DE102018113206A1

DE102018113206A1 - Stufenloses automatikgetriebe

Info

Publication number: DE102018113206A1
Application number: DE102018113206.9A
Authority: DE
Inventors: Chengwu Duan; Farzad Samie; Jian Yao; Chi-Kuan Kao
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2018-12-06
Also published as: US20180347673A1; US10473195B2; CN108999939A

Abstract

Eine stufenlose Automatikgetriebe-(CVT)-Anordnung wird zum Übertragen eines Drehmoments von einer externen Energiequelle eingesetzt. Das CVT beinhaltet eine Antriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser und eine Abtriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser, die einen entsprechenden Einstellbereich aufweisen. Das CVT beinhaltet auch ein kontinuierliches drehmomentübertragenden Element, das sich zwischen der Antriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser und der Abtriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser erstreckt und dadurch die Antriebsriemenscheibe mit der Abtriebsriemenscheibe funktionsfähig verbindet. Das CVT beinhaltet zudem ein erstes elastisches Element mit einer ersten Nullsteifigkeit über den Einstellbereich der Antriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser, das konfiguriert ist, um eine erste konstante Federklemmkraft über die Antriebsriemenscheibe auf das kontinuierliche drehmomentübertragende Element aufzubringen. Darüber hinaus beinhaltet das CVT ein zweites elastisches Element mit einer zweiten Nullsteifigkeit über den Verstellbereich der Antriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser, das konfiguriert ist, um eine zweite konstante Federklemmkraft über die Abtriebsriemenscheibe auf das kontinuierliche drehmomentübertragende Element aufzubringen.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein stufenloses Automatikgetriebe (CVT) für ein Kraftfahrzeug.
Ein typisches modernes Kraftfahrzeug verwendet ein Getriebe, das es einer Kraftquelle, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor, ermöglicht, das Fahrzeug über einen breiten Fahrgeschwindigkeitsbereich mit der gewünschten Beschleunigung und Effizienz zu betreiben. Häufig sind derartige Getriebe automatisch oder selbstschaltend. Derartige Getriebe sind darauf ausgelegt, die Gänge automatisch zu wechseln, wenn sich das Fahrzeug mit unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten bewegt, sodass der Fahrzeugführer nicht mehr manuell schalten muss. Wie ein Schaltgetriebe ermöglicht ein Automatikgetriebe einem Verbrennungsmotor, der am besten geeignet zum Fahren mit einer hohen Drehzahl geeignet ist, eine Reihe von Drehzahl- und Drehmomentausgängen, die zum Führen des Fahrzeugs unter verschiedenen Bedingungen erforderlich sind. Ein Automatikgetriebe kann eine feste Anzahl von Übersetzungen bereitstellen oder als CVT konfiguriert sein, das sich stufenlos durch einen kontinuierlichen Bereich von effektiven Übersetzungen verändern kann.
Im Allgemeinen kann ein CVT durch eine unendliche Anzahl von effektiven Übersetzungen zwischen einer maximalen und einer minimalen Übersetzung wechseln. Ein typisches stufenloses Automatikgetriebe beinhaltet zwei verstellbare Riemenscheiben mit jeweils zwei Scheiben. Ein Riemen oder eine geeignete, endlos drehbare Vorrichtung, wie beispielsweise ein Endlosschleifenkabel oder eine Kette, läuft normalerweise zwischen den beiden Riemenscheiben, wobei die beiden Scheiben jeder der Riemenscheiben den Riemen dazwischen einschließen. Ein Reibungseingriff zwischen den Scheiben jeder Riemenscheibe und dem Riemen koppelt den Riemen mit jeder der Riemenscheiben zur Drehmomentübertragung von einer Riemenscheibe auf die andere. Eine der Riemenscheiben kann als Antriebsriemenscheibe fungieren, sodass die andere Riemenscheibe über den Riemen durch die Antriebsriemenscheibe angetrieben werden kann. Das Übersetzungsverhältnis ist das Verhältnis zwischen dem Drehmoment der Abtriebsriemenscheibe und dem Drehmoment der Antriebsriemenscheibe. Die Übersetzung kann durch Annäherung der beiden Scheiben von einer der Riemenscheiben aneinander und der beiden Scheiben der anderen Riemenscheibe weiter auseinander verändert werden, wodurch der Riemen auf der jeweiligen Riemenscheibe höher oder tiefer gefahren wird.
