpe und/oder eine geeignete Aktorik mit Druck beaufschlagt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mehrbereich-CVT ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilkupplungen so ausgelegt sind, dass die erste Teilkupplung bei einem niedrigeren Druck schließt als die zweite Teilkupplung. Dadurch wird auf einfache Art und Weise die vorab beschriebene Funktion der Doppelkupplung beim Umschalten zwischen dem Anfahrbereich und dem Overdrive-Fahrbereich ermöglicht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mehrbereich-CVT ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Scheibensatz des Variators abtriebsmäßig mit einer Getriebeausgangswelle verbunden ist. Die Getriebeausgangswelle ist, zum Beispiel unter Zwischenschaltung eines Differenzials, mit mindestens zwei angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs verbunden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mehrbereich-CVT ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehrichtungsumkehreinrichtung zwischen den zweiten Scheibensatz des Variators und die Getriebeausgangswelle geschaltet ist. Die Drehrichtungsumkehreinrichtung dient vorteilhaft zur Darstellung eines Rückwärtsgangs im Betrieb des Mehrbereich-CVT-Getriebes.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Mehrbereich-CVT-Getriebes.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Betätigungsdruck der Doppelkupplung erhöht wird, um aus dem Anfahrbereich in den Overdrive-Fahrbereich zu wechseln.
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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 einzige beiliegende Figur zeigt schematisch ein Mehrbereich-CVT-Getriebe mit einer Doppelkupplung.
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In der beigefügten Figur ist ein Mehrbereich-CVT-Getriebe 1, das verkürzt auch als Mehrbereich-CVT bezeichnet wird, mit einer Eingangswelle 3 und einer Doppelkupplung 5 schematisch dargestellt. Bei der Eingangs welle 3 handelt es sich zum Beispiel um eine Kurbelwelle einer (nicht dargestellten) Brennkraftmaschine. Die Eingangswelle 3 ist der Doppelkupplung 5 zugeordnet, die eine erste Teilkupplung 7 und eine zweite Teilkupplung 8 umfasst.
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Die erste Teilkupplung 7 umfasst eine (nicht dargestellte) Kupplungsscheibe, die drehfest mit einer ersten Getriebewelle 9 verbunden ist. Die zweite Teilkupplung 8 umfasst eine (ebenfalls nicht dargestellte) Kupplungsscheibe, die drehfest mit einer zweiten Getriebewelle 10 verbunden ist.
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Die zweite Getriebewelle 10 ist als Hohlwelle ausgeführt. Die erste Getriebewelle 9 erstreckt sich durch die als Hohlwelle ausgeführte zweite Getriebewelle 10. Die erste Teilkupplung 7 mit der ersten Getriebewelle 9 ist einer ersten Getriebestufe 11 zugeordnet. Die zweite Teilkupplung 8 mit der zweiten Getriebewelle 10 ist einer zweiten Getriebestufe 12 zugeordnet.
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Die erste Getriebestufe 11 umfasst zwei miteinander kämmende Zahnräder 14 und 15 und dient zur Darstellung eines Anfahrbereichs. Dem Zahnrad 14 der ersten Getriebestufe 11 ist eine Freilaufeinrichtung 16 zugeordnet.
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Die zweite Getriebestufe 12 umfasst zwei miteinander kämmende Zahnräder 18, 19 und dient zur Darstellung eines Overdrive-Fahrbereichs.
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Das Zahnrad 14 der ersten Getriebestufe 11 ist über die Freilaufeinrichtung 16 mit der ersten Getriebewelle 9 gekoppelt. Das Zahnrad 15 der ersten Getriebestufe 11 ist drehfest mit einer ersten Variatorwelle 21 verbunden.
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Das Zahnrad 18 der zweiten Getriebestufe 12 ist drehfest mit der zweiten Getriebewelle 10 verbunden. Das Zahnrad 19 der zweiten Getriebestufe 12 ist drehfest mit einer zweiten Variatorwelle 22 verbunden.
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Ein Variator 20 umfasst zusätzlich zu der ersten Variatorwelle 21 und der zweiten Variatorwelle 22 eine Variatorausgangswelle 23. Der Variator 20 ist als Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 24 mit einem ersten Scheibensatz 25 und einem zweiten Scheibensatz 26 ausgeführt. Die beiden Scheibensätze 25 und 26 umfassen jeweils ein Kegelscheibenpaar.
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Die erste Variatorwelle 21 ist dem ersten Scheibensatz 25 des Variators 20 zugeordnet. Die zweite Variatorwelle 22 und die Variatorausgangswelle 23 sind dem zweiten Scheibensatz 26 des Variators 20 zugeordnet. Die Variatorausgangswelle 23 ist koaxial zu der zweiten Variatorwelle 22 angeordnet. Die beiden Scheibensätze 25 und 26 sind durch ein Umschlingungsmittel 28, wie eine Kette, miteinander gekoppelt.
