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Die Erfindung betrifft eine Kühl- und/oder Schmiervorrichtung für ein stufenlos verstellbares Umschlingungsgetriebe, mit mindestens einem Spritzkörper, der mindestens eine Spritzöffnung aufweist, aus der zur Kühlung und/oder Schmierung ein Kühl- und/oder Schmiermedium herausgespritzt wird. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Hydraulikanordnung für ein stufenlos verstellbares Umschlingungsgetriebe, mit mindestens einer Hydraulikdruckquelle, zum Beispiel einer elektromotorisch angetriebenen Fluidpumpe, zur Bereitstellung eines Arbeitsdrucks zur Anpressung oder Verstellung eines Variators des stufenlos verstellbaren Umschlingungsgetriebes, das einen ersten Scheibensatz und einen zweiten Scheibensatz umfasst, die zur Drehmomentübertragung durch ein Umschlingungsmittel miteinander verbunden sind, und mit einem Schmier- und/oder Kühlkreis. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines stufenlos verstellbaren Umschlingungsgetriebes mit einer derartigen Hydraulikanordnung.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 199 54 675 A1 ist ein kontinuierlich verstellbares Umschlingungsmittelgetriebe (CVT), insbesondere für ein Kraftfahrzeug bekannt, mit jeweils einem antriebsseitig mit einem Antriebselement und abtriebsseitig mit einer Antriebswelle für zumindest ein Antriebsrad in Verbindung stehenden Kegelscheibenpaar zur Verspannung eines die beiden Kegelscheibenpaare antriebsmäßig verbindenden, endlosen Umschlingungsmittels, wobei jeweils zumindest eine Kegelscheibe eines Kegelscheibenpaars axial verschiebbar ist und zur Einstellung einer Übersetzung und/oder Übertragung eines Moments von jeweils zumindest einem hydraulischen Stellglied durch Zufuhr von Druckmedium mit Druck beaufschlagbar ist, wobei der Druck mittels zumindest eines zwischen der Druckversorgungseinrichtung und den Stellgliedern angeordneten Steuerventils geregelt wird und für nicht benötigtes hydraulisches Druckmedium Ableitungen vorgesehen sind, die in einem Druckmittelreservoir münden.
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Aufgabe der Erfindung ist, die Herstellkosten einer Kühl- und/oder Schmiervorrichtung für ein stufenlos verstellbares Umschlingungsgetriebe, mit mindestens einem Spritzkörper, der mindestens eine Spritzöffnung aufweist, aus der zur Kühlung und/oder Schmierung ein Kühl- und/oder Schmiermedium herausgespritzt wird, zu reduzieren.
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Die Aufgabe ist bei einer Kühl- und/oder Schmiervorrichtung für ein stufenlos verstellbares Umschlingungsgetriebe, mit mindestens einem Spritzkörper, der mindestens eine Spritzöffnung aufweist, aus der zur Kühlung und/oder Schmierung ein Kühl- und/oder Schmiermedium herausgespritzt wird, dadurch gelöst, dass in dem Spritzkörper ein Ausweichkolben hin und her bewegbar ist, um eine Kaskadenventilfunktion darzustellen. Zur Scheibensatzkühlung von stufenlos verstellbaren Umschlingungsgetrieben, insbesondere CVT-Getrieben, sind verschiedene Maßnahmen denkbar. Es ist zum Beispiel möglich, einen Querschnitt von Spritzblenden für die Scheibensatzkühlung druckabhängig zu verändern, um verschieden große Volumenströme bei moderaten Drücken abzudecken. Die Umsetzung mit mindestens zwei getrennten Spritzrohren für verschieden große Bohrungen und zugeordneten Ventilen ist teuer und aufwendig. Es ist auch möglich, Scheibensatzkühlblenden in Röhrchen vorzusehen, die achsparallel neben dem CVT-Variator in einem Getriebegehäuse angebracht sind, so dass das aus den Blenden austretende Medium, insbesondere Öl, die Laufflächen der Scheibensätze benetzt. Mit der beanspruchten Kühl- und/oder Schmiervorrichtung wird mit geringem Aufwand ein druckabhängiges Öffnen unterschiedlich großer Spritzdüsen ermöglicht.