DE112021003558T5

DE112021003558T5 - Antriebsstrang für synchronen Übergang von IVT zu CVT

Info

Publication number: DE112021003558T5
Application number: DE112021003558.4T
Authority: DE
Inventors: Francois Messier; Jean-Robert Desmeules; Jean-François Dionne
Original assignee: Transmission CVT Corp Inc
Current assignee: Transmission CVT Corp Inc
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2021-06-29
Publication date: 2023-04-20
Also published as: WO2022000085A1; US20230341035A1

Abstract

Ein Antriebsstrang zur Verbindung zwischen dem Abtrieb einer Antriebsmaschine und einer Last wird hier beschrieben. Der Antriebsstrang umfasst ein stufenloses Getriebe, CVT, mit einem Antrieb, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist, und einem Abtrieb; eine Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung mit einem ersten und einem zweiten Antrieb und einem mit der Last verbindbaren Abtrieb; wobei der erste Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung über eine CVT-Kupplung mit dem Abtrieb des CVTs verbunden ist. Der Antriebsstrang umfasst auch eine Anordnung mit stufenlosem Getriebe, IVT-Getriebeanordnung, mit einem ersten Antrieb, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist, einem zweiten Antrieb, der mit dem Abtrieb des CVTs verbunden ist, und einem Abtrieb, der über eine IVT-Kupplung mit dem zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung verbunden ist; und eine Zwischenradanordnung, die den ersten und zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung miteinander verbindet.

Description

FELD
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Fahrzeugantriebsstränge. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Offenbarung einen Antriebsstrang, der mit einem stufenlosen Getriebe (engl. continously variable transmission, CVT) ausgestattet und so konfiguriert ist, dass ein synchroner Übergang von einem stufenlosen Getriebe, IVT (engl. infinitely variable transmission), zu CVT möglich ist.
HINTERGRUND
CVTs sind bekannte Übertragungsmechanismen, die eine unendliche Anzahl von Übersetzungsverhältnissen zwischen Ober- und Untergrenzen durchlaufen können. Die ebenfalls bekannten Toroidal-CVTs bestehen aus einer Anordnung von Scheiben und Rollen, die die Leistung zwischen den Scheiben übertragen, wobei eine Scheibe den Antrieb und die andere Scheibe den Abtrieb darstellt. Ein solches Getriebe kommt zum Einsatz, wenn die Übersetzungsverhältnisse fein eingestellt werden müssen, wobei die Mindestdrehzahl bei CVTs üblicherweise über Null liegt. Mit anderen Worten, es ist nicht möglich, eine Abtriebsdrehzahl von Null zu haben, wenn die Antriebsdrehzahl nicht auch Null ist, was in manchen Situationen ein Nachteil ist.
IVTs hingegen sind im Grunde genommen CVTs, die mit weiteren mechanischen Komponenten ausgestattet sind, oft einschließlich eines Planetengetriebes, das eine Abtriebsdrehzahl von Null ermöglicht. Ein Problem bei IVTs besteht darin, dass die Leistung darin zurückgeführt wird und dass sie daher oft überdimensioniert sein müssen, was die durch sie hindurchgehende Leistung betrifft.
Figurenliste
In den beigefügten Zeichnungen zeigen:

ein schematisches Blockdiagramm eines Antriebsstrangs, der für einen synchronen IVT-zu-CVT-Übergang gemäß einer ersten veranschaulichenden Ausführungsform konfiguriert ist, wobei der Antriebsstrang in einem neutralen Modus dargestellt ist;
ist ein schematisches Blockdiagramm des Antriebsstrangs von in einem IVT-Vorwärtsmodus;
ist ein schematisches Blockdiagramm des Antriebsstrangs von bei der Höchstdrehzahl des IVT-Vorwärtsmodus;
ist ein schematisches Blockdiagramm des Antriebsstrangs von während des Übergangs vom synchronen IVT zum CVT;
ist ein schematisches Blockdiagramm des Antriebsstrangs von bei maximaler Drehzahl des CVT-Vorwärtsmodus;
ist ein schematisches Blockdiagramm des Antriebsstrangs von in einem IVT-Rückwärtsmodus;
ist ein schematisches Blockdiagramm des Antriebsstrangs von bei der Höchstdrehzahl des IVT-Rückwärtsmodus;
ist ein schematisches Blockdiagramm des Antriebsstrangs von während des Übergangs vom synchronen IVT zum CVT;
ist ein schematisches Blockdiagramm des Antriebsstrangs von bei der Höchstdrehzahl des CVT-Vorwärtsmodus; und
ist ein schematisches Blockdiagramm eines Antriebsstrangs, der für einen synchronen IVT-zu-CVT-Übergang gemäß einer zweiten veranschaulichenden Ausführungsform konfiguriert ist, wobei der Antriebsstrang in einem neutralen Modus dargestellt ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ziel ist es, einen Antriebsstrang bereitzustellen, der für einen synchronen Übergang von IVT zu CVT ausgebildet ist.