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Die Variatorausgangswelle 23 ist über eine Drehrichtungsumkehreinrichtung 30 mit einem Vorwärtszweig 31 und einem Rückwärtszweig 32 mit einer Getriebeausgangswelle 35 gekoppelt. Die Getriebeausgangswelle 35 ist parallel zu der Variatorausgangswelle 23 angeordnet. Durch den Vorwärtszweig 31 wird ein Antrieb in einer Vorwärtsfahrtrichtung ermöglicht. Analog wird durch den Rückwärtszweig 32 ein Rückwärtsfahrbetrieb ermöglicht.
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Die Doppelkupplung 5 wird über eine Aktoreinrichtung 40 betätigt. Die Betätigung der Doppelkupplung 5 erfolgt vorzugsweise hydraulisch mit Hilfe eines unter Druck stehenden Hydraulikmediums, wie Hydrauliköl, das verkürzt auch als Öl bezeichnet wird. Das mit Druck beaufschlagte Öl, das auch als Drucköl bezeichnet wird, wird der Doppelkupplung 5 über eine Druckmittelzuführung 41 zugeführt. Die Aktoreinrichtung 40 umfasst eine geeignete Aktorik 44, die über eine Steuerung 45 angesteuert wird.
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Die erste Variatorwelle 21 stellt einen Eingang des Gegenscheibenumschlingungsgetriebes 24 dar. Die zweite Variatorwelle 22 stellt einen sogenannten Overdrive dar. Als Overdrive wird zum Beispiel eine Übersetzung ins Schnelle bezeichnet. Mit dem Overdrive kann zum Beispiel ein Schnellgang oder Schongang dargestellt werden.
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Die erste Teilkupplung 7 ist der ersten Variatorwelle 21 zugeordnet. Die zweite Teilkupplung 8 ist der zweiten Variatorwelle 22 zugeordnet. Die beiden Teilkupplungen 7, 8 werden beide über die einzige Druckmittelzuführung 41 betätigt. Dabei ist die erste Teilkupplung 7 so ausgelegt, dass sie bei einem niedrigeren Druck schließt als die zweite Teilkupplung 8.
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Das liefert den Vorteil, dass in dem Anfahrbereich zunächst nur die erste Teilkupplung 7 geschlossen wird. Mit der geschlossenen Teilkupplung 7 kann ein mit dem Mehrbereich-CVT-Getriebe 1 ausgestattetes Kraftfahrzeug anfahren. Darüber hinaus kann bei geschlossener Teilkupplung 7 das stufenlose Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 24 beziehungsweise der Variator 20 genutzt werden, um das Kraftfahrzeug ruckfrei zu beschleunigen.
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Sobald es die Betriebszustände des Kraftfahrzeugs zulassen, wird vom stufenlosen Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 24, das ein Teilgetriebe des Mehrbereich-CVT-Getriebes 1 darstellt, auf den Overdrive gewechselt, um die Drehzahl stärker abzusenken und Kraftstoff zu sparen.
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Zu diesem Zweck wird der Druck in der Doppelkupplung 5 über die Druckmittelzuführung 41 weiter erhöht, so dass zusätzlich zu der ersten Teilkupplung 7 auch die zweite Teilkupplung 8 schließt. Dann sind beide Teilkupplungen 7 und 8 gleichzeitig geschlossen, das heißt aktiv. In diesem Zustand verhindert die der ersten Getriebestufe 11 zugeordnete Freilaufeinrichtung 16 ein unerwünschtes Verspannen des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 24.
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Die Freilaufeinrichtung 16 umfasst zum Beispiel einen Freilauf, der dem ersten Zahnrad 14, das über das Zahnrad 15 der ersten Getriebestufe 11 und die Variatorwelle 21 mit dem ersten Scheibensatz 25 gekoppelt ist, ermöglicht, sich mit einer höheren Drehzahl zu drehen als die erste Getriebewelle 9 der ersten Teilkupplung 7.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mehrbereich-CVT
- 3
- Eingangswelle
- 5
- Doppelkupplung
- 7
- erste Teilkupplung
- 8
- zweite Teilkupplung
- 9
- erste Getriebewelle
- 10
- zweite Getriebewelle
- 11
- erste Getriebestufe
- 12
- zweite Getriebestufe
- 14
- Zahnrad
- 15
- Zahnrad
- 16
- Freilaufeinrichtung
- 18
- Zahnrad
- 19
- Zahnrad
- 20
- Variator
- 21
- erste Variatorwelle
- 22
- zweite Variatorwelle
- 23
- Variatorausgangswelle
- 24
- Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
- 25
- erster Scheibensatz
- 26
- zweiter Scheibensatz
- 28
- Umschlingungsmittel
- 30
- Drehrichtungsumkehreinrichtung
- 31
- Vorwärtszweig
- 32
- Rückwärtszweig
- 35
- Getriebeausgangswelle
- 40
- Aktoreinrichtung
- 41
- Druckmittelzuführung
- 44
- Aktorik
- 45
- Steuerung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013200843 A1 [0002]
- DE 10261990 A1 [0002]
