DE2808810A1

DE2808810A1 - Variables riemenscheibengetriebe

Info

Publication number: DE2808810A1
Application number: DE19782808810
Authority: DE
Inventors: Richard Lewis Smirl
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1977-03-01
Filing date: 1978-03-01
Publication date: 1978-09-07
Also published as: FR2382631B1; DE2808810C2; JPS61204049U; GB1579523A; JPS53107554A; FR2382631A1; CA1086531A; JPS6216522Y2; US4228691A

Description

Variables Riemenscheibengetriebe

Die Erfindung betrifft ein variables Riemenscheibengetriebe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es sind bereits verschiedene Riemenscheibengetriebe bekannt. Aufgrund der gegenwärtigen Energiekrise, die mit hohen Treibstoffpreisen zusammentrifft, wird zunehmend Gewicht auf kleine, preiswerte Personenfahrzeuge mit niedriger Leistung gelegt, die einen geringen Treibstoffverbrauch haben. Hierfür sind variable Riemenscheibengetriebe ideal. Derartige Getriebe bieten eine unbegrenzte Anzahl von Übertragungsverhältnissen in ihrem Arbeitsbereich. Bei Riemenscheibengetrieben der fraglichen Art ist im allgemeinen eine antriebende Riemenscheibe vorhanden, welche sich aus einem feststehenden Flansch und einem axial beweglichen Flansch zusammensetzt. Außerdem ist eine angetriebene Riemenscheibe vorgesehen, die ebenfalls einen feststehenden Flansch und einen axial beweglichen Flansch besitzt. Die Riemenscheiben stehen über einen flexiblen Riemen miteinander in Antriebsverbindung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein derartiges, variables Riemenscheibengetriebe zu schaffen, bei dem die Flanschbelastung der angetriebenen Riemenscheibe so geregelt wird, daß sie dem Drehmomentenbedarf des Riemens, der die Riemenscheiben miteinander verbindet, bei den verschiedenen An-

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triebsstellungen und den verschiedenen Eingangsdrehmomenten des Motors genau entspricht»

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den ünteransprüehen angegeben.

Bei der Erfindung wird die Flanschbelastung mit der Flanschstellung bzw. dem Übertragungsverhältnis in Übereinstimmung mit der Weg-Lastkurve einer Federscheibe geregelt. Wenn sich der Riemen in einer Stellung mit niedrigem Übertragungsverhältnis befindet, wird eine verhältnismäßig hohe Federkraft ausgeübt. Wenn sich der Riemen in eine Stellung mit hohem Übertragungsverhältnis bewegt, nimmt die Kraft in ausgeprägter Weise ab. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Federkraft in der Stellung mit hohem Übertragungsverhältnis weniger als halb so groß wie die Federkraft in der Stellung mit niedrigem Übertragungsverhältnis. Die Veränderung der Last mit dem Eingangs- bzw. Motordrehmoment an der angetriebenen Riemenscheibe erfolgt durch Variationen des Hydraulikdruckes, der auf den Kolben ausgeübt wird, welcher mit dem beweglichen Flansch der angetriebenen Riemenscheibe verbunden ist. Die kombinierte Kraft von Feder und Hydraulikdruck führt zu einer Familie von Kurven bei jedem Drehmomentenwert des Antriebs.

Äusführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 schematisch ein variables Riemengetriebe in Leerlaufstellung bzw. in Stellung mit niedrigem übertragungsver-

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hältnis;

Fig. 2 ein variables Riemengetriebe in einer Stellung mit hohem Übertragungsverhältnis;

Fig. 3A und 3B zusammen das Getriebe und das erfindungsgemäße hydraulische Steuersystem;

Fig. 4 die Draufsicht auf eine Fingerfederscheibe und deren Befestigung an anderen Teilen des Getriebes;

Fig. 5 Kurven des Ausgangswertes von einer Pumpe des hydraulischen Steuersystems als Funktion der Motordrehzahl;

Fig. 6 eine Kurvenfamilie für den Ausgangswert der anderen Pumpe des hydraulischen Steuersystems als Funktion der Motordrehzahl;

Fig. 7 eine auf Drehmoment ansprechende Drucksteuereinrichtung;

Fig. 8, 9 und 10 Einzelheiten der Antriebsverbindung zwischen der Federfingerscheibe und einer Riemenscheibe;

Fig.11 ein Detail eines Ventiltauchkolbens in der Drucksteuereinrichtung.

In den Fig. 3 und 3A ist schematisch ein variables Riemengetriebe dargestellt. Dieses umfaßt eine antreibende Riemenscheibe 12, eine angetriebene Riemenscheibe 14 und ein Steuersystem 16.