Genauer gesagt, gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform ist ein Antriebsstrang zur Verbindung zwischen dem Abtrieb einer Antriebsmaschine und einer Last vorgesehen. Dabei umfasst der Antriebsstrang:

ein CVT-Getriebe mit einem Antrieb, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist, und einem Abtrieb;
eine Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung mit einem ersten und einem zweiten Antrieb und einem mit der Last verbindbaren Abtrieb; wobei der erste Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung über eine CVT-Kupplung mit dem Abtrieb des CVTs verbunden ist;
eine IVT-Getriebeanordnung mit einem ersten Antrieb, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist, einem zweiten Antrieb, der mit dem Abtrieb des CVTs verbunden ist, und einem Abtrieb, der mit dem zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung über eine IVT-Kupplung verbunden ist; und
eine Zwischenradanordnung, die den ersten und den zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung miteinander verbindet.

Gemäß einem anderen Aspekt wird ein Antriebsstrang zur Verbindung zwischen dem Abtrieb einer Antriebsmaschine und einer Last bereitgestellt, wobei der Antriebsstrang umfasst:

ein CVT-Getriebe mit einem Antrieb, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist, und einem Abtrieb;
eine Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung mit einem ersten und einem zweiten Antrieb und einem mit der Last verbindbaren Abtrieb; wobei der erste Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung über eine CVT-Kupplung mit dem Abtrieb des CVTs verbunden ist;
eine IVT-Getriebeanordnung mit einer Planetengetriebeanordnung, die mit einem Ringrad, einem Sonnenrad und Planetenrädern versehen ist, wobei die Planetenräder durch einen Träger miteinander verbunden sind; wobei das Ringrad einen ersten Antrieb definiert, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist, das Sonnenrad einen zweiten Antrieb definiert, der mit dem Abtrieb des CVTs verbunden ist, und der Träger einen Abtrieb definiert, der mit dem zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung über eine IVT-Kupplung verbunden ist.

Die Verwendung des Wortes „ein“ oder „eine“ in Verbindung mit dem Begriff „umfassend“ in den Ansprüchen und/oder der Beschreibung kann „eins“ bedeuten, steht aber auch im Einklang mit der Bedeutung von „ein/-e oder mehrere“, „mindestens ein/-e“ und „ein/-e oder mehr als ein/-e“. In ähnlicher Weise kann das Wort „ein anderes“ oder „eine andere“ mindestens ein zweites oder mehr bzw. mindestens eine zweite oder mehr bedeuten.
Wie in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet, sind die Wörter „umfassend“ (und jede Form von umfassend, wie „umfassen“ und „umfasst“), „einschließend“ (und jede Form von einschließend, wie „einschließen“ und „schließt ein“), „aufweisend“ (und jede Form von aufweisend, wie „aufweisen“ und „aufweist“) oder „enthaltend“ (und jede Form von enthaltend, wie „enthalten“ und „enthält“) nicht abschließend oder offen und schließen zusätzliche, nicht aufgeführte Elemente oder Verfahrensschritte nicht aus.
Der Begriff „ungefähr“ wird verwendet, um darauf hinzuweisen, dass ein Wert eine inhärente Fehlervariation für das Gerät oder die Methode, die zur Bestimmung des Wertes verwendet wird, beinhaltet.
Es ist zu beachten, dass der Ausdruck „Antriebsmaschine“ hier und in den beigefügten Ansprüchen als Verbrennungsmotor, Turbinenmotor oder jedes andere Element oder jede andere Anordnung zur mechanischen Energieerzeugung zu verstehen ist.
Es ist zu beachten, dass der Ausdruck „CVT“, der für Continuously Variable Transmission (stufenloses Getriebe) steht, hier und in den beigefügten Ansprüchen als jede Art von stufenlosem Getriebe zu verstehen ist, einschließlich u. a. Doppelhohlraum-Volltoroid-CVT, Halbtoroid-CVT, Einhohlraum-Toroid-CVT, CVT mit variablem Durchmesser, Magnet-CVT, Ratschen-CVT, hydrostatisches CVT, Kegel-CVT und Planeten-CVT.
Es ist zu beachten, dass der Ausdruck „Schnellgangübersetzung“ (engl. overdrive), wenn er im Zusammenhang mit einem CVT verwendet wird, hier und in den beigefügten Ansprüchen als ein Zustand zu verstehen ist, bei dem das CVT-Verhältnis so ist, dass die CVT-Abtriebsdrehzahl höher ist als die CVT-Antriebsdrehzahl. Das CVT-Verhältnis (von Abtriebsdrehzahl zu Antriebsdrehzahl) ist also größer als eins zu eins (1:1).
Es ist zu beachten, dass der Ausdruck „Anfahrübersetzung“ (engl. underdrive), wenn er im Zusammenhang mit einem CVT-Getriebe verwendet wird, hier und in den beigefügten Ansprüchen als ein Zustand zu verstehen ist, bei dem das CVT-Verhältnis so ist, dass die CVT-Abtriebsdrehzahl niedriger ist als die CVT-Antriebsdrehzahl. Das CVT-Verhältnis (von Abtriebsdrehzahl zu Antriebsdrehzahl) ist daher kleiner als eins zu eins (1:1).
Es wird auch darauf hingewiesen, dass die Ausdrücke „feste Scheibe“, wenn sie hier und in den beigefügten Ansprüchen im Zusammenhang mit der Kupplungstechnik verwendet werden, als jedes Element oder jede Gruppe von Elementen angesehen werden können, die ein Kupplungsantriebselement bilden. In ähnlicher Weise können die Ausdrücke „bewegliche Scheibe“, wenn sie hier und in den beigefügten Ansprüchen im Zusammenhang mit der Kupplungstechnik verwendet werden, als jedes Element oder jede Gruppe von Elementen angesehen werden, die ein von einer Kupplung angetriebenes Element bilden.
