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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft stufenlos variable Getriebe und insbesondere stufenlos variable Getriebe, die eine Einheit zur stufenlos variablen Änderung des Übersetzungsverhältnisses (sogenannter Variator) und ein Planetengetriebe umfasst.
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[Hintergrund der Technik]
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Bei stufenlos variablen Getrieben für Kraftfahrzeuge, wie Autos und dergleichen, besteht ein Bedarf die Getriebespreizung zur Gewährleistung günstiger Kraftstoffeinsparungen und eines guten Anfahrens aus dem Stillstand, zu erweitern.
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Als derartige stufenlos variable Getriebe ist ein stufenlos variables Getriebe bekannt, bei dem eine Leistungsabgabe eines Variators verändert wird, indem eine Teilschaltung zwischen Gängen durchgeführt wird (siehe
JP 2000-346169 A , in der Folge „Patentliteratur 1” genannt). Das in der Patentliteratur 1 beschriebene bekannte stufenlos variable Getriebe umfasst einen Variator, der als Keilriemenvariator ausgebildet ist, und eine Schaltgetriebevorrichtung, so dass eine Leistungsabgabe des Variators durch eine Schaltung zwischen Gängen geändert wird. Dadurch wird im stufenlos variablen Getriebe der Patentliteratur 1 die Getriebespreizung erweitert.
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[Stand der Technik]
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[Patentliteratur]
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- Patentliteratur 1: JP 2000-346169 A
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[Zusammenfassung der Erfindung]
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[Technische Aufgabe]
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Es wird darauf hingewiesen, dass der Wirkungsgrad eines Keilriemenvariators aufgrund von Schlupf zwischen einem Riemen und jeder Scheibe niedriger als der Wirkungsgrad einer Schaltgetriebevorrichtung ist.
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Im bekannten stufenlos variablen Getriebe, das die Schaltgetriebevorrichtung umfasst, wird jedoch der allgemeine Wirkungsgrad des stufenlos variablen Getriebes dadurch verschlechtert, dass der Wirkungsgrad des Variators mit dem Wirkungsgrad der Schaltgetriebevorrichtung multipliziert wird.
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Um die Verschlechterung des allgemeinen Wirkungsgrads zu verhindern, kann der Wirkungsgrad des Variators verbessert werden, indem der Durchmesser jeder Scheibe vergrößert wird, um eine Vergrößerung des durch den Riemen bedeckten Krümmungsradius der Scheibe zu erzielen, weil bei einem kleinen Krümmungsradius der Wirkungsgrad erheblich reduziert wird. Eine solche Vergrößerung des Durchmessers jeder Scheibe führt jedoch zu einer Vergrößerung des stufenlos variablen Getriebes.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein stufenlos variables Getriebe mit einem verbesserten Wirkungsgrad bei gleichzeitiger Erweiterung der Getriebespreizung und ohne Vergrößerung bereitzustellen.
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[Lösung der Aufgabe]
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein stufenlos variables Getriebe vorgesehen, aufweisend:
einen Variator umfassend
eine Antriebswelle und
eine Abtriebswelle;
ein Planetengetriebe umfassend
einen Planetenträger,
eine Mehrzahl von Umlaufrädern,
ein Sonnenrad, und
ein Hohlrad, wobei der Planetenträger mit der Antriebswelle antriebsverbunden ist und das Sonnenrad mit der Abtriebswelle antriebsverbunden ist;
ein Getriebeausgangssystem;
eines erstes Rädergetriebe, das die Abtriebswelle mit dem Getriebeausgangssystem antriebsverbindet, wenn es wahlweise drehbar an dem Getriebeausgangssystem befestigt wird; und
ein zweites Rädergetriebe, das das Hohlrad mit dem Getriebeausgangssystem antriebsverbindet, wenn es wahlweise drehbar an dem Getriebeausgangssystem befestigt wird.
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[Vorteilhafte Wirkung der Erfindung]
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Dieser Aufbau bewirkt eine Verbesserung des Wirkungsgrads des stufenlos variablen Getriebes, weil die vom Übersetzungsverhältnis des Variators abhängige Leistungsabgabe vom ersten Rädergetriebe entnommen wird, und die Leistungsabgabe, die sich in Abhängigkeit des Übersetzungsverhältnisses aus dem Leistungskreislauf innerhalb des Planetengetriebes des Variators ergibt, vom zweiten Rädergetriebe entnommen wird.
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Die Getriebespreizung des stufenlos variablen Getriebes wird dadurch erweitert, dass die Leistung wahlweise dem ersten Rädergetriebe oder dem zweiten Rädergetriebe entnommen wird.
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Wenn das Getriebeausgangssystem zwei Vorgelegewellen aufweist, kann eine Vergrößerung des stufenlos variablen Getriebes vermieden werden, indem die Vorgelegewellen parallel zueinander angeordnet werden, weil dann die Gesamtlänge des Getriebes durch die Verteilung der Leistungsabgabe des Variators auf zwei parallele Vorgelegewellen verkürzt wird. Somit bietet das stufenlos variable Getriebe einen verbesserten Wirkungsgrad und eine erweiterte Getriebespreizung ohne Vergrößerung.
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[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
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1 ist eine Darstellung einer ersten Ausführungsform eines stufenlos variablen Getriebes.
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2 ist ein Räderschema der ersten Ausführungsform.
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3 ist ein Blockschaltbild einer Steuereinheit.
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4 ist ein Graph, der die Kollinearität im stufenlos variablen Getriebe darstellt.
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5 ist ein Graph, der die Kollinearität im geänderten stufenlos variablen Getriebe darstellt.
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6 ist ein Räderschema einer zweiten Ausführungsform eines stufenlos variablen Getriebes.
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7 ist ein Räderschema einer zweiten Ausführungsform eines stufenlos variablen Getriebes.
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[Beschreibung von Ausführungsformen]
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(ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM) In der Folge werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen Ausführungsformen eines stufenlos variablen Getriebes beschrieben. Die 1 bis 5 zeigen eine erste Ausführungsform eines stufenlos variablen Getriebes. In dieser ersten Ausführungsform wird ein stufenlos variables Getriebe beschrieben, das in einem Auto mit Frontmotor und Vorderradantrieb eingebaut ist.
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Insbesondere bezugnehmend auf die 1 und 2, trägt ein allgemeines Kraftfahrzeug in Form eines Autos das Bezugszeichen 100. Das Fahrzeug 1 umfasst als Antriebsmaschine einen Motor 105, ein stufenlos variables Getriebe 101 und ein Paar von Antriebsrädern, das ein linkes Vorderrad 106L und ein rechtes Vorderrad 106R umfasst. Das Fahrzeug 100 weist einen Aufbau mit einem Frontmotor und einem Vorderradantrieb auf, bei dem der Motor 105, das stufenlos variable Getriebe 101 und die linken und rechten Vorderräder 106L und 106R im vorderen Fahrzeugbereich angeordnet sind. Bei diesem Aufbau wird die Fahrt des Fahrzeugs dadurch gewährleistet, dass der im vorderen Fahrzeugbereich angeordnete Motor 105 die im vorderen Fahrzeugbereich angeordneten linken und rechten Antriebsräder 106L und 106R antreibt.
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Das stufenlos variable Getriebe 101 umfasst einen stufenlos variablen Variator 10, der eine Variator-Antriebswelle 3 und eine Variator-Abtriebswelle 4 aufweist. Die Antriebswelle 3 ist an ihrem einen Ende (am rechten Ende in der Ansicht der 2) wahlweise mit dem Motor 105 verbunden, während die Antriebswelle 3 an ihrem anderen Ende mit einer Antriebsseite des Variators 10 verbunden ist. Die Abtriebswelle 4 ist an einem Ende (am linken Ende in der Ansicht der 2) mit einer Abtriebsseite des Variators 10 verbunden.
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Zwischen der Antriebswelle 3 des Variators 10 und einer Kurbelwelle 1 des Motors 105 ist ein Startsystem 2 angeordnet. Das Startsystem 2 umfasst eine Trockenkupplung oder einen Drehmomentwandler. Wenn das Startsystem 2 eine Trockenkupplung umfasst, wird die Übertragung von Leistung vom Motor 105 zum Variator 10 wahlweise unterbrochen. Die durch den Motor 105 erzeugte Leistung wird über das Startsystem 2 von der Kurbelwelle 1 zur Antriebswelle 3 übertragen.