KURZDARSTELLUNG
Es wird eine stufenlose Automatikgetriebe-(CVT)-Anordnung zum Übertragen eines Drehmoments von einer externen Energiequelle offenbart. Das CVT beinhaltet eine Antriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser und eine Abtriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser, die jeweils einen Einstellbereich aufweisen. Das CVT beinhaltet auch ein kontinuierliches drehmomentübertragenden Element, das sich zwischen der Antriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser und der Abtriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser erstreckt und dadurch die Antriebsriemenscheibe mit der Abtriebsriemenscheibe funktionsfähig verbindet. Der CVT beinhaltet zudem ein erstes elastisches Element mit einer ersten Nullsteifigkeit oder Federrate über den Verstellbereich der Antriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser, das konfiguriert ist, um eine erste konstante Federklemmkraft über die Antriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser auf das kontinuierliche drehmomentübertragende Element auszuüben. Darüber hinaus beinhaltet das CVT ein zweites elastisches Element mit einer zweiten Nullsteifigkeit über den Verstellbereich der Antriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser, das konfiguriert ist, um eine zweite konstante Federklemmkraft über die Abtriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser auf das kontinuierliche drehmomentübertragende Element auszuüben.
Mindestens eines der ersten und zweiten elastischen Elemente kann als mindestens eine Tellerfeder ausgebildet sein.
Mindestens eine Tellerfeder kann mehrere Tellerfedern beinhalten, die in einem Stapel angeordnet sind.
Zwei benachbarte Tellerfedern im Stapel können nebeneinander und in Reihe angeordnet sein, beispielsweise in wechselnden Richtungen.
Die CVT-Anordnung kann zusätzlich einen Abstandhalter beinhalten, der zwischen den beiden benachbarten Tellerfedern angeordnet ist.
Jede der beiden benachbarten Tellerfedern kann durch einen Außendurchmesser und einen Innendurchmesser definiert werden. Der Abstandhalter kann anschließend konfiguriert werden, um die beiden benachbarten Tellerfedern an einem der jeweiligen Außendurchmesser und Innendurchmesser relativ zueinander zu führen.
Der Abstandhalter kann eine Rückhaltefunktion beinhalten, die konfiguriert ist, um die beiden benachbarten Tellerfedern an den jeweiligen Außen- oder Innendurchmessern einzurasten.
Das CVT kann zusätzlich ein Gehäuse für ein elastisches Eingangselement und ein Gehäuse für ein elastisches Ausgangselement beinhalten. Bei einer derartigen Konstruktion kann das erste elastische Element innerhalb des Gehäuses des elastischen Eingangselements angeordnet werden, während das zweite elastische Element innerhalb des Gehäuses des elastischen Ausgangselements angeordnet werden kann.
Das Gehäuse des elastischen Eingangselements und das Gehäuse des elastischen Ausgangselements können jeweils zum Führen des ersten elastischen Elements und des zweiten elastischen Elements konfiguriert werden.
Das CVT kann auch ein Eingangsstellglied beinhalten, das zum Erzeugen einer Eingangsstellkraftkraft und zum Festlegen des Einstellbereichs der Antriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser konfiguriert ist und deren Durchmesser variiert. Das CVT kann zusätzlich ein Ausgangsstellglied beinhalten, das zum Erzeugen einer Ausgangsstellkraft und zum Festlegen des Einstellbereichs der Abtriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser konfiguriert ist und deren Durchmesser variiert. In diesem Fall können die Eingangs- und Ausgangsstellglieder gemeinsam eine Position des kontinuierlichen drehmomentübertragenden Elements wählen.
Ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen CVT-Anordnung, die mit einer Energiequelle verbunden ist, wird ebenfalls offenbart.
Die vorstehend aufgeführten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform(en) und der/den besten Art(en) zur Umsetzung der beschriebenen Offenbarung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und hinzugefügten Ansprüchen ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das eine Energiequelle einsetzt, die über eine stufenlose Automatikgetriebe-(CVT)-Anordnung mit einer Antriebsachse gemäß der Offenbarung verbunden ist.