Es ist zu beachten, dass der Begriff „Antriebsstrang“, der hier und in den beigefügten Ansprüchen verwendet wird, als der zwischengeschaltete Mechanismus zu verstehen ist, durch den die Leistung von einer Antriebsmaschine auf einen Endantrieb übertragen wird, sowie als dieser Mechanismus plus die Antriebsmaschine.
Die Ausdrücke „verbunden“ und „gekoppelt“ sind austauschbar und sollten hier und in den beigefügten Ansprüchen weit ausgelegt werden, so dass sie jede kooperative oder passive Verbindung zwischen mechanischen Teilen oder Komponenten umfassen. Beispielsweise können solche Teile durch direkte Kopplung oder Verbindung zusammengebaut werden oder indirekt über weitere Teile gekoppelt oder verbunden werden. Die Kopplung und Verbindung kann auch aus der Ferne erfolgen, z. B. durch ein Magnetfeld oder auf andere Weise.
Der Ausdruck „Antrieb“ (engl. input) sollte hier und in den beigefügten Ansprüchen ohne Bezugnahme auf ein bestimmtes Bauteil wie eine Welle so ausgelegt werden, dass er jedes bewegliche Teil eines Objekts, einer Anordnung, eines Systems oder eines Mechanismus umfasst, das dazu dient, eine mechanische Arbeit von demselben oder von einer anderen Anordnung, einem anderen System oder einem anderen Mechanismus aufzunehmen. In ähnlicher Weise sollte der Ausdruck „Abtrieb“ (engl. output) so ausgelegt werden, dass er ein ähnliches Teil umfasst, das zur Übertragung einer mechanischen Arbeit verwendet wird.
Der Begriff „Übersetzungsverhältnis“ ist hier und in den beigefügten Ansprüchen weit auszulegen und bezeichnet das Verhältnis zwischen der Drehzahl am Antrieb einer Maschine, eines Systems oder einer Anordnung und der Drehzahl am Abtrieb.
Andere Objekte, Vorteile und Merkmale des Antriebsstrangs, der für den synchronen Übergang von IVT zu CVT ausgebildet ist, werden beim Lesen der folgenden nicht einschränkenden Beschreibung von sich darauf beziehenden, veranschaulichenden Ausführungsformen, die nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen dargelegt sind, deutlicher.
Allgemein gesagt, beschreibt eine veranschaulichende Ausführungsform einen Antriebsstrang, der für einen synchronen Übergang vom IVT zum CVT ausgebildet ist, bei dem die Verbindung des CVTs mit einer IVT-Getriebeanordnung so beschaffen ist, dass sich das CVT in einer Anfahrübersetzungsposition befindet, wenn sich der Antriebsstrang im IVT-Modus befindet und seine höchste Drehzahl erreicht hat. Dementsprechend kann das CVT-Getriebe seine Anfahrübersetzungsposition beibehalten, während der Übergang vom IVT-Modus in den CVT-Modus vollzogen wird. Dies bedeutet, dass es während dieses Übergangs nur eine minimale Drehzahlsabweichung gibt, was zu einem sanfteren und schnelleren Wechsel vom IVT zum CVT führt. Darüber hinaus ermöglicht die Konfiguration des Antriebsstrangs mit einer Zwischenradanordnung, dass der synchrone Übergang vom IVT zum CVT entweder vorwärts oder rückwärts erfolgen kann, wie im Folgenden beschrieben wird.
In der beigefügten Zeichnungen wird nun ein Antriebsstrang 10 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben.
Der Antriebsstrang 10 umfasst eine Antriebsmaschine in Form eines Verbrennungsmotors (engl. ICE) 12 mit einer Abtriebswelle 14 und einem schematisch dargestellten Doppelkavitäten-Gleichlaufgetriebe 16 mit zwei miteinander verbundenen Antriebsscheiben 18 und 20, die mit der Abtriebswelle 14 der Antriebsmaschine 12 verbunden sind, einer Abtriebsscheibe 22 und sechs Rollen 24 (nur vier sind dargestellt) zwischen der Abtriebsscheibe 22 und den Antriebsscheiben 18 und 20.
Der Antriebsstrang 10 umfasst auch eine IVT-Getriebeanordnung in Form einer Planetengetriebeanordnung 26 mit einem ersten Antrieb, der mit der Abtriebswelle 14 verbunden ist, und einem zweiten Antrieb, der mit der Abtriebsscheibe 22 des CVTs 16 verbunden ist. Die Planetengetriebeanordnung umfasst auch einen Abtrieb, der mit der beweglichen Scheibe einer IVT-Kupplung 28 verbunden ist. Die feste Scheibe der IVT-Kupplung 28 ist mit einem Zahnrad 30 verbunden.
Wie aus ersichtlich, ist der erste Antrieb der Ring des Planetengetriebes 26, der zweite Antrieb ist die Sonne des Getriebes 26 und der Abtrieb ist dessen Träger.
Die Abtriebsscheibe 22 des CVTs 16 ist auch mit der festen Scheibe einer CVT-Kupplung 32 verbunden. Die CVT-Kupplung 32 umfasst ein Zahnrad 34, das mit ihrer beweglichen Scheibe verbunden ist.
Das Zahnrad 34 steht mit einem ersten Antriebszahnrad 36 einer dreistufigen Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung 38 in Eingriff. Dieses erste Antriebszahnrad 36 ist mit einer ersten beweglichen Scheibe 40 der Kupplungsanordnung 38 verbunden.