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Der Variator 10 kann ein Riemenvariator oder ein Reibrollenvariator sein. In dieser Ausführungsform ist der Variator 10 ein Reibrollenvariator, d. h. ein stufenlos variabler Toroidvariator, der die mit der Antriebswelle 3 verkoppelte Antriebsscheibe 11, die mit der Abtriebswelle 4 verkoppelte Abtriebsscheibe 12 und Rollen 13 umfasst. Die Antriebsscheibe 11 ist weiter vom Motor 105 entfernt als die Abtriebsscheibe 12 und liegt ihm gegenüber. Die Antriebswelle 3 erstreckt sich durch die Abtriebsscheibe 12 hindurch und ist an der Antriebsscheibe 11 befestigt. Zwischen der Antriebsscheibe 11 und der Abtriebsscheibe 12 befinden sich die Rollen 13, die das Übersetzungsverhältnis verändern und Leistung von einer Scheibe zur anderen übertragen. Der Winkel der Rolle wird durch eine nicht gezeigte Stellgliedanordnung verändert.
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Wenn im oben beschriebenen Variator 10 der Winkel der Rolle verändert wird, kommt die Rolle 13 an verschiedenen Durchmessern mit den Antriebs- und Abtriebsscheiben 11 und 12 in Kontakt, so dass das Übersetzungsverhältnis von einem Zustand der Drehzahlreduzierung, in dem die Drehzahl der Abtriebsscheibe 12 niedriger als die Drehzahl der Antriebsscheibe 11 ist, in einen Zustand der Drehzahlerhöhung, in dem die Drehzahl der Abtriebsscheibe 12 grösser als die Drehzahl der Antriebsscheibe 11 ist, und umgekehrt verändert wird.
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Das stufenlos variable Getriebe 101 umfasst ein Planetengetriebe 20 und ein Getriebeausgangssystem, welches in dieser Ausführungsform eine Niedriggeschwindigkeit-Vorgelegewelle 30 und eine Hochgeschwindigkeit-Vorgelegewelle 40 umfasst. Ein Nebenantriebselement in Form eines Differentialgetriebes 50 ist mit dem Getriebeausgangssystem antriebsverbunden.
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Das Planetengetriebe 20 umfasst einen Planetenträger 23, eine Mehrzahl von Umlaufrädern 22, ein Sonnenrad 21, und ein Hohlrad 26. Die Umlaufräder 22, die mit dem Sonnenrad 21 und einer inneren Verzahnung 24 des Hohlrads 26 in Eingriff stehen, sind am Planetenträger 23 drehbar gelagert. Ein zweites Abtriebsrad 25 ist mit dem Hohlrad 26 fest verkoppelt. In dieser Ausführungsform bildet das zweite Abtriebsrad 25 eine äußere Verzahnung des Hohlrads 26. Das zweite Abtriebsrad 25 bildet einen Teil eines in der Folge beschriebenen zweiten Rädergetriebes, das, wenn es wahlweise am Getriebeausgangsystem drehbar befestigt wird, das Hohlrad 26 mit dem Getriebeausgangssystem antriebsverbindet.
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Der Planetenträger 23 ist mit der Antriebswelle 3 antriebsverbunden. Das Sonnenrad 21 ist mit der Abtriebswelle 4 antriebsverbunden. Die Abtriebswelle 4 ist koaxial mit der Antriebswelle 3 ausgebildet und ein erstes Abtriebsrad 5 ist mit der Abtriebswelle 4 fest verkoppelt. In dieser Ausführungsform umgibt die mit der Antriebswelle 3 koaxiale Abtriebswelle 4 die Antriebswelle 3. Das erste Abtriebsrad 5 bildet einen Teil eines in der Folge beschriebenen ersten Getriebes, das, wenn es wahlweise an dem Getriebeausgangsystem drehbar befestigt wird, die Abtriebswelle 4 des Variators 10 mit dem Getriebeausgangssystem antriebsverbindet. Der folgenden Beschreibung ist zu entnehmen, dass das erste Abtriebsrad 5 ein Teil eines Umkehrgetriebes ist, das, wenn es wahlweise am Getriebeausgangsystem drehbar befestigt wird, die Abtriebswelle 4 des Variators 10 mit dem Getriebeausgangssystem antriebsverbindet.
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Der Variator 10, die Antriebswelle 3 und die Abtriebswelle 4 sind derart koaxial, dass sich die Antriebswelle 3 von der Antriebsscheibe 11 und die Abtriebswelle von der Abtriebsscheibe 12 in dieselbe Richtung erstrecken. Das Planetengetriebe 20, die Antriebswelle 3 und die Abtriebswelle 4 sind koaxial.
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Wie zuvor erwähnt, umfasst das erste Rädergetriebe das erste Abtriebsrad 5. Weiterhin umfasst es ein angetriebenes Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31, das mit dem ersten Abtriebsrad 5 in Eingriff steht und ein Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1, durch das das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 wahlweise an der Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 drehbar befestigt wird. In der vorliegenden Ausführungsform trägt die Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31, ein Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 und das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1. Das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 läuft relativ zur Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 leer und steht mit dem ersten Abtriebsrad 5 in Eingriff.
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Das Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 ist mit der Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 einstückig drehbar. Durch die Betätigung des Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1 wird ein Eingriffszustand, in dem das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 an der Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 drehbar befestigt ist, oder ein ausgekuppelter Zustand bereitgestellt, in dem das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 relativ zur Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 leer laufen kann.
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Wie zuvor erwähnt, umfasst das zweite Rädergetriebe das zweite Abtriebsrad 25. Weiterhin umfasst es ein angetriebenes Hochgeschwindigkeitszahnrad 41, das mit dem zweiten Abtriebsrad 25 in Eingriff steht und ein Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2, anhand dessen das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 wahlweise an der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 drehbar befestigt wird. In der vorliegenden Ausführungsform trägt die Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41, ein Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 43 und das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2. Das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 läuft relativ zur Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 leer und steht mit dem zweiten Abtriebsrad 25 in Eingriff. Wie oben erwähnt, umfasst das Umkehrgetriebe das erste Abtriebsrad 5. Ferner umfasst es ein angetriebenes Umkehrrad 42, das mit dem angetriebenen Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 in Eingriff steht und ein Umkehrschaltelement SR, anhand dessen das angetriebene Umkehrrad 42 wahlweise an der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 drehbar befestigt wird. In der vorliegenden Ausführungsform trägt die Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 das angetriebene Umkehrrad 42 und das Umkehrschaltelement SR.
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Das angetriebene Umkehrrad 42 läuft relativ zur Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 leer und steht mit dem angetriebenen Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 in Eingriff. Das Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 43 ist mit der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 einstückig drehbar.
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Durch die Betätigung des Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 wird ein Eingriffszustand, in dem das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 an der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 drehbar befestigt ist, oder ein ausgekuppelter Zustand bereitgestellt, in dem das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 relativ zur Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 leer laufen kann. Durch die Betätigung des Umkehrschaltelements SR wird ein Eingriffszustand, in dem das angetriebene Umkehrrad 42 an der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 drehbar befestigt ist oder ein ausgekuppelter Zustand bereitgestellt, in dem das angetriebene Umkehrrad 42 relativ zur Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 leer laufen kann.
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Das Differentialgetriebe 50 umfasst ein letztes angetriebenes Zahnrad 51 und ein Differentialgehäuse 52, das mit dem letzten angetriebenen Zahnrad 51 einstückig drehbar ist. Das letzte angetriebene Zahnrad 51 steht mit dem Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 und mit dem Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 43 in Eingriff. In der vorliegenden Ausführungsform bilden das Differentialgetriebe 50 oder insbesondere das letzte angetriebene Zahnrad 51 ein Nebenantriebselement.
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Das Differentialgetriebe 50 überträgt die durch das angetriebene Differentialzahnrad 51 vom Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 oder vom Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 43 auf das Differentialgehäuse 52 übertragene Leistung auf die linken und rechten Antriebsräder 106L und 106R und gestattet, dass sich die Räder mit verschiedenen Drehzahlen drehen.
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In dem stufenlos variablen Getriebe 101 wird Leistung von einem von dem Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 oder von dem Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 43 auf das letzte angetriebene Zahnrad 51 übertragen, indem wahlweise das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1 oder das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 oder das Umkehrschaltelement SR betätigt werden.
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Im Einzelnen wird die Leistung zum Antrieb des Fahrzeugs in die Vorwärtsrichtung vom Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 zum letzten angetriebenen Zahnrad 51 übertragen, indem das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1, das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 und das Umkehrschaltelement SR jeweils eingekuppelt, ausgekuppelt und ausgekuppelt werden.
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Außerdem wird die Leistung zum Antrieb des Fahrzeugs in die Vorwärtsrichtung vom Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 43 zum letzten angetriebenen Zahnrad 51 übertragen, indem das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1, das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 und das Umkehrschaltelement SR jeweils ausgekuppelt, eingekuppelt und ausgekuppelt werden.
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Außerdem wird die Leistung zum Antrieb des Fahrzeugs in die Rückwärtsrichtung vom Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 43 zum letzten angetriebenen Zahnrad 51 übertragen, indem das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1, das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 und das Umkehrschaltelement SR jeweils ausgekuppelt, ausgekuppelt und eingekuppelt werden.