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühl- und/oder Schmiervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzkörper mindestens zwei Spritzöffnungen aufweist, die in Bewegungsrichtung des Ausweichkolbens voneinander beabstandet sind. Der Spritzkörper kann zwei oder mehr gleich große oder unterschiedlich große Spritzöffnungen aufweisen, um auf einfache Art und Weise unterschiedlich große Spritzdüsen darzustellen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühl- und/oder Schmiervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ausweichkolben auf einer Vorderseite mit einem Kühlöldruck beaufschlagt ist. Der Kühlöldruck wird in einem Hydrauliksystem des stufenlos verstellbaren Umschlingungsgetriebes zum Beispiel mit einer geeigneten Hydraulikpumpe bereitgestellt, die auch als Kühlölpumpe bezeichnet wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühl- und/oder Schmiervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ausweichkolben auf einer Rückseite mit einem Umgebungsdruck beaufschlagt ist. Durch eine Druckdifferenz zwischen dem Kühlöldruck und dem Umgebungsdruck kann der Ausweichkolben in dem Spritzkörper bewegt werden, um die Kaskadenventilfunktion darzustellen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühl- und/oder Schmiervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rückseite des Ausweichkolbens eine Federeinrichtung angeordnet ist. So kann der Ausweichkolben druckabhängig gegen die Federeinrichtung bewegt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühl- und/oder Schmiervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung so ausgeführt und ausgelegt ist, dass der Ausweichkolben druckabhängig aus einer Ruhelage gegen eine Federkraft der Federeinrichtung auswandert und dabei mit seiner Vorderkante mindestens eine Spritzöffnung freigibt, die in der Ruhelage durch den Ausweichkolben versperrt ist. So werden durch den Ausweichkolben vorteilhaft nacheinander zwei oder mehr gleich große oder unterschiedlich große Spritzöffnungen freigegeben.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühl- und/oder Schmiervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzkörper zur Darstellung einer Spritzdüse als Spritzröhrchen ausgeführt ist. Das Spritzröhrchen kann aus Metall oder Kunststoff gebildet sein. Die Spritzöffnungen in dem Spritzröhrchen können erodiert, gebohrt oder gelasert sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühl- und/oder Schmiervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung in dem Spritzröhrchen an mindestens einem Vorsprung abgestützt ist. Der Vorsprung in dem Spritzröhrchen kann zum Beispiel durch Umformen, insbesondere durch Bördeln oder Prägen, fertigungstechnisch realisiert werden, wenn das Spritzröhrchen als Metallröhrchen ausgeführt ist. In einem Spritzröhrchen aus einem Kunststoffmaterial kann der mindestens eine Vorsprung durch Urformen in einem Spritzgusswerkzeug realisiert werden. Der Vorsprung ist zum Beispiel als innen umlaufender Wulst oder als innen umlaufende Sicke ausgeführt.
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Bei einer Hydraulikanordnung für ein stufenlos verstellbares Umschlingungsgetriebe, mit mindestens einer Hydraulikdruckquelle, zum Beispiel einer elektromotorisch angetriebenen Fluidpumpe, zur Bereitstellung eines Arbeitsdrucks zur Anpressung oder Verstellung eines Variators des stufenlos verstellbaren Umschlingungsgetriebes, das einen ersten Scheibensatz und einen zweiten Scheibensatz umfasst, die zur Drehmomentübertragung durch ein Umschlingungsmittel miteinander verbunden sind, und mit einem Schmier- und/oder Kühlkreis, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass in dem Schmier- und/oder Kühlkreis eine vorab beschriebene Kühl- und/oder Schmiervorrichtung angeordnet ist.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein stufenlos verstellbares Umschlingungsgetriebe mit einer derartigen Hydraulikanordnung beziehungsweise mit mindestens einer vorab beschriebenen Kühl- und/oder Schmiervorrichtung.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Betreiben eines stufenlos verstellbaren Umschlingungsgetriebes mit einer vorab beschriebenen Hydraulikanordnung.
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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. Es zeigen:
- 1 eine Fluidanordnung, insbesondere Hydraulikanordnung, für ein stufenlos verstellbares Umschlingungsgetriebe mit einem Kühlkreis; und
- 2 eine Kühl- und/oder Schmiervorrichtung für den Kühlkreis der in 1 dargestellten Fluidanordnung, insbesondere Hydraulikanordnung, im Längsschnitt.