In ähnlicher Weise ist das Zahnrad 30 mit einem zweiten Antriebszahnrad 42 der dreistufigen Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung 38 in Eingriff gebracht. Dieses zweite Antriebszahnrad 42 ist mit einer zweiten beweglichen Scheibe 44 der Kupplungsanordnung 38 verbunden.
Eine Zwischenradanordnung 46 verbindet das erste und das zweite Antriebszahnrad 36 und 42 der Kupplungsanordnung 38 miteinander. Diese Zwischenradanordnung 46, die in sehr schematisch dargestellt ist, umfasst ein erstes Zahnrad 48, das mit dem Zahnrad 34 und damit mit dem ersten Antriebszahnrad 36 in Eingriff steht, und ein zweites Zahnrad 50, das direkt mit dem zweiten Antriebszahnrad 42 in Eingriff steht. Eine Welle 52, die schematisch in gestrichelten Linien dargestellt ist, verbindet die Zahnräder 48 und 50 miteinander. Der Zweck der Zwischenradanordnung 46 wird weiter unten erläutert.
Wie aus hervorgeht, ist der Abtrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplung 38 über zusätzliche konventionelle Zahnräder und Wellen mit einem optionalen Differential 54 verbunden. Da diese Anordnung optional und konventionell ist und sich von der hier gezeigten unterscheiden könnte, wird sie nicht weiter erörtert. Schließlich ist der Abtrieb des optionalen Differentials 54 mit einer Last 55, zum Beispiel den Antriebsrädern eines Fahrzeugs, verbunden.
Ein optionaler Nebenabtrieb (engl. PTO) 56 ist über das CVT 16 mit der Welle 14 des ICE 12 verbunden.
Ein optionales Steuergerät (nicht abgebildet) ist mit der Antriebsmaschine 12, dem CVT 16 und den verschiedenen Kupplungen verbunden, um Daten von ihnen zu empfangen und/oder diese Elemente zu steuern.
In den bis der beigefügten Zeichnungen wird nun der Vorwärtsbetrieb des Antriebsstrangs 10 beschrieben.
Wie in zu sehen ist, befindet sich der Antriebsstrang in seinem Vorwärtsmodus, d. h. die erste bewegliche Scheibe 40 der Vorwärts-Rückwärts-Kupplung 38 ist eingekuppelt. Der Antriebsstrang ist in in seiner IVT-Konfiguration dargestellt, da die IVT-Kupplung 28 eingekuppelt ist.
Die Rollen 24 des CVT 16 sind so positioniert, dass sich das CVT in voller Schnellgangübersetzung (engl. fully overdrive) befindet, d. h., dass die CVT-Übersetzung maximal ist.
Die Pfeile in zeigen den Leistungspfad vom ICE 12 zur Last 55.
Genauer gesagt fließt die Leistung vom ICE 12 zum CVT 16 (Pfeile 100 und 102) und vom CVT 16 zum zweiten Antrieb, d. h. zur Sonne der IVT-Getriebeeinheit 26 (Pfeil 104). Da die Kupplung 32 ausgekuppelt ist, dreht sich ihre feste Scheibe, da sie mit dem Abtrieb des CVT 16 verbunden ist, aber es fließt keine Leistung durch sie hindurch.
Die Leistung fließt auch vom ICE 12 zum ersten Antrieb, d.h. zum Ring des IVT-Getriebes 26 (Pfeil 106).
Dementsprechend ist die Drehzahl des Trägers der IVT-Getriebeanordnung 26 eine Funktion sowohl der Drehzahl der Abtriebswelle 14 des ICE als auch der Abtriebsdrehzahl des CVTs, wie ein Fachmann leicht verstehen wird. Da die Drehrichtung des Abtriebs des CVTs 16 der Drehrichtung der Abtriebswelle des ICEs 12 entgegengesetzt ist, bewirkt eine Verringerung der Drehzahl am Abtrieb des CVT 16 eine Erhöhung der Abtriebsdrehzahl des Trägers der IVT-Getriebeanordnung 26 und umgekehrt.
Die Leistung fließt in (Pfeil 108) und aus (
Pfeil 110) der IVT-Kupplung 28, da diese Kupplung eingekuppelt ist.
Um den ersten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplung 38 zu erreichen, fließt die Leistung durch die Zwischenradanordnung 46. Genauer gesagt, fließt die Leistung vom Zahnrad 50 über die Welle 52 zum Zahnrad 48, siehe Pfeile 112 und 114. Da die Zahnräder 48, 34 und 36 in Eingriff stehen, fließt die Leistung vom Zahnrad 48 über das Zahnrad 34 zum Zahnrad 36 (siehe Pfeil 116) und gelangt so über den ersten Antrieb in die Kupplungsanordnung 38. Die Leistung fließt dann aus der Kupplung 38 heraus (Pfeil 118) und erreicht die Last 55 (Pfeile 120 und 122).
Die Konfiguration des Antriebsstrangs 10 ist so beschaffen, dass die Drehzahl der IVT-Konfiguration am niedrigsten ist, wenn sich das CVT-Getriebe, wie in dargestellt, in seiner vollen Schnellgangübersetzungsposition befindet. Dementsprechend erhöht sich die Abtriebsdrehzahl des Antriebsstrangs, wenn das CVT-Verhältnis in Richtung Anfahrübersetzung geändert wird (wie durch die Pfeile 124 in dargestellt) und somit die Abtriebsdrehzahl des CVT-Abtriebs verringert wird.
zeigt den Antriebsstrang 10, wenn die Höchstdrehzahl der IVT-Konfiguration erreicht ist. In der Tat zeigt das CVT 16 in der Position mit voller Anfahrübersetzung, so dass die Abtriebsdrehzahl des CVTs 16 am niedrigsten ist.