2 ist eine schematische teilweise Querschnittsdarstellung der in 1 dargestellten CVT-Anordnung mit ersten und zweiten elastischen Elementen, die jeweils zum Aufbringen einer ersten und zweiten konstanten Federklemmkraft auf ein kontinuierlich drehmomentübertragendes Element gemäß einer Ausführung konfiguriert sind; abgebildet im Untersteuerungsmodus.
3 ist eine schematische teilweise Querschnittsdarstellung der in 2 dargestellten multi-modalen CVT-Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform; abgebildet im Übersteuerungsmodus.
4 ist eine schematische teilweise Querschnittsdarstellung der ersten und zweiten elastischen Elemente mit benachbarten Tellerfedern, die in einem Reihen-/Parallelstapel angeordnet sind.
5 ist eine schematische teilweise Querschnittsdarstellung der ersten und zweiten elastischen Elemente mit einem Stapel benachbarter Tellerfedern, die in Reihe angeordnet sind und Abstandshalter zwischen zwei benachbarten Tellerfedern beinhalten.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen ähnliche Elemente durchgehend mit gleichen Ziffern gekennzeichnet sind, veranschaulicht 1 ein Kraftfahrzeug 10 mit einer Energiequelle 12, dargestellt als Verbrennungsmotor. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Energiequelle 12 jede geeignete Energiequelle sein kann, die konfiguriert ist, um ein Drehmoment der Energiequelle T_i zum Antreiben des Fahrzeugs 10 zu erzeugen, wie beispielsweise ein Verbrennungsmotor, ein Elektromotor-Generator, eine Brennstoffzelle oder eine Kombination derselben. Die Energiequelle 12 ist mit einer oder mehreren Antriebsachsen 14 funktionsfähig verbunden, die jeweils einen Satz Antriebsräder 16 beinhalten. Das Kraftfahrzeug 10 kann ein Nutzfahrzeug, ein Industriefahrzeug, ein Personenkraftwagen, ein Zug oder dergleichen sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Wie dargestellt, ist das Fahrzeug 10 im Allgemeinen entlang einer Fahrzeuglängsachse X angeordnet.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet auch eine stufenlose Automatikgetriebe-(CVT)-Anordnung 18, um die Energiequelle 12 mit der/den Antriebsachse(n) 14 funktionsfähig zu verbinden und das Drehmoment der Energiequelle T_i auf diese zu übertragen. Wie dargestellt, ist die Energiequelle im Fahrzeug 10 extern in Bezug auf die CVT-Anordnung 18 montiert, d. h. die CVT-Anordnung 18 kann mit der Energiequelle 12 funktionsfähig verbunden und entsprechend daran befestigt werden. Wie in den 2-3 dargestellt, ist das CVT 18 als Riemenscheibensystem mit variablem Durchmesser 20, auch als „Reeves-Antrieb“ bekannt, konfiguriert. Die CVT-Anordnung 18 beinhaltet ein Antriebselement der Baugruppe 18-1, das konfiguriert ist, um das Drehmoment der Energiequelle T_i aufzunehmen. Die CVT-Anordnung 18 beinhaltet auch ein Abtriebselement der Baugruppe 18-2. Das Abtriebselement der Baugruppe 18-2 ist konfiguriert, um ein Abtriebsdrehmoment T_o von der Baugruppe auf die Antriebsachse(n) 14 zu übertragen, beispielsweise durch eine Achsantriebsanordnung 35.
Wie dargestellt, beinhaltet das Riemenscheibensystem mit variablem Durchmesser 20 eine Antriebsriemenscheibe 24 mit variablem Durchmesser D_I und eine Abtriebsriemenscheibe 26 mit variablem Durchmesser Do. Jede Riemenscheibe 24 und 26 ist senkrecht zu ihrer jeweiligen Drehachse X1 und X2 aufgeteilt und über ein sich dazwischen erstreckendes kontinuierliches drehmomentübertragendes Element 28 funktionsfähig verbunden. Insbesondere kann das drehmomentübertragende Element 28 ein Riemen oder eine Kette mit einem V-förmigen Querschnitt sein. Jede der Antriebsriemenscheiben mit variablem Durchmesser 24 und die Abtriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser 26 beinhaltet einen entsprechenden Einstellbereich - einen Eingangsbereich R_I und einen Ausgangsbereich R_O - bezogen auf die jeweiligen Drehachsen X1 und X2.