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Ein Betriebszustand, in dem die Leistung zum Antrieb des Fahrzeugs in die Vorwärtsrichtung vom Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 zum letzten angetriebenen Zahnrad 51 übertragen wird, kann als Niedriggeschwindigkeitsmodus bezeichnet werden. Ein Betriebszustand in dem die Leistung zum Antrieb des Fahrzeugs in die Vorwärtsrichtung vom Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 43 zum letzten angetriebenen Zahnrad 51 übertragen wird, kann als Hochgeschwindigkeitsmodus bezeichnet werden.
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Das stufenlos variable Getriebe 101 ist mit einer Steuereinheit 120 elektrisch verbunden, so dass das stufenlos variable Getriebe 101 durch die Steuereinheit 120 gesteuert wird.
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Bezugnehmend auf die 3 umfasst die Steuereinheit 120 einen nicht gezeigten Mikrorechner, der eine CPU, einen RAM, einen ROM, eine Ein-/Ausgabeschnittstelle und dergleichen umfasst.
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In der Steuereinheit 120 führt die CPU, unter Verwendung einer Zwischenspeicherungsfunktion des RAMs, anhand von verschiedenen im ROM gespeicherten Programmen eine Signalverarbeitung durch. Im ROM sind verschiedene Steuerungsparameter, verschiedene Kennfelder und dergleichen vorab gespeichert.
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Verschiedene Sensoren sind mit Eingangsports der Steuereinheit 120 verbunden. Die verschiedenen Sensoren umfassen: einen Motordrehzahlsensor 121 am Fahrzeug 100, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 122; einen Antriebsdrehzahlsensor 123; einen Abtriebsdrehzahlsensor 124; einen Drosselklappenstellungssensor 125; einen Variator-Übersetzungsverhältnissensor 126; und einen Öltemperatursensor 127.
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Der Drehzahlsensor 121 erfasst die Drehzahl des Motors, d. h. die Drehzahl der Kurbelwelle 1, und stellt der Steuereinheit 120 ein das Erfassungsergebnis bezeichnendes Signal zur Verfügung.
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Der Geschwindigkeitssensor 122 erfasst die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 und stellt der Steuereinheit 120 ein das Erfassungsergebnis bezeichnendes Signal zur Verfügung. Der Geschwindigkeitssensor 122 misst die Geschwindigkeit des Antriebsrads 106R und des Antriebsrads 106L und bestimmt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Grundlage dieser gemessenen Geschwindigkeiten.
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Der Antriebsdrehzahlsensor 123 misst die Drehzahl der Antriebswelle 3 als Antriebsdrehzahl und stellt der Steuereinheit 120 ein das Messungsergebnis bezeichnendes Signal zur Verfügung. Der Abtriebsdrehzahlsensor 124 misst die Drehzahl der Abtriebswelle 4 als Abtriebsdrehzahl und stellt der Steuereinheit 120 ein das Messungsergebnis bezeichnendes Signal zur Verfügung.
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Der Drosselklappenstellungssensor 125 erfasst die Drosselklappenstellung einer nicht gezeigten Drosselklappe und stellt der Steuereinheit 120 ein das Erfassungsergebnis bezeichnendes Signal zur Verfügung.
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Der Variatorstellungssensor 126 erfasst den Rollenwinkel der Rolle 13 als Variatorstellung im Variator 10 und stellt der Steuereinheit 120 ein den erfassten Rollenwinkel bezeichnendes Signal zur Verfügung.
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Der Öltemperatursensor 127 erfasst die Öltemperatur eines Schmiermittels im Variator 10 und stellt der Steuereinheit 120 ein das Erfassungsergebnis bezeichnendes Signal zur Verfügung.
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Andererseits sind eine Variator-Steuervorrichtung 128, das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1, das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 und das Umkehrschaltelement SR, die am Fahrzeug 100 angeordnet sind, mit Ausgangsports der Steuereinheit 120 elektrisch verbunden.
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Die Variator-Steuervorrichtung 128 besteht aus einem Ventilkörper, der zur hydraulischen Steuerung des Variators 10 ausgebildet ist. Die Variator-Steuervorrichtng 128 umfasst einen Magnetventile umfassenden nicht gezeigten hydraulischen Kreislauf, der derart durch die Steuereinheit 120 gesteuert wird, dass das Übersetzungsverhältnis im Variator 10 durch die Auswahl der Stellungen der Magnetventile gesteuert wird.
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Die Steuereinheit 120 kann ein Übersetzungsverhältnis innerhalb des stufenlos variablen Getriebes 101 variieren und einen Niedriggeschwindigkeits-Vorwärtsmodus, einen Hochgeschwindigkeits-Vorwärtsmodus und einen Rückwärtsmodus auswählen, indem sie die Variator-Steuervorrichtung 128, das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1, das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 und das Umkehrschaltelement SR auf der Grundlage der Motordrehzahl, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Antriebsdrehzahl, der Abtriebsdrehzahl, der Drosselklappenstellung, des Variator-Übersetzungsverhältnisses und der Öltemperatur steuert.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können das Umkehrschaltelement SR und das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 anhand einer selektiven Rutschkupplung zusammengeschaltet werden, so dass sie als Paar zusammenarbeiten. Ebenso können das Umkehrschaltelement SR mit dem Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1 anhand der selektiven Rutschkupplung zusammengeschaltet werden, so dass sie als Paar zusammenarbeiten. Das Umkehrschaltelement SR kann also anhand der selektiven Rutschkupplung mit dem Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1 oder mit dem Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 zusammengeschaltet werden, so dass sie als Paar zusammenarbeiten.
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Außerdem werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform, bei einer Schaltung zwischen einem Leistungsübertragungsweg im Niedriggeschwindigkeitsmodus, in dem Leistung über das angetriebene Niedriggeschwindigkeits-Zahnrad 31 übertragen wird, und einem Leistungsübertragungsweg im Hochgeschwindigkeitsmodus, in dem die Leistung über das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 übertragen wird, nach Ablauf eines Zeitraums, in dem sowohl das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 als auch das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 in einem antreibenden eingekuppelten Zustand arbeiten, das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1 und das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 derart bewegt, dass entweder das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 oder das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 in einem antreibenden eingekuppelten Zustand arbeiten.
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In der Folge wird der Betrieb beschrieben. Im stufenlos variablen Getriebe 101, wird die über das Startsystem 2 vom Motor 105 zur Antriebswelle 3 übertragene Leistung auf den Planetenträger 23 des Planetengetriebes 20 übertragen, welcher mit der Antriebswelle 3 koaxial ist, so dass der Planetenträger 23 in Rotation versetzt wird. In der Folge wird der Leistungsübertragungsweg von der Antriebswelle 3 zum Planetenträger 23 als erster Leistungsübertragungsweg bezeichnet.
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Andererseits wird die auf die Antriebswelle 3 übertragene Leistung auf die Antriebsscheibe des Variators 10 übertragen. In der Folge wird der Leistungsübertragungsweg von der Antriebswelle 3 auf die Antriebsscheibe 11 des Variators 10 als zweiter Leistungsübertragungsweg bezeichnet.
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Der Variator 10 ändert das Übersetzungsverhältnis stufenlos zwischen einem Zustand der Drehzahlreduzierung, in dem die Drehzahl der Abtriebsscheibe 12 im Verhältnis zur Drehzahl der Antriebsscheibe 11 reduziert ist, und einem Zustand der Drehzahlerhöhung, in dem die Drehzahl der Abtriebsscheibe 12 im Verhältnis zur Drehzahl der Antriebsscheibe 11 erhöht ist, indem er den Rollenwinkel der Rolle 13 ändert.
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Das stufenlos variable Getriebe 101 arbeitet im Niedriggeschwindigkeitsmodus oder im Hochgeschwindigkeitsmodus, in Abhängigkeit der Bedingungen im Fahrzeug 100, unter Kontrolle der Steuereinheit 120. Im Einzelnen führt das stufenlos variable Getriebe 101 im Niedriggeschwindigkeitsmodus oder im Hochgeschwindigkeitsmodus eine Teilschaltung anhand der Niedriggeschwindigkeit-Vorgelegewelle 30 und der Hochgeschwindigkeit-Vorgelegewelle 40, jedes Zahnrads auf diesen Vorgelegewellen 30 und 40, des Niedriggeschwindigkeits-Schaltelements S1 und des Hochgeschwindigkeits-Schaltelements S2.
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(NIEDRIGGESCHWINDIGKEITSMODUS) Im Niedriggeschwindigkeitsmodus wird das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 durch das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1 an der Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 drehbar befestigt. Andererseits läuft das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 im Verhältnis zur Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 leer.
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In diesem Zustand wird im ersten Leistungsübertragungsweg keine Leistung auf das Hohlrad 26 übertragen, weil das mit dem Hohlrad 26 in Eingriff stehende angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41, wenn sich der Planetenträger 23 und die Umlaufräder 22 drehen, nur leerläuft.