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In 1 ist eine Fluidanordnung 1 mit einem Umschlingungsgetriebe dargestellt. Das Umschlingungsgetriebe 2 umfasst einen Variator 3, dessen Anpressung über eine durch einen Elektromotor 4 angetriebene erste Fluidpumpe 11 bereitgestellt wird. Eine Verstellung des Variators 3 erfolgt über eine durch einen Elektromotor 5 angetriebene zweite Fluidpumpe 12.
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Zur Versorgung von fluidischen Verbrauchern 8, 9 ist in der Fluidanordnung 1 eine durch einen Elektromotor 6 angetriebene dritte Fluidpumpe 13 vorgesehen. Mit der dritten Fluidpumpe 13 kann vorteilhaft mit geringem technischen Aufwand ein von den Verbrauchern 8, 9 benötigter Volumenstrom und/oder Fluiddruck bereitgestellt werden.
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Der fluidische Verbraucher 8 umfasst ein Anfahrelement 15. Das Anfahrelement 15 ist fluidisch unter Zwischenschaltung eines Vorspannventils 17, das auch als Druckbegrenzungsventil bezeichnet wird, und eines Wärmetauschers 16 mit einem Fluidreservoir 7 verbunden. Eine Niederdruckseite der dritten Fluidpumpe 13 steht ebenfalls mit dem Fluidreservoir 7 in Verbindung.
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Die dritte Fluidpumpe fördert Fluid aus dem Fluidreservoir 7 zu einer Verzweigung 19. Die erste Fluidpumpe 11 ist zwischen der Verzweigung 19 und einer Verzweigung 18 angeordnet.
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Die Verzweigung 18 ist zwischen den beiden Fluidpumpen 11 und 12 angeordnet. Von der Verzweigung 18 erstreckt sich eine Fluidleitung zu einem in 1 unteren Scheibensatz. Ein Ausgang der zweiten Fluidpumpe 12 steht über eine Fluidleitung mit einem in 1 oberen Scheibensatz des Umschlingungsgetriebes 2 in Verbindung.
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Die beiden Fluidpumpen 11 und 12 sind als Reversierpumpen ausgeführt, das heißt, die Fluidpumpen 11 und 12 können in beiden Richtungen, also in 1 von oben nach unten und von unten nach oben Fluid fördern. Die dritte Fluidpumpe 13 fördert nur in einer Richtung, also von Fluidreservoir 7 zur Verzweigung 19. Ein Druckminderventil 20 ist zwischen dem Verbraucher 8 und der Verzweigung 18 angeordnet.
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Der fluidische Verbraucher 9 umfasst eine fluidische Variatorkühleinrichtung und/oder Variatorschmiereinrichtung mit zwei Düsensystemen 21, 22. Eine Verzweigung 23 ist zwischen der Verzweigung 19 und den beiden Düsensystemen 21, 22 angeordnet. Ein erstes Düsensystem 21 ist an die Verzweigung 23 angeschlossen. Ein Folgeventil 24 ist zwischen die Verzweigung 23 und ein zweites Düsensystem 22 geschaltet.
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Die Fluidanordnung 1 wird vorzugsweise mit einem Hydraulikmedium, wie Hydrauliköl, Kühlöl, Schmieröl oder Öl, betrieben, das in einem Hydraulikmediumreservoir 7 bereitgestellt wird. Dann kann die Fluidanordnung 1 auch als Hydraulikanordnung bezeichnet werden. Das stufenlos verstellbare Umschlingungsgetriebe 2 ist vorzugsweise als Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ausgeführt und wird auch als CVT-Getriebe bezeichnet. Das CVT-Getriebe umfasst den Variator 3 mit zwei durch ein Umschlingungsmittel miteinander verbundenen Scheibensätzen, die jeweils eine Festscheibe und eine Wegscheibe umfassen, die durch Aufbringung einer Axialkraft in einem Schiebesitz in axialer Richtung auf einer Variatorwelle bewegbar ist, um eine ausreichende Anpressung zwischen den Scheibensätzen und dem Umschlingungsmittel sicherzustellen. Die dem Wort Getriebe vorangestellten Großbuchstaben CVT stehen für die englischen Begriffe Continuously Variable Transmission. Die beiden Scheibensätze des Variators sind zur Drehmomentübertragung durch ein Zugmittel, wie eine Kette, miteinander koppelbar. Die Scheiben der Scheibensätze sind zum Beispiel als Kegelscheibenpaar ausgeführt. Der Abstand der Kegelscheiben des jeweiligen Scheibensatzes oder Kegelscheibenpaars ist veränderbar, um die Übersetzung des CVT-Getriebes stufenlos zu variieren. Die axiale Richtung wird durch eine Drehachse der jeweiligen Variatorwelle definiert. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse.