Das Antriebselement 18-1 ist mit der Antriebsriemenscheibe 24 funktionsfähig verbunden. Spezifisch konfigurierte Stellglieder, ein Eingangsstellglied 30 und ein Ausgangsstellglied 32, können eingesetzt werden, um die Wirkdurchmesser der jeweiligen Antriebs- und Abtriebsriemenscheiben 24, 26 zu variieren. Das Eingangsstellglied 30 und der Ausgangsstellglied 32 können als jeweiliger Eingangs-Hydraulikkolben und Ausgangs-Hydraulikkolben konfiguriert werden, die jeweils von einer Fluidpumpe 34 (dargestellt in 2) oder von entsprechenden Eingangs- und Ausgangs-Elektromotoren (dargestellt in 3), die einen elektrischen Strom von einer Vorrichtung 36 erhalten, die zum Erzeugen und/oder Speichern von Energie, wie einem Generator oder einer Batterie, konfiguriert ist. Darüber hinaus können die jeweiligen Eingangs- und Ausgangsstellglieder 30, 32 zum Erzeugen der jeweiligen Eingangs- und Ausgangsstellkräfte F_I and F_O . eingesetzt werden, um die Wirkdurchmesser der jeweiligen Antriebs- und Abtriebsriemenscheiben 24, 26 zu variieren. Eine elektronische Steuerung 37 kann eingesetzt werden, um den Betrieb jeder einzelnen Fluidpumpe 34 und der durch die Vorrichtung 36 gespeisten Eingangs- und Ausgangselektromotoren zu regeln.
Die Antriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser 24 beinhaltet eine verstellbare, bewegliche erste Scheibe 24-1 und eine feststehende zweite Scheibe 24-2. In ähnlicher Weise beinhaltet die Antriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser 26 eine bewegliche erste Scheibe 26-1 und eine feststehende zweite Scheibe 26-2. Das heißt, obwohl jede der zweiten Scheiben 24-2 und 26-2 nicht zum Einstellen der jeweiligen Eingangs- und Ausgangsbereiche R_I , Ro konfiguriert ist, ist jede der ersten Scheiben 24-1 und 26-1 zum Vorspannen konfiguriert, um dadurch die Anwendung einer entsprechenden Klemmkraft entlang der jeweiligen Drehachsen X1 und X2 auf das drehmomentübertragende Element 28 zu erleichtern.
Das Drehzahlverhältnis der CVT 18 wird durch gleichzeitige Bewegung der jeweiligen Scheiben 24-1, 26-1 verändert, was die Wirkdurchmesser D_I und Do der Scheiben 24, 26 verändert. Wie vorstehend erwähnt, kann diese Bewegung der jeweiligen Scheiben 24-1, 26-1 durch die jeweiligen Ein- und Ausgangsstellglieder 30, 32 beeinträchtigt werden. Darüber hinaus kann das Eingangsstellglied 30 konfiguriert werden, um den Einstellbereich R_I der Antriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser 24 festzulegen und den Durchmesser D_I zu variieren. In ähnlicher Weise kann das Ausgangsstellglied 32 konfiguriert werden, um den Einstellbereich Ro der Abtriebsriemenscheibe mit variablem Durchmesser 26 festzulegen, um den Durchmesser Do zu variieren. Dementsprechend wählen die Eingangs- und Ausgangsstellglieder 30, 32 gemeinsam eine Position des kontinuierlichen drehmomentübertragenden Elements 28 in Bezug auf die Antriebs- und Abtriebsriemenscheiben 24, 26 und wählen dadurch das Übersetzungsverhältnis des CVT 18.