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Im zweiten Leistungsübertragungsweg andererseits dreht sich die Abtriebsscheibe 12, wenn sich die Antriebsscheibe 11 dreht, mit einer Drehzahl, die durch den Rollenwinkel der Rolle 13 bestimmt wird. Diese Rotation der Abtriebsscheibe 12 wird mittels der mit der Abtriebsscheibe 21 fest verkoppelten Abtriebswelle 4 auf das erste Abtriebsrad 5 und auf das Sonnenrad 21 übertragen, so dass diese sich drehen. Die auf das Sonnenrad 21 übertragene Leistung wird jedoch nicht auf das Hohlrad 26 übertragen, da das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 lediglich leerläuft.
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Somit wird die Leistung, deren Drehzahl durch den Variator 10 geändert wurde, im zweiten Leistungsübertragungsweg nur auf das erste Abtriebsrad 5 übertragen, welches antreibend an der Abtriebswelle 4 befestigt ist.
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In diesem Niedriggeschwindigkeitsmodus, in dem nur der Variator arbeitet, wird die Leistung aus dem angetriebenen Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 entnommen, das mit dem ersten Abtriebsrad 5 in Eingriff steht. Im Niedriggeschwindigkeitsmodus, wird das Übersetzungsverhältnis des Variators 10 so wie es ist als Übersetzungsverhältnis des stufenlos variablen Getriebes 101 zur Verfügung gestellt. Im Niedriggeschwindigkeitsmodus kann das stufenlos variable Getriebe 101 seine Leistungsabgabe zwischen einem Zustand der Drehzahlreduzierung und einem Zustand der Drehzahlerhöhung variieren, indem der Variator 10 zwischen einem Zustand einer maximalen Drehzahlreduzierung stattfindet, und einem Zustand einer maximalen Drehzahlerhöhung, verschoben wird.
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(HOCHGESCHWINDIGKEITMODUS) Im Hochgeschwindigkeitsmodus wird das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 durch das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 an der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 drehbar befestigt. Andererseits läuft das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 gegenüber der Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 leer.
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In diesem Zustand wird im ersten Leistungsübertragungsweg, wenn sich der Planetenträger 23 und die Umlaufräder 22 drehen, Leistung auf das Hohlrad 26 übertragen.
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Im zweiten Leistungsübertragungsweg andererseits dreht sich die Abtriebsscheibe 12, wenn sich die Antriebsscheibe 11 dreht, mit einer Drehzahl, die durch den Rollenwinkel der Rolle 13 bestimmt wird. Diese Rotation der Abtriebsscheibe 12 wird mittels der mit der Abtriebsscheibe 21 fest verkoppelten Abtriebswelle 4 auf das erste Abtriebsrad 5 und auf das Sonnenrad 21 übertragen, so dass diese sich drehen. Die auf das Sonnenrad 21 übertragene Leistung zirkuliert im Planetengetriebe 20 und wird durch die Kombination mit der Rotation des Planetenträgers 23 in eine kombinierte Leistung gewandelt, die dann auf das Hohlrad 26 übertragen wird. Die auf das erste Abtriebsrad 5 übertragene Leistung wird nicht auf die Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 übertragen, da das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 lediglich leerläuft.
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Daraus folgt, dass die Leistung, deren Drehzahl durch den Variator 10 geändert wurde, im zweiten Leistungsübertragungsweg nur auf das Sonnenrad 21 übertragen wird, im Planetengetriebe 20 zirkuliert und dort kombiniert wird. In diesem Hochgeschwindigkeitsmodus wird die Leistung aus dem mit dem zweiten Abtriebsrad 25 in Eingriff stehenden angetriebenen Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 entnommen.
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Im Hochgeschwindigkeitsmodus ändert sich die im Planetengetriebe 20 variierende Leistung in Abhängigkeit des Übersetzungsverhältnisses des Variators 10. Das Übersetzungsverhältnis des Variators 10 wird mit Übersetzungsverhältnissen des Planetenträgers 20 kombiniert, woraus sich ein Drehzahlverhältnis des stufenlos variablen Getriebes 101 ergibt.
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Im Hochgeschwindigkeitsmodus kann das stufenlos variable Getriebe 101 seine Leistungsabgabe zwischen einem Zustand der Drehzahlreduzierung und einem Zustand der Drehzahlerhöhung variieren, indem der Variator 10 zwischen einem Zustand der maximalen Drehzahlerhöhung und einem Zustand der minimalen Drehzahlreduzierung, verschoben wird.
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(VERHALTEN DES KRAFTFAHRZEUGS WÄHREND DER FAHRT) Zum Anfahren aus dem Stillstand wird im stufenlos variablen Getriebe der Niedriggeschwindigkeitsmodus ausgewählt, so dass der Variator 10 in den Zustand maximaler Drehzahlreduzierung gebracht wird. Beim Anfahren und nach dem Anfahren aus dem Stillstand, erhöht sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 während sich der Variator 10 vom Zustand maximaler Reduzierung in den Zustand maximaler Erhöhung verschiebt. Nachdem die Fahrzeuggeschwindigkeit ausreichend zugenommen hat, findet im stufenlos variablen Getriebe 101, in Abhängigkeit der Situation, in der sich das Fahrzeug 100 befindet, unter Kontrolle der Steuereinheit 120, ein Wechsel vom Niedriggeschwindigkeitsmodus in den Hochgeschwindigkeitsmodus statt.
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Im Hochgeschwindigkeitsmodus erhöht sich die Fahrzeuggeschwindigkeit weiter während sich der Variator 10 vom Zustand maximaler Erhöhung bis zum Zustand maximaler Reduzierung verschiebt, weil wenn sich der Variator 10 im Niedriggeschwindigkeitsmodus im Zustand maximaler Erhöhung befindet, die Drehzahl des Hohlrads 26 niedrig ist, und wenn sich der Variator 10 im Zustand maximaler Reduzierung befindet, eine Erhöhung der Drehzahl stattfindet, so dass eine hohe Drehzahl erreicht wird.
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4 zeigt, dass wenn die Drehzahl der Antriebswelle 3 bei 1000 U/Min liegt, die Drehzahl des Planetenträgers 23 und die der Antriebsscheibe 11 bei 1000 U/Min liegt. Wenn sich der Variator 10 im Zustand maximaler Reduzierung befindet, geht die Drehzahl der Abtriebsscheibe 12 auf 500 U/Min herunter, während wenn sich der Variator 10 im Zustand maximaler Erhöhung befindet, die Drehzahl der Abtriebsscheibe 12 2000 U/Min erreicht. Mit anderen Worten, erlaubt der Variator 10 eine Variation der Drehzahl der Abtriebswelle 4 zwischen 500 U/Min und 2000 U/Min, während die Drehzahl der Antriebswelle 3 bei 1000 U/Min bleibt.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird im Niedriggeschwindigkeitsmodus die vom Motor 105 der Antriebswelle 3 zugeführte Leistung auf das Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 übertragen, nachdem der Variator 10 das Übersetzungsverhältnis zwischen der Drehzahl der Abtriebswelle 4 und der Drehzahl der Antriebswelle 3 auf zwischen 0,5 und 2,0 gebracht hat, wobei die Drehzahl der Abtriebswelle 4 zwischen 500 U/Min (0,5 Mal 1000 U/Min, d. h. die Drehzahl der Antriebswelle 3) und 2000 U/Min (2,0 Mal 1000 U/Min) variiert. Somit wird die Getriebespreizung im Niedriggeschwindigkeitsmodus derart erweitert, dass der Höchstwert der Drehzahl der Abtriebswelle 4 4-Mal (d. h. 2,0/0,5) höher als deren Mindestwert ist.
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Weiter bezugnehmend auf 4, wenn die Drehzahl (U/Min) der Antriebswelle 3 bei 1000 U/Min liegt, wird die Drehzahl der Abtriebswelle 4 durch den Variator 10 zwischen 500 U/Min und 2000 U/Min variiert, so dass die Drehzahl des Sonnenrads 21 auch zwischen 500 U/Min und 2000 U/Min variiert. Im Planetengetriebe 20 verursacht eine solche Rotation des Sonnenrads 21 mit einer Drehzahl von 500 U/Min, eine Rotation des Hohlrads 26 mit einer Drehzahl von 1250 U/Min. Wenn sich das Sonnenrad 21 mit einer Drehzahl von 2000 U/Min dreht, dreht sich das Hohlrad 26 mit einer Drehzahl von 500 U/Min.
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Im Hochgeschwindigkeitsmodus, in dem die Leistung nur vom Hohlrad 26 übertragen wird, wird die vom Motor 105 der Antriebswelle 3 zugeführte Leistung auf das Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 43 übertragen, nachdem der Variator 10 das Übersetzungsverhältnis zwischen der Drehzahl der Abtriebswelle 4 und der Drehzahl der Antriebswelle 3 auf zwischen 0,5 und 1,25 gebracht hat, wobei die Drehzahl der Abtriebswelle 4 zwischen 500 U/Min (0,5 Mal 1000 U/Min, d. h. die Drehzahl der Antriebswelle 3) und 1250 U/Min (1,25 Mal 1000 U/Min) variiert. Somit wird die Getriebespreizung im Hochgeschwindigkeitsmodus derart erweitert, dass der Höchstwert der Drehzahl der Abtriebswelle 4 2,5-Mal (d. h. 1,25/0,5) höher als deren Mindestwert ist.
