DE19845546A1 - Stufenlos verstellbares Getriebe - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos verstellbares Getriebe, welches als Ge­ triebe bei Automobilen oder ähnlichem verwendet wird.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Ein stufenlos verstellbares Torroidgetriebe, das als Fahrzeuggetriebe oder ähnliches verwendet wird, wurde beispielsweise in den japanischen Patentveröffentlichungen Nr. Hei. 6-506042 und Hei. 1-169169 offenbart. Ein jedes dieser stufenlos verstellbaren Getriebe weist eine Eingangswelle auf, die durch eine Antriebsquelle gedreht wird, eine Ausgangswelle, die eine Antriebskraft abgibt, die auf die Drehung der Antriebswelle zu­ rückzuführen ist; eine Änderungseinrichtung für das Übersetzungsverhältnis, nämlich einen Wandler (Variator), der zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle an­ geordnet ist sowie eine Planetengetriebeeinrichtung.

In der japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei. 6-506042 ist ein Leerlaufsystem of­ fenbart, welches eine Rückführung der Antriebskraft in einer Betriebsart mit niedriger Drehzahl durchführt. Dessen Planetengetriebe-Einrichtung weist eine Kupplung für die niedrigen Drehzahlen und eine Kupplung für die hohen Drehzahlen auf. Wenn die Kupplung für die niedrigen Drehzahlen betätigt ist und die Kupplung für die hohen Dreh­ zahlen gelöst (freigegeben) ist, wird die Antriebskraft von der Planetengetriebeeinrich­ tung an die Ausgangswelle und ein Teil der Antriebskraft an den Variator übertragen.

Andererseits ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei. 1-169169 ein Lei­ stungsteilungssystem offenbart, welches einen Rücklauf der Antriebskraft in einer Be­ triebsart mit hohen Drehzahlen durchführt. Dessen Planetengetriebessystem weist eine Kupplung für die niedrigen Gänge und eine Kupplung für die hohen Gänge auf. Wenn die Kupplung für die niedrigen Gänge gelöst ist, während die Kupplung für die hohen Gänge verbunden ist, wird die Drehantriebskraft der Eingangswelle direkt durch das Planetengetriebe (anstelle des Variators) an die Ausgangswelle und ein Teil der An­ triebskraft an den Variator übertragen.

Dies bedeutet, daß bei beiden Systemen die Kupplung für die niedrigen Drehzahlen und die Kupplung für die hohen Drehzahlen vorgesehen ist und im Falle eines Wechsels der Betriebsart, wenn die Drehungen im Kupplungsabschnitt einander gleich sind, die Kupplungsverbindung umgeschaltet wird.

Das herkömmliche, stufenlos verstellbare Torroidgetriebe weist jedoch keine Einrichtung auf, die bestätigt, ob oder ob nicht ein erstes Leistungsübertragungssystem, welches in die Planetengetriebeeinrichtung über den Variator eingeleitet wird, die gleiche Anzahl von Umdrehungen aufweist, wie ein zweites Leistungsübertragungssystem, welches di­ rekt (nicht über den Variator) in die Planetengetriebeeinrichtung einleitet. Selbst wenn ein vorbestimmtes Übersetzungsverhältnis zum Umschalten nicht erreicht wird oder das Umschalten des Ganges vorüber ist oder das Umschalten des Ganges aufgrund eines Betriebsausfalls des Variators unmöglich wird, wird außerdem die Kupplung umgeschal­ tet. Daher wird die Kupplung nicht verbunden oder beschädigt. Wenn darüber hinaus die Kupplung umgeschaltet wird, wenn die Anzahl der Umdrehungen unterschiedlich ist, dann tritt ein Gangwechselstoß auf, aufgrund dessen sich der Fahrer oder andere Per­ sonen im Fahrzeug schlecht fühlen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In Anbetracht des Voranstehenden ist es ein Ziel der Erfindung, ein stufenlos verstellba­ res Getriebe vorzusehen, mit dem das Umschalten der Kupplung im Falle eines Wech­ sels der Betriebsart stoßfrei erreicht wird, eine Beschädigung der Kupplung bzw. der Kupplungsscheibe verhindert wird und der Stoß beim Langwechseln, der andernfalls auf den Fahrer oder andere Insassen des Fahrzeugs wirkt, verhindert wird.

Das vorangehende Ziel der Erfindung wird durch Bereitstellen eines stufenlos verstellba­ ren Getriebes erreicht, das umfaßt: eine Eingangswelle, die durch eine Antriebsquelle gedreht ist; eine Ausgangswelle zum Abgreifen einer Antriebskraft, die auf eine Drehung der Eingangswelle zurückgeht; einen Variator, der zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordnet ist; eine Planetengetriebeeinrichtung, die zwischen der Ein­ gangswelle und der Ausgangswelle angeordnet ist; ein Umschaltelement zum Umschal­ ten einer ersten Betriebsart, in der eine Rückführung der Antriebskraft über den Variator ausgeführt wird, und einer zweiten Betriebsart, bei der eine Rückführung der Antriebs­ kraft über den Variator nicht ausgeführt wird; und eine Erfassungseinrichtung zum Er­ fassen einer Geschwindigkeit eines ersten Antriebskraftübertragungssystems, welches in die Planetengetriebeeinrichtung über den Variator einleitet und eines Übersetzungs­ verhältnisses eines zweiten Antriebskraftübertragungssystems, welches direkt in die Planetengetriebeeinrichtung einleitet und nicht über den Variator, wobei die Erfas­ sungseinrichtung einen Umschaltvorgang der Betriebsart unter Verwendung des Um­ schaltelements durchführt, wenn die Erfassungseinrichtung eine wesentliche Überein­ stimmung in den Übersetzungsverhältnissen des ersten und zweiten Antriebskraftüber­ tragungssystems erfaßt.