Um beispielsweise ein numerisch höheres Drehzahlverhältnis zu erzeugen, wird die erste Scheibe 24-1 gegenüber der zweiten Scheibe 24-2 der Antriebsriemenscheibe 24 weiter auseinander bewegt, während gleichzeitig die erste Scheibe 26-1 gegenüber der zweiten Scheibe 26-2 der Abtriebsriemenscheibe 26 näher zueinander bewegt wird. In diesem Fall bewirkt der V-förmige Querschnitt des drehmomentübertragenden Elements 28, dass das Element auf der Antriebsriemenscheibe 24 tiefer und auf der Abtriebsriemenscheibe 26 höher fährt. Demgegenüber, um ein numerisch niedrigeres Drehzahlverhältnis zu erzeugen, wird die erste Scheibe 24-1 gegenüber der zweiten Scheibe 24-2 der Antriebsriemenscheibe 24 näher zueinander bewegt, während gleichzeitig die erste Scheibe 26-1 gegenüber der zweiten Scheibe 26-2 der Abtriebsriemenscheibe 26 weiter auseinander bewegt wird. In diesem Fall bewirkt der V-förmige Querschnitt des drehmomentübertragenden Elements 28, dass das Element auf der Antriebsriemenscheibe 24 höher und auf der Abtriebsriemenscheibe 26 niedriger fährt.
Die CVT-Anordnung 18 beinhaltet auch ein erstes oder eingangselastisches Element 40 mit einer ersten Nullsteifigkeit oder Federrate K_I über den Einstellbereich R_I der Antriebsriemenscheibe 24. Das elastische Element 40 ist konfiguriert, um eine erste im Wesentlichen konstante Federklemmkraft F_c1 entlang der Drehachse X1 über die Antriebsriemenscheibe 24, insbesondere über die erste Scheibe 24-1, auf das kontinuierliche drehmomentübertragende Element 28 aufzubringen. Dementsprechend, obwohl die Federrate K_I nichtlinear sein kann und einige Variationen außerhalb des Einstellbereichs R_I der Antriebsriemenscheibe 24 aufweist, ist die Federrate K_I im Wesentlichen oder nahezu Null über die Unter- und Übersteuerungsdrehzahlverhältnisse der CVT-Anordnung 18. Die CVT-Anordnung 18 beinhaltet zusätzlich ein zweites oder ausgangselastisches Element 42 mit einer zweiten Nullsteifigkeit Ko über den Einstellbereich Ro der Abtriebsriemenscheibe 26. Das zweite elastische Element 42 ist konfiguriert, um eine zweite im Wesentlichen konstante Federklemmkraft F_CO entlang der Drehachse X2 über die Abtriebsriemenscheibe 26, insbesondere über die zweite Scheibe 26-2, auf das kontinuierliche drehmomentübertragende Element 28 aufzubringen. Ähnlich zur Federrate K_I , kann die Federrate Ko nichtlinear sein und kann einige Variationen außerhalb des Einstellbereichs Ko der Antriebsriemenscheibe 26 aufweisen, wobei die Federrate K_O im Wesentlichen oder nahezu Null über den Unter- und Übersteuerungsdrehzahlverhältnissen der CVT-Anordnung 18 ist.
Die ersten und zweiten im Wesentlichen konstanten Kräfte F_CI , F_CO , die von den jeweiligen ersten und zweiten elastischen Elementen 40, 42 erzeugt werden, werden als Vorspannkräfte eingesetzt, die zum Aufrechterhalten jeder spezifischen Position des durch die Eingangs- und Ausgangsstellglieder 30, 32 ausgewählten kontinuierlichen drehmomentübertragenden Elements 28 konfiguriert sind. Die ersten und zweiten im Wesentlichen konstanten Spannkräfte F_CI , Fco können auch in Verbindung mit anderen hydraulisch oder elektrisch erzeugten Spannkräften verwendet werden, um die gewünschten Positionen des kontinuierlichen drehmomentübertragenden Elements 28 beizubehalten.
Jedes der eingangselastischen Elemente 40 und das ausgangselastische Element 42 können als eine oder mehrere konische oder Tellerfedern konfiguriert werden, in den 2 und 3 als Federn 40-1 und 40-2 im eingangselastischen Element und Federn 42-1 und 42-2 im ausgangselastischen Element dargestellt. In einer Ausführungsform, wobei entweder das eingangselastische Element 40 oder das ausgangselastische Element 42 mehrere Tellerfedern beinhaltet, wie beispielsweise die entsprechenden Federn 40-1, 40-2 und 42-1, 42-2, können diese Tellerfedern benachbart zueinander in einem jeweiligen Federpaket 40A, 42A angeordnet sein. Wie in 2-5 dargestellt, können in einem derartigen Federpaket 40A oder 42A mindestens zwei benachbarte Tellerfedern, wie beispielsweise die Federn 40-1, 40-2 oder die Federn 42-1, 42-2, in Reihe und/oder parallel angeordnet werden.