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In der 5 ist ein Beispiel einer Änderung der Drehzahlverhältnisse im stufenlos variablen Getriebe 101 gezeigt. In diesem Beispiel, wird die Getriebespreizung des stufenlos variablen Getriebes 101 erweitert, indem die Übersetzungsverhältnisse des Planetengetriebes 20 auf einen Wert eingestellt werden, und zwar auf das Zehnfache (4,0 × 2,5), welcher sich aus der Multiplikation von 4,0 mit 2,5 ergibt, wobei 4,0 die Getriebespreizung im Niedriggeschwindigkeitsmodus darstellt, in dem die Leistung von der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 entnommen wird, und 2,5 die Getriebespreizung im Hochgeschwindigkeitsmodus darstellt, in dem die Leistung von der Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 entnommen wird.
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Wie in 5 gut sichtbar, kann das stufenlos variable Getriebe 101, wenn sich der Variator im Zustand maximaler Drehzahlerhöhung befindet, in dem ein Wechsel vom Niedriggeschwindigkeitsmodus zum Hochgeschwindigkeitsmodus erfolgen kann, nun die Drehzahl der Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 und die Drehzahl der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 aneinander angleichen. Dies erlaubt eine qualitativ gute Schaltung zwischen den Modi, ohne Schaltschlag und Drehmomentverlust, indem zur Durchführung der Schaltung sowohl das Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 als auch das Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 43, in Antwort auf eine Schaltungs-Anforderung vom Niedriggeschwindigkeitsmodus in den Hochgeschwindigkeitsmodus, in Eingriff gebracht werden, und indem das Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 oder das Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 43 außer Eingriff gebracht werden.
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(RÜCKWÄRTSFAHRT) Zur Rückwärtsfahrt, wird das angetriebene Umkehrrad 42 durch das Umkehrschaltelement SR mit der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 in Eingriff gebracht und an ihr drehbar befestigt. Außerdem laufen das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 im Verhältnis zur Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 und das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 relativ zur Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 leer.
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In diesem Zustand wird über den ersten Leistungsübertragungsweg keine Leistung auf das Hohlrad 26 übertragen, selbst wenn die Drehung des Planetenträgers 23 eine Rotation der Umlaufräder 22 verursacht, weil das mit dem Hohlrad 26 in Eingriff stehende angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 nur leerläuft.
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Im zweiten Leistungsübertragungsweg andererseits wird die Drehzahl der Abtriebsscheibe 12 relativ zur Drehzahl der Antriebsscheibe 11 in Abhängigkeit des Rollenwinkels der Rollen 13 geändert. Die mit der Abtriebsscheibe 12 fest verkoppelte Abtriebswelle 4 verursacht eine Drehung des ersten Abtriebsrads 5 und des Sonnenrads 21. Die auf das Sonnenrad 21 übertragene Leistung wird jedoch nicht auf das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 übertragen, da das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41, wie oben erwähnt, nur leerläuft.
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Aus diesem Grund wird, wie im Niedriggeschwindigkeitsmodus, die Leistung, deren Drehzahl durch den Variator 10 geändert wurde, nur auf das erste Abtriebsrad 5 auf der Abtriebswelle 4 übertragen.
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Da während der Rückwärtsfahrt das erste Abtriebsrad 5 mit dem angetriebenen Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 in Eingriff steht und das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 mit dem angetriebenen Umkehrrad 42 in Eingriff steht, wird die Leistungsabgabe des ersten Abtriebsrads 5, nachdem dessen Rotation durch das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 in eine rückwärtige Rotation umgewandelt wurde, vom angetriebenen Umkehrrad 42 auf die Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 übertragen, so dass das Fahrzeug 100 rückwärts fährt.
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Wie oben beschrieben, arbeitet die Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 während der Rückwärtsfahrt als sogenannte Rücklaufachse, so dass eine andere Rücklaufachse unnötig ist.
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Wie oben beschrieben, umfasst das stufenlos variable Getriebe 101 in der vorliegenden Ausführungsform das Planetengetriebe 20 und das Getriebeausgangssystem, welches die Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 und die Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 umfasst. Das Planentengetriebe 20 umfasst das Sonnenrad 21, das Hohlrad 26, die Umlaufräder 22 und den Planetenträger 23.
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Außerdem ist der Planetenträger 23 mit der Antriebswelle 3 und das Sonnenrad 21 mit der Abtriebswelle 4 antriebsverbunden. Die Abtriebswelle 4 ist mit der Antriebswelle 3 koaxial ausgebildet und das erste Abtriebsrad 5 an der Abtriebswelle 4 fest verkoppelt. Der Variator 10, die Antriebswelle 3 und die Abtriebswelle 4 sind koaxial, so dass sich die Antriebswelle 3 von der Antriebsscheibe 11 und die Abtriebswelle von der Abtriebsscheibe 12 in dieselbe Richtung erstrecken.
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Außerdem stützt die Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31, das Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 und das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1. Das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 läuft relativ zur Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 leer und steht mit dem ersten Abtriebsrad 5 in Eingriff. Das Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 ist mit der Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 einstückig drehbar. Durch die Betätigung des Niedriggeschwindigkeits-Schaltelements S1 wird ein Eingriffszustand, in dem das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 an der Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 drehbar befestigt ist, oder ein ausgekuppelter Zustand bereitgestellt, in dem das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 relativ zur Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 leer laufen kann.
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Die Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 stützt das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41, das angetriebene Umkehrrad 42, das Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 43, das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 und das Umkehrschaltelement SR. Das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 läuft relativ zur Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 leer und steht mit dem zweiten Abtriebsrad 25 in Eingriff. Das angetriebene Umkehrrad 42 läuft relativ zur Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 leer und steht mit dem angetriebenen Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 in Eingriff. Das Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 43 ist mit der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 einstückig drehbar. Durch die Betätigung des Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 wird ein Eingriffszustand, in dem das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 an der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 drehbar befestigt ist, oder ein ausgekuppelter Zustand bereitgestellt, in dem das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 relativ zur Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 leer laufen kann. Durch die Betätigung des Umkehrschaltelements SR wird ein Eingriffszustand, in dem das angetriebene Umkehrrad 42 an der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 drehbar befestigt ist oder ein ausgekuppelter Zustand bereitgestellt, in dem das angetriebene Umkehrrad 42 relativ zur Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 leer laufen kann.
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Das letzte angetriebene Zahnrad 51 steht mit dem Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 und mit dem Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 43 in Eingriff. Im stufenlos variablen Getriebe 101 wird die Leistung von einem von dem Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 und dem Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 entnommen und auf das letzte angetriebene Zahnrad 51 übertragen, indem wahlweise das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1 oder das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 oder das Umkehrschaltelement SR betätigt wird.
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Durch diesen Aufbau wird der Wirkungsgrad des stufenlos variablen Getriebes 101 verbessert, weil die vom Übersetzungsverhältnis des Variators 10 abhängige Leistungsabgabe vom Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 entnommen werden kann und die Leistungsabgabe, die sich in Abhängigkeit des Übersetzungsverhältnisses des Variators 10 aus dem Leistungskreislauf im Planetengetriebe 20 ergibt, vom Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 43 entnommen werden kann.
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Außerdem wird die Getriebespreizung des stufenlos variablen Getriebes 101 erweitert, indem die Leistung wahlweise vom Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 32 oder vom Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 43 entnommen wird.
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Außerdem ist eine Vergrößerung des stufenlos variablen Getriebes 101 vermeidbar, weil die Gesamtlänge des Getriebes 101 im Vergleich zu einem Fall, in dem die Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 und die Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, verkürzt wird, indem die Leistungsabgabe des Variators 10 auf die Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 und die Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40, die parallel zueinander angeordnet sind, verteilt wird. In diesem Fall bezeichnet die Gesamtlänge des stufenlos variablen Getriebes 101 eine Länge des stufenlos variablen Getriebes 101 in einer Erstreckungsrichtung der Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 und der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40.
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Infolgedessen werden ohne Vergrößerung des stufenlos variablen Getriebes 101 die Getriebespreizung erweitert und der Wirkungsgrad verbessert.
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In der vorliegenden Ausführungsform des stufenlos variablen Getriebes 101 arbeitet das Umkehrschaltelement SR mit dem Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1 oder mit dem Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 paarweise zusammen, indem sie durch eine selektive Rutschkupplung betätigt werden.
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In diesem Fall besteht ein Bedarf für einen Aufbau, in dem das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1 und das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 miteinander verbunden sind, um bei einer Schaltung zwischen dem Niedriggeschwindigkeitsmodus und dem Hochgeschwindigkeitsmodus das Auftreten von Schaltschlägen und Drehmomentverlusten zu verhindern.