Um die Abtriebsdrehzahl des Antriebsstrangs 10 weiter zu erhöhen, wird von der IVT-Konfiguration (wie in den und dargestellt) zur CVT-Konfiguration (wie in dargestellt) übergegangen. Für diesen Übergang wird die IVT-Kupplung 28 ausgekuppelt (siehe Pfeil 126), während die CVT-Kupplung 32 eingekuppelt wird (siehe Pfeil 128).
Der Fachmann wird verstehen, dass das CVT-Getriebe, das sich bereits in der Position mit voller Anfahrübersetzung befindet, nicht mit Gewalt in diese Stellung gebracht werden muss, um die niedrigste Drehzahl der CVT-Konfiguration zu erreichen. Darüber hinaus kann ein Fachmann die Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gänge des Antriebsstrangs 10 so berechnen, dass die höchste Drehzahl der IVT-Konfiguration gleich oder ähnlich der niedrigsten Drehzahl der CVT-Konfiguration ist. Auf diese Weise kann der Übergang von IVT zu CVT und umgekehrt gleichzeitig und ohne Stöße erfolgen, was für das Fahrgefühl und für die Langlebigkeit der verschiedenen mechanischen Teile des Antriebsstrangs interessant ist.
zeigt den Antriebsstrang 10 in seiner CVT-Konfiguration, bei der die IVT-Kupplung 28 ausgekuppelt und die CVT-Kupplung 32 eingekuppelt ist. Da wir uns noch im Vorwärtsmodus befinden, ist die erste bewegliche Scheibe 40 der Vorwärts-Rückwärts-Kupplung 38 eingekuppelt.
Die Pfeile in zeigen den Leistungspfad vom ICE 12 zur Last 55, wenn sich der Antriebsstrang in der CVT-Konfiguration befindet.
Genauer gesagt fließt die Leistung vom ICE 12 zum CVT 16 (
Pfeile 200 und 202) und vom CVT 16 zur festen Scheibe der CVT-Kupplung 32 (Pfeil 204). Da die Kupplung 32 eingekuppelt ist, fließt die Leistung von der beweglichen Scheibe der Kupplung 32 über die Zahnräder 34 und 36 zum ersten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplung 38 (Pfeil 206).
Die Leistung fließt dann aus der Kupplung 38 (Pfeil 208) und erreicht die Last 55 (Pfeile 210 und 212).
Wenn das CVT-Getriebe von seiner in gezeigten Anfahrübersetzungsposition in seine Schnellgangübersetzungsposition in bewegt wird (siehe Pfeile 214 in ), erhöht sich die Abtriebsdrehzahl des Antriebsstrangs in Richtung seiner Höchstdrehzahl. Da die Leistung bei der CVT-Konfiguration nicht durch die IVT-Getriebeanordnung 26 fließt, bewirkt eine Erhöhung der Abtriebsdrehzahl des CVT eine Erhöhung der Abtriebsdrehzahl des Antriebsstrangs.
zeigt den Antriebsstrang 10, wenn die Höchstdrehzahl der CVT-Konfiguration erreicht ist, d. h. wenn sich das CVT-Getriebe in seiner vollen Schnellgangübersetzungsposition befindet.
In den bis der beigefügten Zeichnungen wird nun der Betrieb des Antriebsstrangs 10 in umgekehrter Richtung beschrieben.
Zu Beginn des Rückwärtslaufs des Antriebsstrangs 10 befindet sich das CVT-Getriebe 16, wie in zu sehen, in seiner vollen Schnellgangübersetzungsposition, die IVT-Kupplung 28 ist eingekuppelt, die CVT-Kupplung 32 ist ausgekuppelt und die zweite bewegliche Scheibe 44 der Dreistellungs-Vorwärts-Rückwärts-Kupplung 38 ist eingekuppelt.
Die Pfeile in zeigen den Leistungspfad vom ICE 12 zur Last 55 während des Betriebs des Antriebsstrangs in umgekehrter Richtung in der IVT-Konfiguration.
Genauer gesagt fließt die Leistung vom ICE 12 zum CVT 16 (Pfeile 300 und 302) und vom CVT 16 zum zweiten Antrieb der IVT-Getriebeanordnung 26, der Sonne (Pfeil 304). Da die Kupplung 32 ausgekuppelt ist, dreht sich ihre feste Scheibe, aber es fließt keine Leistung durch sie hindurch.
Die Leistung fließt auch vom ICE 12 zum Ring des IVT-Getriebes 26 (Pfeil 306).
Die von der IVT-Getriebeanordnung 26 gebündelte Leistung fließt in (Pfeil 308) und aus (Pfeil 310) der IVT-Kupplung 28, da diese Kupplung eingekuppelt ist.