Die Tellerfedern 40-1, 40-2 und 42-1, 42-2 können entweder in Reihe oder parallel gestapelt werden, um die Gesamtfederkonstante oder die Auslenkung des Stapels zu verändern. Das Stapeln der Federn 40-1, 40-2 und 42-1, 42-2 in die gleiche Richtung fügt die Federkonstante parallel hinzu, wodurch eine steifere Verbindung mit einer im Allgemeinen unveränderten Auslenkung erreicht wird. Auf der anderen Seite führt das Stapeln der Federn 40-1, 40-2 und 42-1, 42-2 in wechselnder Richtung zu einer Reihenschaltung der Federn, wodurch eine geringere Federkonstante und eine größere Auslenkung im Vergleich zur parallelen Anordnung entsteht. Durch das Mischen und Anpassen der Richtungen kann eine spezifische Federkonstante und Auslenkungskapazität erreicht werden. Wenn mehrere identische Tellerfedern parallel gestapelt werden (in die gleiche Richtung gerichtet), ist die Auslenkung im Allgemeinen gleich der einer Scheibe, während die resultierende Belastung gleich derjenigen einer einzelnen Feder mal der Anzahl der Federn im Stapel ist. Wenn hingegen mehrere Tellerfedern in Reihe gestapelt werden (in wechselnden Richtungen), ist die Auslenkung gleich der Auslenkung einer einzelnen Feder mal der Anzahl der Tellerfedern, während die resultierende Belastung gleich der einer Feder ist.
Dementsprechend sind, wie in den 2 und 3 dargestellt, in der Reihenschaltung der jeweiligen Federpakete 40A, 42A die benachbarten Tellerfedern 40-1, 40-2 oder 42-1, 42-2 abwechselnd angeordnet und kontaktieren direkt am jeweiligen Außendurchmesser OD, d. h. den entsprechenden Federn 40-1, 40-2, und am jeweiligen Innendurchmesser ID, d. h. den Federn 42-1, 42-2. Zusätzlich können in einer weiteren Ausführungsform der Federpakete 40A und 42A, wie in 4 dargestellt, mehrere benachbarte Tellerfedern in einem Reihen-/Parallelstapel 40B oder 42B angeordnet werden. Mehrere benachbarte Tellerfedern 40-1 oder 42-1 können parallel zueinander angeordnet werden, d. h. in gleicher Richtung, und mehrere benachbarte Tellerfedern 40-2 oder 42-2 können ebenfalls parallel zueinander angeordnet werden. Im gleichen Stapel 40A oder 42A kann der Satz von mehreren parallelen Federn 40-1 oder 42-1 dann in Reihe mit mehreren parallelen Federn 40-2 oder 42-2 angeordnet werden, sodass ein Satz von parallelen Federn in einer wechselnden Richtung in Bezug auf einen anderen Satz von parallelen Federn angeordnet ist.
Wie in 5 dargestellt, kann das eingangselastische Element 40 und/oder das ausgangselastische Element 42 zusätzlich einen oder mehrere Abstandhalter 44 beinhalten, die jeweils zwischen den beiden benachbarten Tellerfedern, beispielsweise zwischen der Feder 40-1 und Feder 40-2 und/oder zwischen der Feder 42-1 und der Feder 42-2, angeordnet sind. Wie dargestellt, ist jede der beiden benachbarten Tellerfedern 40-1, 40-2 und 42-1, 42-2 durch einen Außendurchmesser OD und einen Innendurchmesser ID definiert. Der Abstandhalter 44 kann konfiguriert werden, um die beiden benachbarten Tellerfedern 40-1, 40-2 oder 42-1, 42-2 in Bezug zueinander entweder am jeweiligen Außendurchmesser OD oder am jeweiligen Innendurchmesser ID zu führen. Dementsprechend können die benachbarten Tellerfedern 40-1, 40-2 oder 42-1, 42-2 bei einer derartigen Anordnung Kräfte über den jeweiligen Außendurchmesser OD oder Innendurchmesser ID übertragen. Der Abstandhalter 44 kann eine Rückhaltefunktion 46 beinhalten, die konfiguriert ist, um die beiden benachbarten Tellerfedern 40-1, 40-2 oder 42-1, 42-2 an den jeweiligen Außendurchmessern OD oder den jeweiligen Innendurchmessern ID einzurasten. Die Rückhaltefunktion 46 kann als Grat oder Schritt konfiguriert werden, wie in 5 dargestellt.