Beim wie oben beschrieben ausgestalteten stufenlos verstellbaren Getriebe wird die Kupplung während eines Reisevorgangs mit niedriger Geschwindigkeit so umgeschaltet, daß der Planetenträger der Planetengetriebeeinrichtung mit dem Zahnkranz verbunden wird, während das zweite Antriebskraftübertragungssystem vom Zahnkranz getrennt wird. In diesem Zustand überträgt nur der Variator die Antriebskraft von der Eingangs­ welle zur Ausgangswelle. Während eines Reisevorganges mit hoher Geschwindigkeit wird die Kupplung umgeschaltet, so daß das zweite Antriebskraftübertragungssystem mit dem Zahnkranz verbunden ist, während der Planetenträger vom Zahnkranz gelöst wird. In diesem Zustand wird zusätzlich das Drehmoment vom Planetenträger, der Be­ standteil der Planetengetriebeeinrichtung ist, an die Ausgangsscheibe des Variators über das zweite Antriebskraftübertragungssystem übertragen. In diesem Zustand ändert sich das Gangwechselverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes als ganzes ent­ sprechend der Drehzahl des Planetengetriebes. Um die Geschwindigkeit oder die Dreh­ zahl des Planetengetriebes zu ändern, kann daher durch eine Änderung des Gang­ wechselverhältnisses des Variators, das Gangwechselverhältnis des stufenlos verstell­ baren Getriebes als Ganzes eingestellt werden.

Die Drehzahl (rpm) des ersten Antriebskraftübertragungssystems wird durch die Erfas­ sungseinrichtung des Übersetzungsverhältnisses erfaßt, nämlich dem ersten Drehzah­ lerfassungssensor, während die Drehzahl des zweiten Antriebskraftübertragungssy­ stems durch den zweiten Sensor zum Erfassen der Drehzahl erfaßt wird. Die Erfas­ sungssignale dieser beiden werden einem Steuerkreis zugeführt. Wenn die so erfaßten Geschwindigkeiten einander gleich sind oder einander im wesentlichen gleich sind, gibt der Steuerkreis ein Signal an den Antriebsabschnitt der Kupplung für die hohen Dreh­ zahlen und der Kupplung für die niedrigen Drehzahlen aus. Als Antwort auf das Be­ fehlssignal wird der Vorgang zum Ändern der Betriebsart ausgeführt, so daß die Kupp­ lung für die hohen Gänge verbunden wird, während die Kupplung für die niedrigen Gän­ ge und die Kupplung für den Rückwärtsgang gelöst (freigegeben) werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm, in dem ein erstes Ausführungsbeispiel eines stufenlos ver­ stellbaren Getriebes gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;

Fig. 2 ein Blockdiagramm des stufenlos verstellbaren Getriebes der Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines stufenlos ver­ stellbaren Getriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels eines stufenlos ver­ stellbaren Getriebes gemäß der vorliegenden Erfindung.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Insbesondere zeigt Fig. 1 ein Diagramm, in dem die Anordnung eines stufenlos verstellbaren Torroid­ getriebes mit doppeltem Hohlraum dargestellt ist und Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm dieses Getriebes. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 das stufenlos verstellbare Torroidgetriebe, welches einen Variator 2 und eine Planetengetriebeeinrichtung 3 auf­ weist. Der Variator 2 ist drehbar über Lager oder ähnlichem auf einem feststehenden Abschnitt gelagert und weist eine Eingangswelle 6 auf, die mit einer Antriebsquelle 5, wie beispielsweise einem Motor verbunden ist.

Die Eingangswelle 6 weist eine hydraulische Druckeinrichtung nämlich ein Hydraulik- (Öldruck)kolben 8 über eine Andrehkupplung 7 auf. Der Hydraulikkolben 8 ist mit einer Öldruckzufuhr verbunden (nicht gezeigt), um eine gewünschte Druckkraft an den Varia­ tor 2 zu übertragen. Der Variator 2 weist ein Paar von Eingangsscheiben 10a und 10b auf, die sich in Verbindung mit der Eingangswelle 6 drehen und einander gegenüberlie­ gen. Zwischen dem Paar von Eingangsscheiben 10a und 10b ist ein Paar von Aus­ gangsscheiben 11a und 11b koaxial angeordnet. Die Ausgangsscheiben 11a und 11b befinden sich lose mit der Eingangswelle 6 im Eingriff und drehen sich synchron zuein­ ander.