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Wenn das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1 und das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 als hydraulische Kupplungen ausgebildet sind, können sowohl das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement als auch das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement in Eingriff gebracht werden, weil sie unabhängig voneinander gesteuert werden können, selbst wenn sie nebeneinander angeordnet sind. Hydraulische Kupplungen sind grösser und aufwendiger als eine selektive Rutschkupplung.
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Andererseits können das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1 und das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 kleiner sein und einen einfacheren Aufbau aufweisen, wenn sie als selektive Rutschkupplungen ausgebildet sind. Bei einer selektiven Rutschkupplung, die das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1 und das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 paarweise betätigen kann, können jedoch nur eines von dem Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1 und dem Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 in Eingriff gebracht werden.
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Somit werden in der vorliegenden Ausführungsform, die eine paarweise Betätigung des Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1 und des Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 verhindert, das Umkehrschaltelement SR und eines von dem Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1 und dem Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 paarweise von einer selektiven Rutschkupplung betätigt, und das andere des Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S11 und des Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 ist als eine selektive Rutschkupplung ausgebildet.
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In diesem Aufbau ist das stufenlos variable Getriebe 101 kleiner, weil keine hydraulischen Kupplungen sondern die kleinere und einfachere selektive Rutschkupplung verwendet wird, um den Schaltvorgang des Niedriggeschwindigkeits-Schaltelements S1 und des Hochgeschwindigkeits-Schaltelements S2 durchzuführen.
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Im stufenlos variablen Getriebe 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Variator 10 ein Toroidvariator, dessen Antriebs- und Abtriebswellen koaxial sind.
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Gemäß diesem Aufbau ist das stufenlos variable Getriebe 101 kleiner, weil ein ein Toroidvariator als Variator 10 verwendet wird, dessen Antriebs- und Abtriebswellen koaxial sind, und die Antriebs- und Abtriebswellen 3 und 4 auf einer Seite, d. h. auf der rechten Seite in 2, des Variators 10 angeordnet sind.
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Wenn außerdem im stufenlos variablen Getriebe 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Wechsel von einem Leistungsübertragungsweg über das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 zum Leistungsübertragungsweg über das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 angefordert wird, werden das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement S1 und das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement S2 derart betätigt, dass nach Ende eines Zeitraums, in dem sowohl das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 als auch das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 eingekuppelt sind, nur eines von dem angetriebenen Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 und dem angetriebenen Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 in Eingriff gelassen wird.
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Im stufenlos variablen Getriebe 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erlaubt dieser Aufbau dem Fahrzeugbediener eine reibungslose Schaltung ohne Schaltschlag und Drehmomentverluste, weil nur eines von dem angetriebenen Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 und dem angetriebenen Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 nach dem Ende des Zeitraums, in dem sowohl das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 als auch das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 41 zum Wechsel zwischen dem Niedriggeschwindigkeitsmodus und dem Hochgeschwindigkeitsmodus eingekuppelt sind und die Drehzahl der Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 und die Drehzahl der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 aneinander angeglichen wurden, in Eingriff gelassen wird.
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(ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM) In der Folge wird eine zweite Ausführungsform eines stufenlos variablen Getriebes beschrieben. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 und die Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 der ersten Ausführungsform in eine einzige Vorgelegewelle vereinigt werden und in der zweiten Ausführungsform eine Rücklaufachse hinzugefügt wird. In der Beschreibung der zweiten Ausführungsform werden die der ersten und zweiten Ausführungsform gemeinsamen Bestandteile anhand derselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Gemäß der 6 umfasst ein Kraftfahrzeug 100 in der zweiten Ausführungsform ein stufenlos variables Getriebe 102, das vom in der ersten Ausführungsform verwendeten stufenlos variablen Getriebe 101 unterschiedlich ist. Das stufenlos variable Getriebe 102 umfasst einen Variator 10 mit einer Antriebswelle 3 und einer Abtriebswelle 4.
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In dieser zweiten Ausführungsform umfasst das stufenlos variable Getriebe 102 einen Planetenträger, eine Vorgelegewelle 230, eine Rücklaufachse 70 und ein Differentialgetriebe 50.
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Die Vorgelegewelle 230 trägt ein angetriebenes Niedriggeschwindigkeitszahnrad 231, ein angetriebenes Hochgeschwindigkeitszahnrad 232, ein angetriebenes Umkehrrad 233, ein Schaltungs-Abtriebsrad 234, ein Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement 2S1, ein Hochgeschwindigkeits-Schaltelement 2S2 und ein Umkehrschaltelement 2SR.
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Das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 31 läuft relativ zur Vorgelegewelle 230 leer und steht mit einem ersten Abtriebsrad 5 in Eingriff. Das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 232 läuft relativ zur Vorgelegewelle 230 leer und steht mit einem zweiten Abtriebsrad 25 in Eingriff. Das angetriebene Umkehrrad 233 läuft relativ zur Vorgelegewelle 230 leer. Das Schaltungs-Abtriebsrad 234 ist mit der Vorgelegewelle 230 einstückig drehbar.
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Die Rücklaufachse 70 trägt ein erstes Rücklaufrad 71 und ein zweites Rücklaufrad 72. Das erste Rücklaufrad 71 ist mit der Rücklaufachse 70 einstückig drehbar und steht mit dem ersten Abtriebsrad 5 in Eingriff, um die Rücklaufachse 70 zu drehen. Das zweite Rücklaufrad 72 ist mit der Rücklaufachse 70 einstückig drehbar und steht mit dem angetriebenen Umkehrrad 233 in Eingriff.
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Durch die Betätigung des Niedriggeschwindigkeits-Schaltelements 2S1 wird ein Eingriffszustand, in dem das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 231 an der Vorgelegewelle 230 drehbar befestigt ist, oder ein ausgekuppelter Zustand bereitgestellt, in dem das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 231 relativ zur Vorgelegewelle 230 leer laufen kann. Durch die Betätigung des Hochgeschwindigkeits-Schaltelements 2S2 wird ein Eingriffszustand, in dem das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 232 an der Vorgelegewelle 230 drehbar befestigt ist, oder ein ausgekuppelter Zustand bereitgestellt, in dem das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 232 relativ zur Vorgelegewelle 230 leer laufen kann. Durch die Betätigung des Umkehrschaltelements 2SR wird ein Eingriffszustand, in dem das angetriebene Umkehrrad 233 an der Vorgelegewelle 230 drehbar befestigt ist, oder ein ausgekuppelter Zustand bereitgestellt, in dem das angetriebene Umkehrrad 233 relativ zur Vorgelegewelle 230 leerlaufen kann.
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Ein letztes angetriebenes Zahnrad 51 des Differentialgetriebes 50 steht mit dem Schaltungs-Abtriebsrad 234 in Eingriff. Im stufenlos variablen Getriebe 102 wird Leistung aus dem Schaltungs-Abtriebsrad 234 entnommen und an das letzte angetriebene Zahnrad 51 übertragen, indem wahlweise das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement 2S1, das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement 2S2 oder das Umkehrschaltelement 2SR betätigt werden.
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In der Folge wird der Betrieb beschrieben. In der vorliegenden zweiten Ausführungsform umfasst das stufenlos variable Getriebe 102 das Planetengetriebe 20, die Vorgelegewelle 230, die Rücklaufachse 70 und das letzte angetriebene Zahnrad 51, das als Nebenantriebselement dient. Das Planetengetriebe 20 umfasst einen Planetenträger 23, eine Mehrzahl von Umlaufrädern 22, ein Sonnenrad 21, und ein Hohlrad 26. Die Umlaufräder 22, die mit dem Sonnenrad 21 und einer inneren Verzahnung 24 des Hohlrads 26 in Eingriff stehen, sind drehbar am Planetenträger 23 gelagert. Ein zweites Abtriebsrad 25 ist mit dem Hohlrad 26 fest verkoppelt. Das zweite Abtriebsrad 25 ist als eine Außenverzahnung des Hohlrads 26 ausgebildet.
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Der Planetenträger 23 ist mit der Antriebswelle 3 antriebsverbunden. Das Sonnenrad 21 ist mit der Abtriebswelle 4 antriebsverbunden. Die Abtriebswelle 4 ist koaxial mit der Antriebswelle 3 ausgebildet und ein erstes Abtriebsrad 5 ist mit der Abtriebswelle 4 fest verkoppelt. Der Variator 10 ist operativ zwischen der Antriebswelle 3 und der Abtriebswelle 4 angeordnet. Das Planetengetriebe 20 ist operativ zwischen der Antriebswelle 3 und der Abtriebswelle 4 und mit ihnen koaxial angeordnet.
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Außerdem trägt die Vorgelegewelle 230 das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 231, das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 232, das angetriebene Umkehrrad 233, das Schaltungs-Abtriebsrad 234, das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement 2S1, das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement 2S2 und das Umkehrschaltelement 2SR.