Wie in den 2 und 3 dargestellt, kann die CVT-Anordnung 18 zusätzlich ein Gehäuse für das elastisches Eingangselement 48 und ein Gehäuse für das elastisches Ausgangselement 50 beinhalten. Wie ebenfalls dargestellt, kann das elastische Element 40 innerhalb des Gehäuses des elastischen Eingangselements 48 angeordnet werden, während das zweite elastische Element 42 innerhalb des Gehäuses des elastischen Ausgangselements 50 angeordnet werden kann. Zusätzlich können, wie in den 2 und 5 dargestellt, das Gehäuse des elastischen Eingangselements 48 und das Gehäuse des elastischen Ausgangselements 50 jeweils zum Führen des ersten elastischen Elements 40 und des zweiten elastischen Elements 42 über eine ein Führungsmerkmal 52 konfiguriert werden. Das Führungsmerkmal 52 kann einstückig mit dem Gehäuse 48 oder als daran befestigtes Element ausgebildet sein.
Insgesamt ermöglichen die erste Federrate K_I des eingangselastischen Elements 40 und die zweite Nullsteifigkeit Ko des ausgangselastischen Elements 42 das Aufbringen der im Wesentlichen konstanten ersten und zweiten Federklemmkräfte F_CI , F_CO auf die jeweiligen Antriebs- und Abtriebsriemenscheiben 24, 26 über den gesamten Einstellbereich R_I und Ro. Umgekehrt können die im Wesentlichen konstanten Federklemmkräfte F_CI , F_CO eine Reduzierung der zugehörigen hydraulisch oder elektrisch erzeugten Klemmkräfte und damit die Verwendung einer reduzierten Leistungsaufnahme der Fluidpumpe 34 (dargestellt in 2) oder einer geringeren Stromaufnahme der jeweiligen Eingangs- und Ausgangselektromotor-Ausführungsformen (dargestellt in 3) der jeweiligen Eingangs- und Ausgangsstellglieder 30, 32 ermöglichen. Dementsprechend können die im Wesentlichen konstanten Federspannkräfte F_CI , Fco aufgrund einer derartigen Reduzierung der hydraulisch oder elektrisch erzeugten Spannkräfte einen erhöhten Wirkungsgrad in der CVT-Anordnung 18 sowohl numerisch höhere, d. h. Untersteuerungs-Drehzahlverhältnisse der CVT-Anordnung 18 als auch numerisch niedrigere, d. h. direkte und ÜbersteuerungsDrehzahlverhältnisse ermöglichen.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, während der Umfang der Offenbarung jedoch einzig und allein durch die Patentansprüche definiert wird. Während einige der besten Modi und weitere Ausführungsformen der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konzepte und Ausführungsformen zur Umsetzung der in den hinzugefügten Ansprüchen definierten Offenbarung. Darüber hinaus sollen die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen oder die Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen aufgefasst werden. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale mit einem oder einer Vielzahl von anderen gewünschten Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was andere Ausführungsformen zur Folge hat, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche.