Zwischen den Eingangsscheiben 10a und 10b und den Ausgangsscheiben 11a und 11b sind Zapfen 12b angeordnet, die um eine Tragwelle 12a verschwenktwerden können. Ein jeder Zapfen 12b weist eine Anzahl von Arbeitsrollkörper 12 auf, die unter Berüh­ rung mit den Eingangsscheiben 10a und 10b und den Ausgangsscheiben 11a und 11b abrollen. Die Ausgangsscheiben 11a und 11b sind miteinander über eine lose Eingriffs­ welle 13 verbunden, die sich lose im Eingriff mit der Eingangswelle 6 befindet. Die Drehantriebskraft, die an die Eingangswelle 6 des Variators 2 übertragen wird, wird an die lose Maschinenwelle 13 über die Eingangsscheiben 10a und 10b, die Arbeitsrollkör­ per 12 und die Ausgangsscheiben 11a und 11b geleitet. Das Übersetzungsverhältnis (das durch Division der Drehgeschwindigkeit der Ausgangsscheiben 11a und 11b durch die Drehgeschwindigkeit der Eingangsscheiben 10a und 10b erhalten wird) wird durch den Schwenkwinkel der Arbeitsrollkörper 12 bestimmt.

Dies bedeutet, daß bei waagerechten Arbeitsrollkörpern 12 ein neutraler Betriebszu­ stand herrscht, bei dem das Übersetzungsverhältnis 1 beträgt, wobei das Überset­ zungsverhältnis abnimmt, wenn die den Ausgangsscheiben 11a und 11b zugewandten Seiten der Arbeitsrollkörper 12 so verschwenkt werden, daß sie sich von der Eingangs­ welle 6 weg bewegen; andererseits steigt das Übersetzungsverhältnis an, wenn die den Ausgangsscheiben 11a und 11b zugewandten Seiten der Arbeitsrollkörper so ver­ schwenkt werden, daß sie sich der Eingangswelle 6 nähern. Ein erstes Zahnrad 14 ist auf der oben erwähnten, sich lose im Eingriff befindenden Welle 13 angebracht. Das erste Zahnrad 14 wird durch eine Kette 15 zusammen mit einem zweiten Zahnrad 17 betrieben, welches auf einer ersten Antriebskraftübertragungswelle 16 angeordnet ist, welche wiederum ein erstes Antriebskraftübertragungssystem bildet. Andererseits ist am anderen Ende der Eingangswelle 6 über einer Kupplung 18 für die hohen Drehzahlen eine zweite Antriebskraftübertragungswelle 19 angeordnet. Die zweite Antriebskraftüber­ tragungswelle 19 bildet zusammen mit der Planetengetriebeeinrichtung 3 ein zweites Antriebskraftübertragungssystem.

Im folgenden wird die Planetengetriebeeinrichtung 3 genauer beschrieben. Die Plane­ tengetriebeeinrichtung 3 weist ein Sonnenrad 21 mit einer Ausgangswelle 20 auf; eine Vielzahl von Planetenrädern 22 befindet sich mit dem Sonnenrad 21 im Eingriff, wäh­ rend sich ein Planetenträger 23 mit den Planetenrädern 22 im Eingriff befindet und ein Zahnkranz 24 mit den Planetenrädern 22 kämmt. Der Zahnkranz 24 ist über die zweite Antriebskraftübertragungswelle 19 mit der Kupplung 18 für die hohen Drehzahlen ver­ bunden. Zwischen dem Zahnkranz 24 und dem Gehäuse (nicht gezeigt) der Planeten­ getriebeeinrichtung 23 ist eine Kupplung 25 für die Rückwärtsgänge vorgesehen, wel­ che die Drehung des Zahnkranzes 24 erlaubt und behindert. Des weiteren ist zwischen dem Planetenträger 23 und dem Zahnkranz 24 eine Kupplung 26 für die niedrigen Drehzahlen angeordnet, welche die Übertragung der Antriebskraft ermöglicht und ver­ hindert.

Ein erster Zahnkranz 27 ist am anderen Ende der ersten Antriebskraftübertragungswelle 16 befestigt, welche das oben erwähnte erste Antriebskraftübertragungssystem bildet. Der Planetenträger 23 der Planetengetriebeeinrichtung 3 weist eine sich lose im Eingriff befindliche Welle 28 auf, die sich mit der Ausgangswelle 20 lose im Eingriff befindet. Die sich lose im Eingriff befindliche Welle 28 weist ein zweites Zahnrad 29 auf, welches mit dem ersten Zahnrad 27 kämmt.

Ein erster Drehzahl-(rpm)erfassungssensor 31, der so ausgestaltet ist, daß er die An­ zahl der Umdrehungen der ersten Antriebskraftübertragungswelle 16 erfaßt, ist in der Mitte der ersten Antriebskraftübertragungswelle 16 vorgesehen, welche das oben er­ wähnte erste Antriebskraftübertragungssystem bildet. Ein zweiter Drehzahl-(rpm)erfas­ sungssensor 32, der ausgebildet ist, die Anzahl von Umdrehungen der zweiten An­ triebskraftübertragungswelle 19 zu erfassen, ist in der Mitte der zweiten Antriebs­ kraftübertragungswelle 19 angeordnet, welche das oben erwähnte zweite Antriebs­ kraftübertragungssystem bildet. Die ersten und zweiten Drehzahlerfassungssensoren können Potentiometer, Hallsensoren oder MR-Elemente sein. Die Erfassungssignale werden einem Steuerkreis 33 zugeleitet, wo das Übersetzungsverhältnis (Verhältnis der Drehzahlen; rpm) der ersten Antriebskraftübertragungswelle 16 und der zweiten An­ triebskraftübertragungswelle 19 erhalten wird. Der Steuerkreis 33 ist elektrisch mit dem Antriebsabschnitt einer Kupplung 18 für die hohen Drehzahlen und einer Kupplung 26 für die niedrigen Drehzahlen verbunden, so daß das Einrücken und das Ausrücken der Kupplung als Antwort auf das Ausgangssignal des Steuerkreises 33 ausgeführt wird.