Die Leistung gelangt also über die ineinandergreifenden Zahnräder 30 und 42 in den zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplung 38. Schließlich fließt die Leistung aus der Kupplung 38 heraus (Pfeil 312), um die Last 55 zu erreichen (Pfeile 314 und 316)
Wie bereits erwähnt, ist die Konfiguration des Antriebsstrangs 10 so, dass die Drehzahl des Antriebsstrangs 10 in seiner IVT-Konfiguration am niedrigsten ist, wenn die Abtriebsdrehzahl des CVTs am höchsten ist, d. h. wenn sich das CVT in seiner vollständigen Schnellgangübersetzungsposition befindet, wie in dargestellt. Dementsprechend erhöht sich die Abtriebsdrehzahl des Antriebsstrangs 10, wenn die Übersetzung des CVT 16 in Richtung Anfahrübersetzung verändert wird (wie durch die Pfeile 318 in dargestellt).
zeigt den Antriebsstrang 10, wenn die maximale Rückwärtsdrehzahl der IVT-Konfiguration erreicht ist. In diesem Fall befindet sich das CVT-Getriebe in voller Anfahrübersetzung, d.h. die Abtriebsdrehzahl des CVT-Getriebes ist am niedrigsten.
Um die Rückwärtsdrehzahl des Antriebsstrangs 10 weiter zu erhöhen, erfolgt ein Übergang von der IVT-Konfiguration zur CVT-Konfiguration. Um diesen Übergang zu erreichen, wird die IVT-Kupplung 28 ausgekuppelt (siehe Pfeil 320), während die CVT-Kupplung 32 eingekuppelt wird (siehe Pfeil 322).
Auch hier wird ein Fachmann verstehen, dass das CVT-Getriebe, da es sich bereits in der vollen Anfahrübersetzungsposition befindet, nicht mit Gewalt in diese Position gebracht werden muss, um die niedrigste Drehzahl der CVT-Konfiguration zu erreichen. Darüber hinaus kann ein Fachmann die Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gänge des Antriebsstrangs 10 so berechnen, dass die höchste Drehzahl der IVT-Konfiguration gleich oder ähnlich der niedrigsten Drehzahl der CVT-Konfiguration ist. Auf diese Weise kann, wie oben erwähnt, der Übergang von IVT zu CVT und umgekehrt gleichzeitig und ohne Stöße erfolgen.
zeigt den Antriebsstrang 10 in seiner CVT-Konfiguration für den Rückwärtsgang, bei der die IVT-Kupplung 28 ausgekuppelt und die CVT-Kupplung 32 eingekuppelt ist. Da wir uns immer noch im Rückwärtsgang befinden, ist die zweite bewegliche Scheibe 44 der Vorwärts-Rückwärts-Kupplung 38 eingekuppelt.
Die Pfeile in zeigen den Leistungspfad vom ICE 12 zur Last 55, wenn sich der Antriebsstrang 10 in der CVT-Konfiguration mit Rückwärtsgang befindet.
Genauer gesagt fließt die Leistung vom ICE 12 zum CVT 16 (Pfeile 400 und 402) und vom CVT 16 zur festen Scheibe der CVT-Kupplung 32 (Pfeil 404). Da die Kupplung 32 eingekuppelt ist, fließt die Leistung von der beweglichen Scheibe der Kupplung 32 zum zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplung 38 über die Zwischenradanordnung 46, die zwischen den Zahnrädern 34 und 42 in Eingriff steht (Pfeile 406 und 408).
Die Leistung fließt dann aus der Kupplung 38 (Pfeil 410) und erreicht die Last 55 (Pfeile 412 und 414).
Wenn die CVT-Übersetzung von der in gezeigten Untersteuerungsposition in die Übersetzungsposition von bewegt wird (siehe Pfeile 416 in ), erhöht sich die Rückwärtsabtriebsdrehzahl des Antriebsstrangs 10 in Richtung seiner maximalen Rückwärtsdrehzahl.
zeigt den Antriebsstrang 10 in seinem CVT-Modus mit maximaler Rückwärtsdrehzahl.
Schließlich wird in 10 der beigefügten Zeichnungen ein Antriebsstrang 500 gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform beschrieben. Da der Antriebsstrang 500 und der in den 1 bis 9 dargestellte und oben beschriebene Antriebsstrang 10 sich sehr ähnlich sind, werden im Folgenden aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Unterschiede zwischen ihnen beschrieben.
Generell besteht ein Unterschied zwischen den Antriebssträngen 500 und 10 in der Anordnung der verschiedenen Elemente. Während beim Antriebsstrang 10 der 1 bis 9 die Kupplungen und Zahnradsätze im Allgemeinen zwischen dem ICE 12 und dem CVT 16 angeordnet sind, befindet sich das CVT 16 beim Antriebsstrang 500 direkt neben dem ICE 12. Die Funktionsweise des Antriebsstrangs 500 ist identisch mit der oben beschriebenen Funktionsweise des Antriebsstrangs 10.
Ein weiterer Unterschied ist die Konfiguration der Zwischenradanordnung 502. Die Zwischenradanordnung 502 verbindet nämlich direkt den ersten und den zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung 38, anstatt das Zahnrad 34 als Richtungsumkehrgetriebe zu verwenden.
Dementsprechend umfasst die Zwischenradanordnung 502 ein Zahnrad 504, das mit dem zweiten Antriebszahnrad 42 in Eingriff steht, und ein Zahnrad 506, das über eine Welle 508 mit dem Zahnrad 504 verbunden ist. Das Zahnrad 506 steht im Eingriff mit einem Richtungsumkehrzahnrad 510, das seinerseits mit dem ersten Antriebszahnrad 36 in Eingriff steht. Demnach drehen sich der erste und der zweite Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungseinheit immer in entgegengesetzter Richtung.