Claims

Stufenlose Automatikgetriebe-(CVT)-Anordnung (18) zum Übertragen eines Drehmoments von einer externen Energiequelle (12), umfassend: eine Antriebsriemenscheibe (24) mit variablem Durchmesser (D_I) und einem Einstellbereich (R_I); eine Abtriebsriemenscheibe (26) mit variablem Durchmesser (D_O) und einem Einstellbereich (R_O); ein kontinuierliches drehmomentübertragendes Element (28), das sich zwischen der Antriebsriemenscheibe (24) mit variablem Durchmesser (D_I) und der Abtriebsriemenscheibe (26) mit variablem Durchmesser (D_O) erstreckt und dadurch die Antriebsriemenscheibe (24) mit der Abtriebsriemenscheibe (26) funktionsfähig verbindet; ein erstes elastisches Element (40) mit einer ersten Nullsteifigkeit (K_I) über den Einstellbereich (R_I) der Antriebsriemenscheibe (24) mit variablem Durchmesser (D_I), das konfiguriert ist, um eine erste konstante Federklemmkraft (F_CI) über die Antriebsriemenscheibe (24) mit variablem Durchmesser (D_I) auf das kontinuierliche drehmomentübertragende Element (28) auszuüben; und ein zweites elastisches Element (42) mit einer zweiten Nullsteifigkeit (K_O) über den Verstellbereich der Abtriebsriemenscheibe (26) mit variablem Durchmesser (D_O), das konfiguriert ist, um eine zweite konstante Federklemmkraft (F_CO) über die Abtriebsriemenscheibe (26) mit variablem Durchmesser (D_O) auf das kontinuierliche drehmomentübertragende Element (28) auszuüben.
CVT-Anordnung (18) nach Anspruch 1, worin mindestens eines der ersten (40) und zweiten elastischen Elemente (42) als mindestens eine Tellerfeder (40-1,40-2, 42-1, 42-2) ausgebildet ist.
CVT-Anordnung (18) nach Anspruch 2, worin die mindestens eine Tellerfeder (40-1, 40-2, 42-1, 42-2) mehrere in einem Stapel angeordnete Tellerfedern (40-1, 40-2, 42-1, 42-2) beinhaltet.
CVT-Anordnung (18) nach Anspruch 3, worin zwei der mehreren Tellerfedern (40-1, 40-2, 42-1, 42-2) im Stapel benachbart und in Reihe angeordnet sind.
CVT-Anordnung (18) nach Anspruch 4, weiterhin umfassend einen Abstandhalter (44), der zwischen den beiden benachbarten Tellerfedern (40-1,40-2, 42-1, 42-2) angeordnet ist.
CVT-Anordnung (18) nach Anspruch 5, worin jede der benachbarten Tellerfedern (40-1, 40-2, 42-1, 42-2) durch einen Außendurchmesser (OD) und einen Innendurchmesser (ID) definiert ist, und worin der Abstandhalter (44) so konfiguriert ist, dass er die beiden benachbarten Tellerfedern (40-1, 40-2, 42-1, 42-2) in Bezug zueinander an einem der jeweiligen Außendurchmesser (OD) und jeweiligen Innendurchmesser (ID) führt.
CVT-Anordnung (18) nach Anspruch 6, worin der Abstandhalter (44) eine Rückhaltefunktion aufweist, die konfiguriert ist, um die beiden benachbarten Tellerfedern (40-1, 40-2, 42-1, 42-2) am jeweiligen Außen- (OD) oder Innendurchmesser (ID) in Eingriff zu nehmen.
CVT-Anordnung (18) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend ein Gehäuse (48) des elastischen Eingangselements (40) und ein Gehäuse (50) des elastischen Ausgangselements (42), worin das erste elastische Element innerhalb des Gehäuses (48) des elastischen Eingangselements (40) angeordnet ist und das zweite elastische Element innerhalb des Gehäuses (50) des elastischen Ausgangselements (42) angeordnet ist.
CVT-Anordnung (18) nach Anspruch 8, worin das Gehäuse (48) des elastischen Eingangselements (40) und das Gehäuse (50) des elastischen Ausgangselements (42) jeweils zum Führen des ersten elastischen Elements (40) und des zweiten elastischen Elements (42) konfiguriert sind.
CVT-Anordnung (18) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein Eingangsstellglied (30), das konfiguriert ist, um den Einstellbereich (R_I) der Antriebsriemenscheibe (24) mit variablem Durchmesser (D_I) festzulegen und den Durchmesser (D_I) derselben zu variieren; und ein Ausgangsstellglied (32), das konfiguriert ist, um den Einstellbereich (R_O) der Abtriebsriemenscheibe (26) mit variablem Durchmesser (D_O) festzulegen und den Durchmesser (D_O) derselben zu variieren; worin die Eingangs- (30) und Ausgangsstellglieder (32) gemeinsam eine Position des kontinuierlichen drehmomentübertragenden Elements (28) wählen.