Die antreibende Riemenscheibe 12 umfaßt einen feststehenden Flansch 18, der mittels einer Keilfeder 22, die in einer Keilnut 24 in der Welle 20 aufgenommen ist, mit der Antriebswelle 20 verbunden ist. Sprengringe 26, 28 werden in Nuten 3o, 32 der Welle 20 aufgenommen. Aufgrund dieser Verbindung dreht sich der feststehende Flansch 18 zusammen mit der Welle 20. Die Welle 20 ist mit einer Hauptantriebswelle 34 verbunden, die von einer

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primären Bewegungsquelle, beispielsweise einer Brennkraftmaschine 36 angetrieben wird. Die Welle 34 ist mit einer Anlaßkupplung 38 verbunden, die ihrerseits über eine Welle 40 mit einem Vorwärts-Rückwärts-Mechanismus 4 2 beliebiger Konstruktion verbunden ist. Der Vorwärts-Rückwärts-Mechanismus 42 ist mit der Welle 20 verbunden.

Die antreibende Riemenscheibe 12 umfaßt außerdem einen axial bewegbaren Flansch 44 mit einem Nabenabschnitt 46, der die Welle 20 umgibt. Der Nabenabschnitt 46 besitzt einen zylindrischen Kolbenabschnitt 48, der in einem Zylinderteil 50 aufgenommen wird. Das Zylinderteil 50 ist von einem Endteil bzw. einem Dekkel 52 verschlossen. Hierdurch wird eine Kammer 54 gebildet, die über Kanäle 55 und Schlitze 56 in der Welle 20 mit einer mittleren, offen endenden Bohrung 58 kommuniziert, die sich ebenfalls in der Welle 20 befindet. Der Kolben 48 weist ein Ende 59 auf, welches an den Deckel 52 anstößt, wenn sich der antreibende Flansch in der Stellung mit niedrigem Ubertragungsverhältnis befindet.

Eine Federscheibe 60 (vergl. auch Fig. 4) ist in der Nähe des äußeren Randes 62 des beweglichen Flansches 44 durch in Abstand befindliche Verbindungseinrichtungen kraftschlüssig angeschlossen. Die Feder 60 weist radial nach innen ragende Finger 66 auf, von denen einige durch Stifte 68 und dergleichen an einem Abschnitt des Teiles 50 angebracht sind.

Ein Ende eines hohlen Rohres 70 befindet sich in der offen endenden Bohrung der Welle 20. Es ist durch einen Stift 72 mit

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einem Abschnitt der Nabe 46 des beweglichen Flansches 44 verbunden. Der Stift 72 verläuft durch gegenüberliegende Schlitze in der Welle 20, so daß das Rohr 70 axial bewegt werden kann. Aufgrund der Stiftverbindung drehen sich das hohle Rohr 70 sowie die ganze bewegliche Flanschanordnung gemeinsam mit der Welle 20. Das gegenüberliegende Ende des hohlen Rohres 7o wird verschiebbar vom Block 74 eines nachfolgenden Ventil 76 aufgenommen. Es ist durch einen mit Flansch versehenen Stopfen 78 verschlossen. Eine oder mehrere (üblicherweise eine Vielzahl) Öffnungen 80 verbinden Außenseite und Innenseite des hohlen Rohres 70 miteinander.

Der Block 74 besitzt eine erste Ringnut 82, die mit einer Abzugsleitung 84 verbunden ist. Diese öffnet sich zu einem Sumpf 86, d.h. einem Hydraulikmittelvorrat, beispielsweise einem Ölvorrat. Eine zweite Ringnut 88 ist mit einer Leitung 90 verbunden. Der mit Flansch versehene Stopfen 78 wird von einem größeren Hohlraum 92 im Block 74 aufgenommen. Der Flansch begrenzt die Relativverschiebung zwischen dem hohlen Rohr 70 und dem Block 74.

Ein Ventilschieber 94 ist mit dem Block 74 verbunden und in einem stationären Block 96 einer Schiebeeinrichtung aufgenommen. Durch den Schieber 94 werden Räume 98 und 99 auf gegenüberliegenden Seiten gebildet, wie dargestellt. Eine Spiralfeder 100 umgibt den Verbindungsschaft 102 der Spule 94. Die einander gegenüberliegenden Enden des Blocks 96 sind mit Leitungen 104 bzw. 106 verbunden. Die Leitung 104 kommuniziert mit dem Hohlraum 98 und die Leitung 106 kommuniziert mit dem Hohlraum 99.