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Das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 231 läuft relativ zur Vorgelegewelle 230 leer und steht mit einem ersten Abtriebsrad 5 in Eingriff. Das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 232 läuft relativ zur Vorgelegewelle 230 leer und steht mit einem zweiten Abtriebsrad 25 in Eingriff. Das angetriebene Umkehrrad 233 läuft relativ zur Vorgelegewelle 230 leer. Das Schaltungs-Abtriebsrad 234 ist mit der Vorgelegewelle 230 einstückig drehbar.
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Die Rücklaufachse 70 trägt ein erstes Rücklaufrad 71 und ein zweites Rücklaufrad 72. Das erste Rücklaufrad 71 ist mit der Rücklaufachse 70 einstückig drehbar und steht mit dem ersten Abtriebsrad 5 in Eingriff, um die Rücklaufachse 70 zu drehen. Das zweite Rücklaufrad 72 ist mit der Rücklaufachse 70 einstückig drehbar und steht mit dem angetriebenen Umkehrrad 233 in Eingriff.
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Durch die Betätigung des Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement 2S1 wird ein Eingriffszustand, in dem das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 231 an der Vorgelegewelle 230 drehbar befestigt ist, oder ein ausgekuppelter Zustand bereitgestellt, in dem das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 231 relativ zur Vorgelegewelle 230 leer laufen kann. Durch die Betätigung des Hochgeschwindigkeits-Schaltelements 2S2 wird ein Eingriffszustand, in dem das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 232 an der Vorgelegewelle 230 drehbar befestigt ist, oder ein ausgekuppelter Zustand bereitgestellt, in dem das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 232 relativ zur Vorgelegewelle 40 leer laufen kann. Durch die Betätigung des Umkehrschaltelements 2SR wird ein Eingriffszustand, in dem das angetriebene Umkehrrad 233 an der Vorgelegewelle 230 drehbar befestigt ist oder ein ausgekuppelter Zustand bereitgestellt, in dem das angetriebene Umkehrrad 233 relativ zur Vorgelegewelle 230 leer laufen kann.
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Das letzte angetriebene Zahnrad 51 steht mit dem Schaltungs-Abtriebsrad 234 in Eingriff. In dem stufenlos variablen Getriebe 102 wird Leistung vom Schaltungs-Abtriebsrad 234 entnommen und auf das letztes angetriebene Zahnrad 51 übertragen, indem wahlweise das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement 2S1 oder das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement 2S2 oder das Umkehrschaltelement 2SR betätigt wird.
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Durch diesen Aufbau wird der Wirkungsgrad des stufenlos variablen Getriebes 102 verbessert, weil die vom Übersetzungsverhältnis des Variators 10 abhängige Leistungsabgabe über das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 231 vom Schaltungs-Abtriebsrad 234 entnommen werden kann und die Leistungsabgabe, die sich in Abhängigkeit des Übersetzungsverhältnisses des Variators 10 aus dem Leistungskreislauf im Planetengetriebe 20 ergibt, über das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 232 vom Schaltungs-Abtriebsrad 43 entnommen werden kann.
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Außerdem wird die Getriebespreizung des stufenlos variablen Getriebes 102 erweitert, indem die Leistung wahlweise vom angetriebenen Niedriggeschwindigkeitszahnrad 231 oder vom angetriebenen Hochgeschwindigkeitszahnrad 232 entnommen wird.
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Indem die Leistungsabgabe des stufenlos variablen Getriebes 102 in der einzigen Vorgelegewelle 230 zusammengeführt und die Rücklaufachse 70 vorgesehen wird, wird im Vergleich zur ersten Ausführungsform, in der eine Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 40 und eine Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 verwendet werden, im Gegenzug für die benötigte Rücklaufachse 70, die Anzahl von Vorgelegewellen auf die eine einzige Vorgelegewelle 230 reduziert.
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Dadurch wird die Gesamtlänge des stufenlos variablen Getriebes 102 ausreichend verkürzt, weil die Gesamtlänge der Vorgelegewelle 230 geringfügig länger als die zwei parallel zueinander angeordneten Vorgelegewellen ist. Infolgedessen wird das stufenlos variable Getriebe 102 verkleinert, weil der durch die Vorgelegewelle 230 besetzte Raum kleiner, als der durch die zwei Vorgelegewellen besetzte Raum ist.
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Infolgedessen werden ohne Vergrößerung des stufenlos variablen Getriebes 102 die Getriebespreizung erweitert und der Wirkungsgrad verbessert.
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Im stufenlos variablen Getriebe 102 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann das Umkehrschaltelement 2SR paarweise mit einem von dem Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement 2S1 und dem Hochgeschwindigkeits-Schaltelement 2S2 arbeiten, indem sie durch eine selektive Rutschkupplung betätigt werden.
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Durch diesen Aufbau wird das stufenlos variable Getriebe 102 verkleinert, weil keine hydraulischen Kupplungen sondern die kleinere und einfachere selektive Rutschkupplung den Schaltvorgang des Niedriggeschwindigkeits-Schaltelements 2S1 und des Hochgeschwindigkeits-Schaltelements 2S2 ausführt.
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Im stufenlos variablen Getriebe 102 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Variator 10 ein Toroidvariator, dessen Antriebs- und Abtriebswellen koaxial sind.
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Gemäß diesem Aufbau ist das stufenlos variable Getriebe 102 kleiner, weil ein ein Toroidvariator als Variator 10 verwendet wird, dessen Antriebs- und Abtriebswellen koaxial sind, und die Antriebs- und Abtriebswellen 3 und 4 auf einer Seite des Variators 10 angeordnet sind.
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Wenn außerdem im stufenlos variablen Getriebe 102 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Wechsel von einem Leistungsübertragungsweg über das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 231 zu dem Leistungsübertragungsweg über das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 232 angefordert wird, werden das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement 2S1 und das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement 2S2 derart betätigt, dass nach Ende eines Zeitraums, in dem sowohl das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 231 als auch das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 232 eingekuppelt sind, nur eines von dem angetriebenen Niedriggeschwindigkeitszahnrad 231 und dem angetriebenen Hochgeschwindigkeitszahnrad 232 in Eingriff gelassen wird.
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Im stufenlos variablen Getriebe 102 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erlaubt dieser Aufbau eine reibungslose Schaltung ohne Schaltschlag und Drehmomentverluste, weil nur eines von dem angetriebenen Niedriggeschwindigkeitszahnrad 231 und dem angetriebenen Hochgeschwindigkeitszahnrad 232 nach dem Ende des Zeitraums, in dem sowohl das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 231 als auch das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 232 zum Wechsel zwischen dem Niedriggeschwindigkeitsmodus und dem Hochgeschwindigkeitsmodus eingekuppelt sind, in Eingriff gelassen wird.
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(DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM) In der Folge wird eine dritte Ausführungsform eines stufenlos variablen Getriebes beschrieben. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass das stufenlos variable Getriebe in einem Fahrzeug mit Frontmotor und Hinterradantrieb (FH) eingebaut ist. In der Beschreibung der zweiten Ausführungsform werden die der ersten und dritten Ausführungsform gemeinsamen Bestandteile anhand derselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Bezugsnehmend auf die 7 weist das Kraftfahrzeug 100 einen FH-Aufbau auf, in dem ein Motor 105 und ein stufenlos variables Getriebe 103 im vorderen Teil des Fahrzeugs und ein rechtes und ein linkes Antriebsrad 106R und 106L im hinteren Teil angeordnet sind. Somit treibt im Fahrzeug 100, der im vorderen Teil angeordnete Motor 105 die Hinterräder 106R und 106L an.
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In der dritten Ausführungsform weist das Fahrzeug 100 ein stufenlos variables Getriebe 103 auf, das vom in der ersten Ausführungsform verwendeten stufenlos variablen Getriebe 101 unterschiedlich ist. Das stufenlos variable Getriebe 103 umfasst einen Variator 10, der eine Antriebswelle 3 und eine Abtriebswelle 4 aufweist. Außerdem umfasst das stufenlos variable Getriebe 103 ein Planetengetriebe 20, eine Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 330, eine Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 340 und ein Nebenantriebselement, in der Form eines angetriebenen Zahnrads 351, das drehbar an einer Antriebswelle 107 befestigt ist.
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Das Planetengetriebe 20 umfasst einen Planetenträger 23, eine Mehrzahl von Umlaufrädern 22, ein Sonnenrad 21, und ein Hohlrad 26. Die Umlaufräder 22, die mit dem Sonnenrad 21 und einer inneren Verzahnung 24 des Hohlrads 26 in Eingriff stehen, sind drehbar am Planetenträger 23 gelagert. Ein zweites Abtriebsrad 25 ist mit dem Hohlrad 26 fest verkoppelt. In dieser Ausführungsform ist das zweite Abtriebsrad 25 als eine Außenverzahnung des Hohlrads 26 ausgebildet.