Die rpm der ersten Antriebskraftübertragungswelle 16 wird mit Hilfe des ersten Drehzah­ lerfassungssensors 31 erfaßt und die rpm der zweiten Antriebskraftübertragungswelle 19 wird mit Hilfe des zweiten Drehzahlerfassungssensors 32 erfaßt. Nur wenn diese Drehzahlen (rpm) einander gleich oder im wesentlichen gleich sind, leitet der Steuer­ kreis 33 Signale an den Antriebsabschnitt der Kupplung 18 für die hohen Drehzahlen und der Kupplung 26 für die niedrigen Drehzahlen, so daß ein Umschalten der Be­ triebsart stattfindet.

Als nächstes wird die Funktion des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Es wird angenommen, daß die Eingangswelle 6 angehalten ist, sich der Variator 2 in der Stellung der größten Drehzahlverringerung befindet und die Kupplung 18 für die hohen Drehzahlen, die Kupplung 26 für die niedrigen Drehzahlen und die Kupplung 25 für den Rückwärtsgang freigegeben sind. Wenn in diesem Zustand die Anfahrkupplung 7 ver­ bunden wird und die Eingangswelle 6 sich in einer vorbestimmten Richtung dank der Antriebsquelle 5 dreht, dann drehen sich die Eingangsscheiben 10a und 10b des Varia­ tors 2 in Verbindung mit der Drehung der Eingangswelle 6 mit derselben Geschwindig­ keit in dieselbe Richtung. In diesem Fall befinden sich die Antriebsrollkörper 12 in der Position der größten Drehzahluntersetzung, so daß die Drehung der Eingangsscheiben 10a und 10b über die Antriebsrollkörper 12 an die Abtriebsrollkörper 11a und 11b so weitergeleitet wird, die sich in die zur Drehrichtung der Eingangswelle 10a und 10b ent­ gegengesetzten Richtung langsamer als die Eingangsscheiben 6 drehen.

Entsprechend dreht sich die sich lose im Eingriff befindliche Welle 13, die Drehung der sich lose im Eingriff befindlichen Welle 13 wird an das erste Zahnrad 14, die Kette 15 und das zweite Zahnrad 17 übertragen, so daß das zweite Zahnrad 29 über die erste Antriebskraftübertragungswelle 16 und das erste Zahnrad 27 dreht. In diesem Zustand sind jedoch die Kupplung 18 für die hohen Drehzahlen, die Kupplung 26 für die niedri­ gen Drehzahlen und die Kupplung 25 zum Rückwärtsfahren freigegeben und das Plane­ tengetriebe 22 und der Planetenträger 23 drehen sich vollständig. Des weiteren wird de­ ren Antriebskraft nicht an das Sonnenrad 21 weitergeleitet, welches mit der Ausgangs­ welle 20 verbunden ist; Dies bedeutet, daß die Ausgangswelle 20 angehalten bleibt.

Wenn bei angehaltener Ausgangswelle 20 die Anfahrkupplung 7 verbunden wird und als Antwort auf das Befehlssignal des Steuerkreises 33 die Kupplung 26 für die niedrigen Drehzahlen verbunden wird, während die Kupplung 18 für die hohen Geschwindigkeiten und die Kupplung 25 für den Rückwärtsgang gelöst (freigegeben) wird, dann wird der Planetenträger 23 mit dem Zahnkranz 24 verbunden, so daß die Drehkraft des zweiten Zahnkranzes 29 auf die sich lose im Eingriff befindliche Welle 28, dem Planetenträger 23 und den Zahnkranz 24 übertragen wird. Daher dreht sich über die Planetenräder 22 das Sonnenrad 21 und die Drehkräfte des Sonnenrades werden an die Ausgangswelle 20 übertragen. Auf diese Weise wird eine erste Betriebsart (Vorwärtsbetriebsart) erhal­ ten, bei der die Ausgangswelle 20 sich in derselben Richtung wie die Eingangswelle 6 dreht.

Wenn sich die Drehzahl des Variators 2 erhöht, während die erste Betriebsart beibehal­ ten wird, d. h. die Arbeitsrollkörper 12 derart verschwenkt werden, daß ihre den Aus­ gangsscheiben 11a und 11b zugewandten Seiten sich der Eingangswelle 6 nähern, dann erhöht sich die Drehgeschwindigkeit der ersten Antriebskraftübertragungswelle 16 entsprechend diesem Schwenkwinkel und dementsprechend erhöht sich die Drehzahl des Zahnkranzes 24 der Planetengetriebeeinrichtung 3 und den Planetenträgers 23, so daß sich die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 20 erhöht; dies bedeutet, daß sich das Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Torroidgetriebes erhöht.

In diesem Fall wird die rpm der ersten Antriebskraftübertragungswelle 16 durch den er­ sten Drehzahlerfassungssensor 31 erfaßt, während die rpm der zweiten Antriebs­ kraftübertragungswelle 19 durch den zweiten Drehzahlerfassungssensor 32 erfaßt wird. Deren Erfassungssignale werden dem Steuerkreis 33 zugeführt. Wenn diese Drehzah­ len (rpm) einander gleich oder einander im wesentlichen gleich sind, dann leitet der Steuerkreis 33 Signale an den Antriebsabschnitt 34 der Kupplung 18 für die hohen Drehzahlen und der Kupplung 26 für die niedrigen Drehzahlen.