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Bei dem fluidischen Verbraucher 9 handelt es sich um einen Kühlkreis zum Kühlen und/oder Schmieren der Scheibensätze und/oder des Umschlingungsmittels des Umschlingungsgetriebes 2. Der Kühlkreis 9 ist vorteilhaft mit einer Kühl- und/oder Schmiervorrichtung 40 ausgestattet, die in 2 im Längsschnitt dargestellt ist.
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Die in 2 dargestellte Kühl- und/oder Schmiervorrichtung 40 umfasst zum Herausspritzen von Kühl- und/oder Schmiermedium, insbesondere von Kühlöl, insgesamt vier Spritzöffnungen 41 bis 44. Die Spritzöffnungen 41 bis 44 sind zum Beispiel als Bohrungen in einem Spritzkörper 45 ausgeführt. Bei den Bohrungen handelt es sich um Querbohrungen, die in einem Spritzröhrchen 46 vorgesehen sind, das den Spritzkörper 45 darstellt.
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In dem Spritzkörper 45 ist ein Ausweichkolben 47 entlang einer Bewegungsachse 54 hin und her bewegbar. Das Spiel zwischen dem Ausweichkolben 47 und dem Spritzkörper 45 ist in 2 vergrößert dargestellt. Der Ausweichkolben 47 ist auf einer Vorderseite 48 mit einem Kühlöldruck beaufschlagt, wie in 2 durch einen Pfeil 53 angedeutet ist. Auf seiner Rückseite 49 ist der Ausweichkolben 47 mit einem Umgebungsdruck beaufschlagt.
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Darüber hinaus ist auf der Rückseite 49 des Ausweichkolbens 47 eine Federeinrichtung 50 in dem Spritzkörper 45 angeordnet. Die Federeinrichtung 50 ist als Schraubendruckfeder 51 ausgeführt und mit ihrem dem Ausweichkolben 47 abgewandten Ende an einem Vorsprung 52 in dem Spritzröhrchen 46 abgestützt.
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In 2 befindet sich der Ausweichkolben 47 zum Beispiel in einer Ruhelage. In seiner Ruhelage sind die Spritzöffnungen 41, 42 in dem Spritzkörper 45 offen. Die in axialer Richtung von den Spritzöffnungen 41, 42 beabstandeten Spritzöffnungen 43, 44 sind in der dargestellten Ruhelage durch den Ausweichkolben 47 gesperrt oder geschlossen.
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Im Betrieb der in 1 dargestellten Hydraulikanordnung 1 weicht der Ausweichkolben 47 druckabhängig gegen die Federeinrichtung 50 aus seiner Ruhelage aus. Beim Auswandern des Ausweichkolbens 47 in 2 nach rechts gibt der Ausweichkolben 47 dann die Spritzöffnungen 43, 44 frei, so dass aus allen Spritzöffnungen 41 bis 44 Kühlöl herausgespritzt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fluidanordnung
- 2
- Umschlingungsgetriebe
- 3
- Variator
- 4
- Motor
- 5
- Motor
- 6
- Motor
- 7
- Fluidreservoir
- 8
- Verbraucher
- 9
- Verbraucher
- 11
- erste Fluidpumpe
- 12
- zweite Fluidpumpe
- 13
- dritte Fluidpumpe
- 15
- Anfahrelement
- 16
- Wärmetauscher
- 17
- Vorspannventil
- 18
- Verzweigung
- 19
- Verzweigung
- 20
- Druckminderventil
- 21
- Düsensystem
- 22
- Düsensystem
- 23
- Verzweigung
- 24
- Folgeventil
- 25
- Drehmomentwandler
- 40
- Kühl- und/oder Schmiervorrichtung
- 41
- Spritzöffnung
- 42
- Spritzöffnung
- 43
- Spritzöffnung
- 44
- Spritzöffnung
- 45
- Spritzkörper
- 46
- Spritzröhrchen
- 47
- Ausweichkolben
- 48
- Vorderseite
- 49
- Rückseite
- 50
- Federeinrichtung
- 51
- Schraubendruckfeder
- 52
- Vorsprung
- 53
- Pfeil
- 54
- Bewegungsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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