Ein Fachmann wird verstehen, dass die Zwischenradanordnung 502 auf die gleiche Weise funktioniert wie die Zwischenradanordnung 46 der 1 bis 9.
Ein Fachmann wird auch verstehen, dass der Zweck der IVT-Getriebeanordnung 26 darin besteht, einen Abtrieb zu erzeugen, der eine Kombination aus den beiden Eingängen ist. Dementsprechend könnten auch andere mechanische Anordnungen verwendet werden. Es ist anzumerken, dass es dem Fachmann möglich ist, die verschiedenen Übersetzungsverhältnisse der IVT-Getriebeanordnung 26 zu bestimmen, unter anderem in Abhängigkeit von den mechanischen Anforderungen des Antriebsstrangs.
Ein Fachmann wird verstehen, dass die Verwendung der Zwischenradanordnung 46 eine viel einfachere mechanische Konfiguration des Antriebsstrangs 10 ermöglicht, so dass der Abtrieb der IVT- und der CVT-Kupplung sowohl dem ersten als auch dem zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplung zugeführt werden kann.
Es versteht sich, dass der Antriebsstrang, der für einen synchronen IVT-zu-CVT-Übergang konfiguriert ist, in seiner Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und Teile beschränkt ist, die in den begleitenden Zeichnungen dargestellt und oben beschrieben sind. Der Antriebsstrang für synchrone IVT-zu-CVT-Übergang konfiguriert ist in der Lage, andere Ausführungsformen und in verschiedenen Arten praktiziert werden. Es ist auch zu verstehen, dass die hier verwendete Phraseologie oder Terminologie zum Zweck der Beschreibung und nicht der Einschränkung dient. Obwohl der Antriebsstrang, der für einen synchronen IVT-zu-CVT-Übergang konfiguriert ist, oben anhand veranschaulichender Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, kann er modifiziert werden, ohne von seinem Geist, seinem Umfang und seiner Natur abzuweichen.

Claims

Antriebsstrang zur Verbindung zwischen dem Abtrieb einer Antriebsmaschine und einer Last, umfassend: ein stufenloses Getriebe, CVT, mit einem Antrieb, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist, und einem Abtrieb; eine Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung mit einem ersten und einem zweiten Antrieb und einem Abtrieb, der mit der Last verbindbar ist; wobei der erste Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung über eine CVT-Kupplung mit dem Abtrieb des CVTs verbunden ist; eine Anordnung mit stufenlosem Getriebe, IVT-Getriebeanordnung, mit einem ersten Antrieb, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist, einem zweiten Antrieb, der mit dem Abtrieb des CVTs verbunden ist, und einem Abtrieb, der mit dem zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung über eine IVT-Kupplung verbunden ist; und eine Zwischenradanordnung, die den ersten und den zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung miteinander verbindet.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die IVT-Getriebeanordnung eine Planetengetriebeanordnung umfasst.
Antriebsstrang nach Anspruch 2, wobei der erste Antrieb der IVT-Getriebeanordnung durch ein Hohlrad der Planetengetriebeanordnung definiert ist und wobei der zweite Antrieb der IVT-Getriebeanordnung durch ein Sonnenrad der Planetengetriebeanordnung definiert ist; wobei der Abtrieb der IVT-Getriebeanordnung durch den Träger der Planetengetriebeanordnung definiert ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zwischenradanordnung ein erstes Zahnrad, das über die CVT-Kupplung mit dem ersten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung verbunden ist, ein zweites Zahnrad, das mit dem zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung verbunden ist, und eine Welle, die das erste und das zweite Zahnrad der Zwischenradanordnung miteinander verbindet, umfasst.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zwischenradanordnung ein erstes Zahnrad, das über ein Richtungsumkehrzahnrad mit dem ersten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts- Kupplungsanordnung verbunden ist, ein zweites Zahnrad, das mit dem zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung verbunden ist, und eine Welle, die das erste und das zweite Zahnrad der Zwischenradanordnung miteinander verbindet, umfasst.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend, ein Differential zwischen dem Abtrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung und der Last und ein Nebenabtrieb, das mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist.
Antriebsstrang, umfassend: eine Antriebsmaschine mit einem Abtrieb; ein stufenloses Getriebe, CVT, mit einem Antrieb, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist, und einem Abtrieb; eine Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung mit einem ersten und einem zweiten Antrieb und einem Abtrieb, der mit einer Last verbindbar ist; wobei der erste Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung über eine CVT-Kupplung mit dem Abtrieb des CVTs verbunden ist; eine Anordnung mit stufenlosem Getriebe, IVT-Getriebeanordnung, die einen ersten Antrieb, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist, einen zweiten Antrieb, der mit dem Abtrieb des CVTs verbunden ist, und einen Abtrieb aufweist, der über eine IVT-Kupplung mit dem zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung verbunden ist; und eine Zwischenradanordnung, die den ersten und den zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung miteinander verbindet.
Antriebsstrang nach Anspruch 7, wobei die IVT-Getriebeanordnung eine Planetengetriebeanordnung umfasst.