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Der Planetenträger 23 ist mit der Antriebswelle 3 antriebsverbunden. Das Sonnenrad 21 ist mit der Abtriebswelle 4 antriebsverbunden. Die Abtriebswelle 4 ist koaxial mit der Antriebswelle 3 ausgebildet und ein erstes Abtriebsrad 5 ist mit der Abtriebswelle 4 fest verkoppelt.
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Der Variator 10, die Antriebswelle 3 und die Abtriebswelle 4 sind koaxial, so dass sich die Antriebswelle 3 von der Antriebsscheibe 11 und die Abtriebswelle von der Abtriebsscheibe 12 in dieselbe Richtung erstrecken. Das Planetengetriebe 20 ist mit der Antriebswelle 3 und der Abtriebswelle 4 koaxial.
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Die Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 330 stützt ein angetriebenes Niedriggeschwindigkeitszahnrad 331, ein Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 332 und ein Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement 3S1. Das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 331 läuft relativ zur Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 330 leer und steht mit dem ersten Abtriebsrad 5 in Eingriff. Das Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 332 ist mit der Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 30 einstückig drehbar. Durch die Betätigung des Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement 3S1 wird ein Eingriffszustand, in dem das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 331 an der Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 330 drehbar befestigt ist, oder ein ausgekuppelter Zustand bereitgestellt, in dem das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 331 relativ zur Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 330 leer laufen kann.
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Die Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 340 stützt das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 341, ein angetriebenes Umkehrrad 342, ein Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 343, ein Hochgeschwindigkeits-Schaltelement 3S2 und ein Umkehrschaltelement 3SR. Das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 341 läuft relativ zur Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 340 leer und steht mit dem zweiten Abtriebsrad 25 in Eingriff. Das angetriebene Umkehrrad 342 läuft relativ zur Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 340 leer und steht mit dem angetriebenen Niedriggeschwindigkeitszahnrad 331 in Eingriff. Das Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 343 ist mit der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 340 einstückig drehbar.
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Durch die Betätigung des Hochgeschwindigkeits-Schaltelements 3S2 wird ein Eingriffszustand, in dem das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 341 an der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 340 drehbar befestigt ist, oder ein ausgekuppelter Zustand bereitgestellt, in dem das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 341 relativ zur Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 340 leer laufen kann. Durch die Betätigung des Umkehrschaltelements 3SR wird ein Eingriffszustand, in dem das angetriebene Umkehrrad 342 an der Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 340 drehbar befestigt ist oder ein ausgekuppelter Zustand bereitgestellt, in dem das angetriebene Umkehrrad 342 relativ zur Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 340 leer laufen kann.
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Das Fahrzeug 100 umfasst die Antriebswelle 107. Am einen Ende der Antriebswelle 107 ist das angetriebene Zahnrad 351 fest gelagert. Das angetriebene Zahnrad 351 steht mit dem Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 332 und dem Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 343 in Eingriff.
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Das Fahrzeug 100 umfasst ein mit dem stufenlos variablen Getriebe 103 verbundenes Differentialgetriebe 50. Die auf die Antriebswelle 107 übertragene Leistung wird durch das Differentialgetriebe 50 auf das rechte und linke Antriebsrad 106R und 106L verteilt.
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In dem stufenlos variablen Getriebe 103 wird Leistung vom Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 332 oder vom Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 343 entnommen und auf das Nebenantriebselement in der Form des angetriebenen Zahnrads 351 übertragen, indem das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement 3S1 das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement 3S2 und das Umkehrschaltelement 3SR betätigt werden.
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Durch diesen Aufbau wird der Wirkungsgrad des stufenlos variablen Getriebes 103 verbessert, weil die vom Übersetzungsverhältnis des Variators 10 abhängige Leistungsabgabe vom Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 332 entnommen werden kann und die Leistungsabgabe, die sich in Abhängigkeit des Übersetzungsverhältnisses des Variators 10 aus dem Leistungskreislauf im Planetengetriebe 20 ergibt, vom Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 343 entnommen werden kann.
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Außerdem wird die Getriebespreizung des stufenlos variablen Getriebes 103 erweitert, indem die Leistung wahlweise vom Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad 332 oder vom Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad 343 entnommen wird.
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Außerdem ist eine Vergrößerung des stufenlos variablen Getriebes 103 vermeidbar, weil die Gesamtlänge des Getriebes 103 im Vergleich zu einem Fall, in dem die Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 330 und die Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 340 auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, verkürzt wird, indem die Leistungsabgabe des Variators 10 auf die Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle 330 und die Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle 340, die parallel zueinander angeordnet sind, verteilt wird.
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Infolgedessen werden ohne Vergrößerung des stufenlos variablen Getriebes 103 die Getriebespreizung erweitert und der Wirkungsgrad verbessert.
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In der vorliegenden Ausführungsform des stufenlos variablen Getriebes 103 arbeitet das Umkehrschaltelement 3SR mit dem Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement 3S1 oder mit dem Hochgeschwindigkeits-Schaltelement 3S2 paarweise zusammen, indem sie durch eine selektive Rutschkupplung betätigt werden.
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In diesem Aufbau ist das stufenlos variable Getriebe 103 kleiner, weil keine hydraulischen Kupplungen sondern die kleinere und einfachere selektive Rutschkupplung den Schaltvorgang des Niedriggeschwindigkeits-Schaltelements 3S1 und des Hochgeschwindigkeits-Schaltelements 3S2 durchführt.
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Im stufenlos variablen Getriebe 103 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Variator 10 ein Toroidvariator dessen Antriebs- und Abtriebswellen koaxial sind.
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Gemäß diesem Aufbau ist das stufenlos variable Getriebe 103 kleiner, weil als Variator 10 ein Toroidvariator verwendet wird, dessen Antriebs- und Abtriebswellen koaxial sind, und die Antriebs- und Abtriebswellen 3 und 4 auf einer Seite des Variators 10 angeordnet sind.
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Wenn außerdem im stufenlos variablen Getriebe 103 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Wechsel von einem Leistungsübertragungsweg über das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 331 zu dem Leistungsübertragungsweg über das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 341 angefordert wird, werden das Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement 3S1 und das Hochgeschwindigkeits-Schaltelement 3S2 derart betätigt, dass nach Ende eines Zeitraums, in dem sowohl das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 331 als auch das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 341 eingekuppelt sind, nur eines von dem angetriebenen Niedriggeschwindigkeitszahnrad 331 und dem angetriebenen Hochgeschwindigkeitszahnrad 341 in Eingriff gelassen wird.
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Im stufenlos variablen Getriebe 103 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erlaubt dieser Aufbau eine reibungslose Schaltung ohne Schaltschlag und Drehmomentverluste, weil nur eines von dem angetriebenen Niedriggeschwindigkeitszahnrad 331 und dem angetriebenen Hochgeschwindigkeitszahnrad 341 nach dem Ende des Zeitraums, in dem sowohl das angetriebene Niedriggeschwindigkeitszahnrad 331 als auch das angetriebene Hochgeschwindigkeitszahnrad 341 zum Wechsel zwischen dem Niedriggeschwindigkeitsmodus und dem Hochgeschwindigkeitsmodus eingekuppelt sind, in Eingriff gelassen wird.
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[Liste der Bezugszeichen]
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- 1 ... Kurbelwelle; 3 ... Antriebswelle; 4 ... Abtriebswelle; 5 ... erstes Abtriebsrad; 10 ... Variator; 20 ... Planetengetriebe; 21 ... Sonnenrad; 22 ... Umlaufräder; 23 ... Planetenträger; 24 ... Hohlrad-Innenverzahnung; 25 ... zweites Abtriebsrad; 26 ... Hohlrad; 30, 330 ... Niedriggeschwindigkeits-Vorgelegewelle; 31, 231, 331 ... angetriebenes Niedriggeschwindigkeitszahnrad; 32, 332 ... Niedriggeschwindigkeits-Abtriebsrad; 40, 340 ... Hochgeschwindigkeits-Vorgelegewelle; 41, 232, 341 ... angetriebenes Hochgeschwindigkeitszahnrad; 42, 233, 342 ... angetriebenes Umkehrrad; 43, 343 ... Hochgeschwindigkeits-Abtriebsrad; 50 ... Differentialgetriebe (Nebenantriebselement); 51 ... letztes angetriebenes Zahnrad (Nebenantriebselement); 52 ... Differentialgehäuse; 70 ... Rücklaufachse; 71 ... erstes Rücklaufrad; 72 ... zweites Rücklaufrad; 100 ... Kraftfahrzeug; 101, 102, 103 ... stufenlos variables Getriebe; 105 ... Motor (Antriebsquelle); 230 ... Vorgelegewelle; 234 ... Schaltungs-Abtriebsrad; 351 ... angetriebenes Zahnrad (Nebenantriebselement); S1, 2S1, 3S1 ... Niedriggeschwindigkeits-Schaltelement; S2, 2S2, 3S2 ... Hochgeschwindigkeits-Schaltelement; SR, 2SR, 3SR ... Umkehrschaltelement.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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