Als Antwort auf das Befehlssignal vom Steuerkreis 33 wird ein Wechsel der Betriebsart ausgeführt, bei dem die Kupplung 18 für die hohen Drehzahlen verbunden wird, wäh­ rend die Kupplung 26 für die niedrigen Drehzahlen und die Kupplung 25 zum Rück­ wärtsfahren freigegeben (gelöst) werden. Die Drehung der Eingangswelle wird über die Kupplung 18 für die hohen Drehzahlen an die zweite Antriebskraftübertragungswelle 19 übertragen, während die Drehung der zweiten Antriebskraftübertragungswelle 19 an den Zahnkranz 24 der Planetengetriebeeinheit 3 übertragen wird. Die Drehung des Zahnkranzes 24 wird über eine Vielzahl von Planetenrädern 22 an das Sonnenrad 21 übertragen, so daß die Ausgangswelle 20, die mit dem Sonnenrad 21 verbunden ist, sich dreht. Wenn angenommen wird, daß in dem Fall, in dem sich der Zahnkranz 23 auf der Eingangsseite befindet, der Planetenträger 23, der die Planetenräder 22 trägt, an­ gehalten wird, dann findet ein Drehzahlanstieg mit einem Gangwechselverhältnis statt, das dem Verhältnis der Zähne des Zahnkranzes 23 und des Sonnenrades 21 ent­ spricht. Das vom Planetenträger 23 gehaltene Planetenrad 22 dreht sich jedoch um das Sonnenrad 21 und das Gangwechselverhältnis (des gesamten stufenlos verstellbaren Getriebes) ändert sich in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Planetenrades 22. Wenn daher das Gangwechselverhältnis des Variators 2 verändert wird, um die Drehgeschwindigkeit des Planetenrades 22 zu ändern, dann kann das Gangwechsel­ verhältnis (des gesamten stufenlos verstellbaren Getriebes) eingestellt werden.

Dies bedeutet, daß beim Reisebetrieb mit hoher Drehzahl sich das Planetenrad 22 in derselben Richtung wie der Zahnkranz 24 dreht. Je höher die Drehgeschwindigkeit die­ ser Planetenräder 22 ist, umso höher ist die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 20, die am Sonnenrad 21 befestigt ist. Wenn beispielsweise die oben erwähnte Drehge­ schwindigkeit (Winkelgeschwindigkeit) und die Drehgeschwindigkeit (Winkelgeschwin­ digkeit) des Zahnkranzes 24 einander gleich sind, dann wird die Drehgeschwindigkeit des Zahnkranzes 24 gleich der des Ausgangsgetriebes 20. Wenn andererseits die Drehgeschwindigkeit kleiner ist als die Drehgeschwindigkeit des Zahnkranzes 24, dann wird die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 20 größer als die des Zahnkranzes 24. Wenn andererseits die Drehgeschwindigkeit größer als die Drehgeschwindigkeit des Zahnkranzes 24 ist, dann wird die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 20 kleiner als die des Zahnkranzes 24.

Folglich wird während dem oben erwähnten Reisebetrieb mit hoher Drehzahl ein Teil des Drehmoments, das durch das zweite Antriebskraftübertragungssystem an den Zahnkranz 24 der Planetengetriebeeinrichtung 3 übertragen wird, vom Planetenrad 22 über den Planetenträger 23 und das erste Antriebskraftübertragungssystem an die Aus­ gangsscheiben 11a und 11b übertragen. Während das Gangwechselverhältnis des Va­ riators 2 verändert wird, um die Drehzahl zu verringern, wird das Gangwechselverhältnis des gesamten stufenlos verstellbaren Torroidgetriebes 1 verändert, um die Drehzahl zu erhöhen. Bei diesem Reisebetrieb mit hoher Drehzahl wird das Drehmoment der Aus­ gangsscheiben 11a und 11b auf den Variator 2 (und nicht von den Eingangsscheiben 10a und 10b); dies bedeutet, daß ein sogenannter "Rücklaufzustand für die Antriebs­ kraft" auftritt.

Wie oben beschrieben wurde, wird die Geschwindigkeit (rpm) der ersten Antriebs­ kraftübertragungswelle 16 durch den ersten Drehzahl-(rpm)erfassungssensor 31 erfaßt, während die Drehzahl der zweiten Antriebskraftübertragungswelle 19 durch die zweiten Drehzahlerfassungssensor 32 erfaßt wird. Die Erfassungssignale dieser Sensoren wer­ den dem Steuerkreis 33 zugeleitet. Wenn diese Drehzahlen (rpm) einander gleich oder einander im wesentlichen gleich sind, leitet der Steuerkreis 33 ein Signal an den An­ triebsabschnitt 34 der Kupplung 18 für die hohen Drehzahlen und der Kupplung 26 für die niedrigen Drehzahlen. Als Antwort auf das Befehlssignal des Steuerkreises 33 wird ein Wechsel der Betriebsart vorgenommen, bei dem die Kupplung 18 für die hohen Drehzahlen verbunden wird, während die Kupplung 26 für die niedrigen Drehzahlen und die Kupplung 25 für den Rückwärtsgang gelöst (freigegeben) werden, wodurch die Än­ derung der Kupplungsverbindung erreicht werden kann; dies bedeutet, daß eine Be­ schädigung der Kupplungsscheibe und der Stoß beim Gangwechsel verhindert werden kann.