Antriebsstrang nach Anspruch 8, wobei der erste Antrieb der IVT-Getriebeanordnung durch ein Hohlrad der Planetengetriebeanordnung definiert ist und wobei der zweite Antrieb der IVT-Getriebeanordnung durch ein Sonnenrad der Planetengetriebeanordnung definiert ist; wobei der Abtrieb der IVT-Getriebeanordnung durch den Träger der Planetengetriebeanordnung definiert ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Zwischenradanordnung ein erstes Zahnrad, das über die CVT-Kupplung mit dem ersten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts- Kupplungsanordnung verbunden ist, ein zweites Zahnrad, das mit dem zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung verbunden ist, und eine Welle, die das erste und das zweite Zahnrad der Zwischenradanordnung miteinander verbindet, umfasst.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Zwischenradanordnung ein erstes Zahnrad, das über ein Richtungsumkehrzahnrad mit dem ersten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts- Kupplungsanordnung verbunden ist, ein zweites Zahnrad, das mit dem zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung verbunden ist, und eine Welle, die das erste und das zweite Zahnrad der Zwischenradanordnung miteinander verbindet, umfasst.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 7 bis 11, ferner aufweisend, ein Differential zwischen dem Abtrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung und der Last und ein Nebenabtrieb, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist.
Antriebsstrang zur Verbindung zwischen dem Abtrieb einer Antriebsmaschine und einer Last, umfassend: ein stufenloses Getriebe, CVT, mit einem Antrieb, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist, und einem Abtrieb; eine Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung mit einem ersten und einem zweiten Antrieb und einem Abtrieb, der mit der Last verbindbar ist; wobei der erste Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung über eine CVT-Kupplung mit dem Abtrieb des CVTs verbunden ist; eine Anordnung mit stufenlosem Getriebe, IVT-Getriebeanordnung, die eine Planetengetriebeanordnung aufweist, die mit einem Ringrad, einem Sonnenrad und Planetenrädern versehen ist, wobei die Planetenräder durch einen Träger miteinander verbunden sind; wobei das Ringrad einen ersten Antrieb definiert, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist, wobei das Sonnenrad einen zweiten Antrieb definiert, der mit dem Abtrieb des CVTs verbunden ist, und wobei der Träger einen Abtrieb definiert, der mit dem zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung über eine IVT-Kupplung verbunden ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 13, der ferner eine Zwischenradanordnung umfasst, die den ersten und den zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung miteinander verbindet.
Antriebsstrang nach Anspruch 14, wobei die Zwischenradanordnung ein erstes Zahnrad, das über die CVT-Kupplung mit dem ersten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts- Kupplungsanordnung verbunden ist, ein zweites Zahnrad, das mit dem zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts- Kupplungsanordnung verbunden ist, und eine Welle, die das erste und das zweite Zahnrad der Zwischenradanordnung miteinander verbindet, umfasst.
Antriebsstrang nach Anspruch 14, wobei die Zwischenradanordnung ein erstes Zahnrad, das über ein Richtungsumkehrzahnrad mit dem ersten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts- Kupplungsanordnung verbunden ist, ein zweites Zahnrad, das mit dem zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts- Kupplungsanordnung verbunden ist, und eine Welle, die das erste und das zweite Zahnrad der Zwischenradanordnung miteinander verbindet, umfasst.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 13 bis 16, ferner aufweisend, ein Differential, das zwischen dem Abtrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung und der Last vorgesehen ist, und ein Nebenabtrieb, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist.
Antriebsstrang, umfassend: eine Antriebsmaschine mit einem Abtrieb; ein stufenloses Getriebe, CVT, mit einem Antrieb, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist, und einem Abtrieb; eine Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung mit einem ersten und einem zweiten Antrieb und einem Abtrieb, der mit einer Last verbindbar ist; wobei der erste Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung über eine CVT-Kupplung mit dem Abtrieb des CVTs verbunden ist; eine Anordnung mit stufenlosem Getriebe, IVT-Getriebeanordnung, das einer Planetengetriebeanordnung aufweist, die mit einem Ringrad, einem Sonnenrad und Planetenrädern versehen ist, wobei die Planetenräder durch einen Träger miteinander verbunden sind; wobei das Ringrad einen ersten Antrieb definiert, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist, wobei das Sonnenrad einen zweiten Antrieb definiert, der mit dem Abtrieb des CVTs verbunden ist, und wobei der Träger einen Abtrieb definiert, der mit dem zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung über eine IVT-Kupplung verbunden ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 18, der ferner eine Zwischenradanordnung umfasst, die den ersten und den zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung miteinander verbindet.
Antriebsstrang nach Anspruch 19, wobei die Zwischenradanordnung ein erstes Zahnrad, das über die CVT-Kupplung mit dem ersten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts- Kupplungsanordnung verbunden ist, ein zweites Zahnrad, das mit dem zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts- Kupplungsanordnung verbunden ist, und eine Welle, die das erste und das zweite Zahnrad der Zwischenradanordnung miteinander verbindet, umfasst.
Antriebsstrang nach Anspruch 19, wobei die Zwischenradanordnung ein erstes Zahnrad, das über ein Richtungsumkehrzahnrad mit dem ersten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts- Kupplungsanordnung verbunden ist, ein zweites Zahnrad, das mit dem zweiten Antrieb der Vorwärts-Rückwärts- Kupplungsanordnung verbunden ist, und eine Welle, die das erste und das zweite Zahnrad der Zwischenradanordnung miteinander verbindet, umfasst.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 18 bis 21, ferner aufweisend, ein Differential, das zwischen dem Abtrieb der Vorwärts-Rückwärts-Kupplungsanordnung und der Last vorgesehen ist, und ein Nebenabtrieb, der mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine verbunden ist.