Selbst wenn es bei der Ausgabe des Gangwechselsignals unmöglich ist, den Gang­ wechsel durchzuführen, weil der Variator 2 eine Fehlfunktion aufweist, wird die Ein­ gangswelle 6, die mit dem Motor verbunden ist, durch Freigabe sämtlicher Kupplungen von der Ausgangswelle 20 gelöst, die mit den Rädern verbunden ist. Auf diese Weise kann ein natürlicher Geschwindigkeitsabfall oder ein plötzliches Halten erreicht werden.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Teile, die in ihrer Funktion den bereits beim ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Teilen entspre­ chen, mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Ein besonderes Merkmal des zweiten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß der erste Drehzahlerfassungssensor 31 und der zweite Drehzahlerfassungssensor 32 als Erfassungseinrichtungen für ein Übersetzungs-(rpm)verhältnis ausgebildet sind. Dies bedeutet, daß der erste Drehzah­ lerfassungssensor 31 die Drehzahl (rpm) der Eingangsscheiben 10a und 10b erfaßt, während der zweite Drehzahlerfassungssensor 32 die Drehzahl der Ausgangsscheiben 11a und 11b erfaßt. Diese Erfassungssignale werden dem Steuerkreis 33 zugeleitet. Wenn die derart erfaßten Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen einander gleich oder einander im wesentlichen gleich sind, leitet der Steuerkreis 33 ein Signal an den An­ triebsabschnitt 34 der Kupplung 18 für die hohen Drehzahlen und der Kupplung 26 für die niedrigen Drehzahlen.

Als Antwort auf das Befehlssignal vom Steuerkreis 33 wird der Wechsel der Betriebsart ausgeführt, bei dem die Kupplung 18 für die hohen Drehzahlen eingerückt wird, wäh­ rend die Kupplung 26 für die niedrigen Drehzahlen und die Kupplung 25 für den Rück­ wärtsgang ausgerückt (freigegeben) werden. Auf diese Weise wird, ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel, der Umschaltvorgang für die Kupplungen stoßfrei ausge­ führt und eine Beschädigung der Kupplungsscheibe sowie ein Stoß durch den Gang­ wechsel vermieden.

Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem diejenigen Teile, die in ihrer Funktion den bereits beim ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Teilen entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Bei diesem Ausführungs­ beispiel ist ein Sensor 35 zum Erfassen des Schwenkwinkels vorgesehen, der den Schwenkwinkel des Zapfens 12b des Variators 2 erfaßt, so daß der Schwenkwinkel des Zapfens 12b dazu verwendet wird, das Übersetzungsverhältnis des Variators 2 zu be­ rechnen, d. h. das Verhältnis der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl (rpm). Das Erfassungssignal des Sensors 35 zum Erfassen des Schwenkwinkels wird dem Steuerkreis 33 zugeleitet. Wenn die Eingangsdrehzahl (rpm) und die Ausgangsdrehzahl (rpm) einander gleich oder einander im wesentlichen gleich sind, dann leitet der Steuer­ kreis 33 ein Signal an den Antriebsabschnitt 34 der Kupplung 18 für die hohen Drehzah­ len und der Kupplung 26 für die niedrigen Drehzahlen.

Als Antwort auf das Befehlssignal des Steuerkreises 33 wird das Umschalten der Be­ triebsart ausgeführt, bei dem die Kupplung 18 für die hohen Drehzahlen eingerückt wird, während die Kupplung 26 für die niedrigen Drehzahlen und die Kupplung 25 für den Rückwärtsgang ausgerückt (freigegeben) werden. Ähnlich wie im Fall des ersten Aus­ führungsbeispiels wird der Einrückvorgang und der Ausrückvorgang der Kupplungen stoßfrei ausgeführt und eine Beschädigung der Kupplungsscheiben und der Stoß durch den Gangwechsel vermieden.

Der Sensor 35 zum Erfassen des Schwenkwinkels ist nicht immer ein Sensor, der den Schwenkwinkel des Zapfens 12b elektrisch oder optisch erfaßt. Dies bedeutet, daß es auch eine Einrichtung sein kann, die mit der Nockeneinrichtung verbunden sein kann, um auf mechanische Weise den Schwenkwinkel des Zapfens 12b oder derjenigen Ein­ richtung zu erfassen, mit der es möglich ist, das Übersetzungsverhältnis des Variators 2 zu erfassen.

Das stufenlos verstellbare Torroidgetriebe mit doppeltem Hohlraum wurde als Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Das technische Konzept der Erfindung ist je­ doch auf stufenlos verstellbare Torroidgetriebe mit einem Hohlraum, Halbtorroid CVT oder Volltorroid CVT (CVT: continuous variable transmission; stufenlos verstellbares Getriebe) anwendbar.

Wie oben beschrieben wurde, weist das stufenlos verstellbare Getriebe entsprechend der Erfindung eine Erfassungseinrichtung für das Übersetzungs-(rpm)verhältnis auf, welches das Übersetzungsverhältnis (rpm) des ersten Antriebskraftübertragungssy­ stems erfaßt, das über die Variator an die Planetengetriebeeinrichtung an das zweite Antriebskraftübertragungssystem einleitet, welches wiederum direkt (nicht durch den Variator) an die Planetengetriebeeinrichtung einleitet. Wenn entdeckt wird, daß das Drehzahlverhältnis des ersten und zweiten Antriebskraftübertragungssystems einander im wesentlichen gleich ist, wird durch die Umschalteinrichtung eine Umschaltung der Betriebsart vorgenommen. Auf diese Weise wird beim Umschalten der Betriebsart der Einrückvorgang und der Ausrückvorgang bei der Kupplung stoßfrei bewerkstelligt und nicht nur die Kupplungsscheibe vor Beschädigung beschützt, sondern auch die Insas­ sen des Fahrzeugs nicht mehr einem Stoß mehr ausgesetzt.

Claims (8)

1. Stufenlos verstellbares Getriebe, umfassend:
eine Eingangswelle, die durch eine Antriebsquelle gedreht wird;
eine Ausgangswelle zur Abnahme einer Antriebskraft, die auf die Drehung der Eingangswelle zurückgeht;
einen Variator, der zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle ange­ ordnet ist;
eine Planetengetriebeeinrichtung, die zwischen der Eingangswelle und der Aus­ gangswelle angeordnet ist;
eine Umschalteinrichtung zum Umschalten einer ersten Betriebsart, bei der eine Rückleitung der Antriebskraft durch den Variator stattfindet, und einer zweiten Betriebsart, bei der ein Rücklauf der Antriebskraft durch den Variator nicht statt­ findet; und
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Übersetzungsverhältnisses ei­ nes ersten Antriebskraftübertragungssystems, welches durch den Variator in die Planetengetriebeeinrichtung einleitet, und ein Übersetzungsverhältnis eines zweiten Antriebskraftübertragungssystems, welches direkt und nicht durch den Variator in die Planetengetriebeeinrichtung einleitet,
wobei die Erfassungseinrichtung einen Umschaltvorgang der Betriebsart unter Verwendung des Umschaltelements durchführt, wenn die Erfassungseinrichtung eine wesentliche Übereinstimmung in den Übersetzungsverhältnissen des ersten und zweiten Antriebskraftübertragungssystems erfaßt.

2. Stufenlos verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, bei dem der Variator aufweist:
ein Paar von Eingangsscheiben, einander gegenüberliegend, wobei sich die Ein­ gangsscheiben in Verbindung mit der Eingangswelle drehen;
ein Paar von Ausgangsscheiben, die koaxial zwischen den Eingangsscheiben angeordnet sind;
eine Blindmaschinenwelle zur Verbindung der Ausgangsscheiben;
eine erste Antriebskraftübertragungswelle über ein erstes Zahnrad und eine Kette in Verbindung mit der Maschinenblindwelle; und
eine zweite Antriebskraftübertragungswelle, die an einem zweiten Ende der Ein­ gangswelle angeordnet ist,
wobei die Erfassungseinrichtung aufweist:
einen ersten Drehzahlerfassungssensor zum Erfassen der Anzahl von Umdre­ hungen der ersten Antriebskraftübertragungswelle; und
einen zweiten Drehzahlerfassungssensor zum Erfassen der Anzahl von Umdre­ hungen der zweiten Antriebskraftübertragungswelle.

3. Stufenlos verstellbares Getriebe nach Anspruch 2, wobei die Planetengetriebe­ einrichtung aufweist:
ein Sonnenrad, das mit der Ausgangswelle verbunden ist;
eine Vielzahl von Planetenrädern, die sich mit dem Sonnenrad im Eingriff befin­ den;
einen Planetenträger, der sich mit den Planetenrädern im Eingriff befindet; und
einen Zahnkranz, der sich mit den Planetenrädern im Eingriff befindet,
wobei die Umschalteinrichtung aufweist:
eine Kupplung für die niedrigen Drehzahlen, die zwischen dem Planetenträger und dem Zahnkranz angeordnet ist; und
eine Kupplung für die hohen Drehzahlen, die mit der zweiten Antriebskraftüber­ tragungswelle verbunden ist.

4. Stufenlos verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Variator aufweist:
ein Paar von Eingangsscheiben, die einander gegenüberliegen, wobei die Ein­ gangsscheiben sich in Verbindung mit der Eingangswelle drehen;
ein Paar von Ausgangsscheiben, die koaxial zwischen den Eingangsscheiben angeordnet sind, und
wobei die Erfassungseinrichtung aufweist:
einen ersten Drehzahlerfassungssensor zum Erfassen der Anzahl von Umdre­ hungen der Eingangsscheiben; und
einen zweiten Drehzahlerfassungssensor zum Erfassen der Anzahl von Umdre­ hungen von Ausgangsscheiben.

5. Stufenlos verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Variator aufweist:
ein Paar von Eingangsscheiben, die einander gegenüberliegen, wobei die Ein­ gangsscheiben sich in Verbindung mit der Eingangswelle drehen;
ein Paar von Ausgangsscheiben, die koaxial zwischen den Eingangsscheiben angeordnet sind; und
einen schwenkbaren Zapfen, der zwischen der Eingangsscheibe und der Aus­ gangsscheibe angeordnet ist, und
wobei die Erfassungseinrichtung einen Sensor zum Messen eines Schwenkwin­ kels des Zapfens aufweist.

6. Stufenlos verstellbares Getriebe zur Verwendung als Automobilgetriebe, umfas­ send:
eine Eingangswelle, die durch die Antriebsquelle gedreht wird;
eine Ausgangswelle zum Abnehmen einer Antriebskraft, die auf eine Drehung der Eingangswelle zurückzuführen ist;
einen Variator, der zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle ange­ ordnet ist, wobei der Variator aufweist:

• a) ein Paar von Eingangsscheiben, die einander gegenüberliegen, wobei die Eingangsscheiben sich in Verbindung mit der Eingangs­ welle drehen, und
• b) ein Paar von Ausgangsscheiben, die koaxial zwischen den Ein­ gangsscheiben in einem losen Eingriffszustand angeordnet sind;

eine Blindmaschinenwelle zur Verbindung der Ausgangsscheiben;
eine erste Antriebskraftübertragungswelle über ein erstes Zahnrad und eine Kette in Verbindung mit der Maschinenblindwelle;
eine zweite Antriebskraftübertragungswelle, die an einem zweiten Ende der Ein­ gangswelle angeordnet ist;
eine Planetengetriebeeinrichtung, die zwischen der Eingangswelle und der Aus­ gangswelle angeordnet ist, wobei die Planetengetriebeeinrichtung aufweist:

• a) ein Sonnenrad, das mit der Ausgangswelle verbunden ist,
• b) eine Vielzahl von Planetenrädern, die sich mit dem Sonnenrad im Eingriff befinden,
• c) einen Planetenträger, der sich mit den Planetenrädern im Eingriff befindet, und
• d) einen Zahnkranz, der sich mit den Planetenrädern im Eingriff befin­ det;

eine Kupplung für die niedrigen Drehzahlen, die zwischen dem Planetenträger und dem Zahnkranz angeordnet ist;
eine Kupplung für die hohen Drehzahlen, die mit der zweiten Antriebskraftüber­ tragungswelle verbunden ist;
einen ersten Drehzahlerfassungssensor zum Erfassen der Anzahl von Umdre­ hungen der ersten Antriebskraftübertragungswelle; und
einen zweiten Drehzahlerfassungssensor zum Erfassen der Anzahl von Umdre­ hungen der zweiten Antriebskraftübertragungswelle.

7. Stufenlos verstellbares Getriebe zur Verwendung als ein Automobilgetriebe, um­ fassend:
eine Eingangswelle, die durch eine Antriebsquelle gedreht wird;
eine Ausgangswelle zum Abnehmen einer Antriebskraft, die auf eine Drehung der Eingangswelle zurückgeht;
einen Variator, der zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle ange­ ordnet ist, wobei der Variator aufweist:

• a) ein Paar von Eingangsscheiben, die einander gegenüberliegen, wobei sich die Eingangsscheiben in Verbindung mit der Eingangs­ welle drehen, und
• b) ein Paar von Ausgangsscheiben, die koaxial zwischen den Ein­ gangsscheiben angeordnet sind;

eine Planetengetriebeeinrichtung, die zwischen der Eingangswelle und der Aus­ gangswelle angeordnet ist, wobei die Planetengetriebeeinrichtung aufweist:

• a) ein Sonnenrad, das mit der Ausgangswelle verbunden ist,
• b) eine Vielzahl von Planetenrädern, die sich im Eingriff mit dem Son­ nenrad befinden,
• c) einen Planetenträger, der sich mit den Planetenrädern im Eingriff befindet, und
• d) einen Zahnkranz, der sich mit den Planetenrädern im Eingriff befin­ det;

eine Kupplung für die niedrigen Drehzahlen, die zwischen dem Planetenträger und dem Zahnkranz angeordnet ist;
eine Kupplung für die hohen Drehzahlen, die mit der zweiten Antriebskraftüber­ tragungswelle verbunden ist;
einen ersten Drehzahlerfassungssensor zum Erfassen der Anzahl von Umdre­ hungen der Eingangsscheibe; und
einen zweiten Drehzahlerfassungssensor zum Erfassen der Anzahl von Umdre­ hungen der Ausgangsscheibe.

8. Stufenlos verstellbares Getriebe zur Verwendung als ein Automobilgetriebe, um­ fassend:
eine Eingangswelle, die durch eine Antriebsquelle gedreht ist;
eine Ausgangswelle zum Abnehmen einer Antriebskraft, die auf eine Drehung der Eingangswelle zurückgeht;
einen Variator, der zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle ange­ ordnet ist, wobei der Variator aufweist:

• a) ein Paar von Eingangsscheiben, die einander gegenüberliegen, wobei sich die Eingangsscheiben in Verbindung mit der Eingangs­ welle drehen,
• b) ein Paar von Ausgangsscheiben, das koaxial zwischen den Ein­ gangsscheiben angeordnet ist, und
• c) einen schwenkbaren Zapfen, der zwischen der Eingangsscheibe und der Ausgangsscheibe vorgesehen ist;

eine Planetengetriebeeinrichtung, die zwischen der Eingangswelle und der Aus­ gangswelle angeordnet ist, wobei die Planetengetriebeeinrichtung aufweist:

• a) ein Sonnenrad, das mit der Ausgangswelle verbunden ist,
• b) eine Vielzahl von Planetenrädern, die sich mit dem Sonnenrad im Eingriff befinden,
• c) einen Planetenträger, der sich mit den Planetenrädern im Eingriff befindet, und
• d) einen Zahnkranz, der sich mit den Planetenrädern im Eingriff befin­ det;

eine Kupplung für die niedrigen Drehzahlen, die zwischen dem Planetenträger und dem Zahnkranz angeordnet ist;
eine Kupplung für die hohen Drehzahlen, die mit der zweiten Antriebskraftüber­ tragungswelle verbunden ist; und
einen Sensor zum Messen eines Schwenkwinkels des Zapfens.