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Die angetriebene Riemenscheibe 14 umfaßt einen feststehenden Flansch 108, der durch eine Keilfeder 112, die sich in einer Keilnut 114 der Welle 110 befindet, mit der angetriebenen Welle bzw. Ausgangswelle 110 verbunden ist. Sprengringe 116, 118 sitzen in Nuten 120 bzw. 122 der Welle 110. Ein axial beweglicher Flansch 124 besitzt eine axial verlaufende Nabe 126,welche die Welle 110 umgibt. Die Welle 110 ist mit einem radial verlaufenden Flansch 128 versehen, mit welchem ein Zylinderteil 130 verbunden ist. Dieses umgibt die Nabe 126 und bildet mit dieser einen Hohlraum 132. Eine Federscheibe 133, die der Feder 60 der Konstruktion nach ähnlich ist, steht an ihrem Umfang in Antriebsverbindung mit dem Flansch 124; ihre Finger 133a berühren das Teil 130. Um den Flansch 124 ausreichend zu belasten, kann eine doppelte oder dreifache, parallel gestapelte Feder verwendet werden. Das Ende 134 der Nabe 126 liegt im Hohlraum 132, so daß die Nabe 126 als Kolben wirkt, wenn in den Hohlraum 132 Strömungsmittel eingebracht v/ird. Zur Einführung von Strömungsmittel in den Hohlraum 132 ist die Welle 110 mit einer Axialbohrung 196 versehen und bei 138 und 139 quer durchbohrt. Die Bohrung 136 ist an ihrem Ende mit einem Stopfen versehen. Eine Leitung 140 ist mit einer nicht umlaufenden Abgabehülse 14 2 verbunden, welche die Welle 110 umgibt. Eine Ringnut 14 3 in der Hülse 14 2 stellt eine Verbindung zwischen der Leitung 140 und den Bohrungen 136, 138 und 139 her.

Ein flexibler Riemen 144 verbindet die antreibende Riemenscheibe 12 mit der angetriebenen Riemenscheibe 14. Der Riemen 144 kann aus Metall oder elastomerem Material hergestellt sein,das mit Glasfaser oder anderen fadenartigen Spannteilen verstärkt

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ist. Der Riemen kann mit Nylon oder einem anderen Tuch überzogen sein. Selbstverständlich sind auch andere Riemenbauweisen verwendbar. Die Flansche 108 und 124 der angetriebenen Riemenscheibe stoßen niemals aneinander an, da auf dem Riemen 144 immer eine Last liegen muß, die von der Federfingeranordnung 133 und 133a und vom Hydraulikdruck im Hohlraum 132 herrührt.

Das hydraulische Regelsystem 16 umfaßt zwei Pumpen mit positiver Verdrängung 150, 15 2, vorzugsweise von der Bauweise, die als "Innen-Außen-Getriebepumpe" (internal-external gear pumps) bezeichnet wird. Andere Arten von Pumpen mit positiver Verdrängung können selbstverständlich ebenfalls verwendet werden. Die Pumpen 150 und 152 werden von einer gemeinsamen Antriebswelle 154 angetrieben und sind hierzu mit dieser verbunden. Die Antriebswelle 154 wiederum wird vom Motor 36 angetrieben. Die Pumpe 150 liefert Hydraulikmittel unter einem Druck, der abhängig vom Motordrehmoment ist und nachfolgend als "P" bezeichnet wird.Die Pumpe 152 liefert Hydraulikmittel unter einem Druck, der auf die Motordrehzahl anspricht und hiernach mit "G" gekennzeichnet wird. Die Ansaug- bzw.Einlaßöffnung 156, 158 und 160A der Pumpen 150, 152 sind alle über eine Leitung 160 mit dem Sumpf 86 verbunden. Der Auslaß der Pumpe 150 ist über eine Leitung 162 mit den Leitungen 90, 104 bzw. 140 verbunden, die oben schon erwähnt wurden. Eine mit dem Ansaugvakuum des Motors verbundene und auf Drehmoment ansprechende Druckregeleinrichtung 164 ist der Leitung 16 2 zugeordnet. Auf diese Weise wird der Druck P durch den Motorunterdruck gesteuert. 'Wenn der Unterdruck anwächst, verändert die Einrichtung 164 den Druck, unter dem Hydraulikmittel zur Ein-

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laßöffnung 16OA durchgelassen wird.

Die Pumpe 152 liefert Hydraulikmittel unter einem Druck, der mit der Motordrehzahl verbunden ist, und zwar über die zuvor beschriebene Leitung 106. Ein Zumeßstift 168, der auf eine Zumeßöffnung 169 ausgerichtet ist, befindet sich in der Leitung 106. Der Stift 168 wird von einem freitragenden Bimetallarm 170 getragen. Der Bewegungsweg des Armes 170 ist durch die Anschläge 172 und 174 beschränkt. Ein "Kick-Down-Gerät",das insgesamt mit 176 gekennzeichnet ist, ist ebenfalls der Leitung 106 zugeordnet und somit dem Ausgang der Pumpe 152. Das "Kick-Down-Gerät" 176 umfaßt ein normalerweise geschlossenes Ventilteil 178, welches auf eine Öffnung 179 in der Leitung 106 ausgerichtet ist. Das Ventilteil 178 wird von einem freitragenden Bimetallarm getragen. Es wird elastisch auf die Ventilöffnung 179 zu durch eine Spiralfeder 186 gedrückt. Es ist daher normalerweise geschlossen, bis der Kern einer Solenoidwicklung 184 unter Strom gesetzt wird. Dies geschieht dadurch, daß die Solenoidwicklung 188 durch einen Kick-Down-Schalter (nicht gezeigt) vom Fahrzeugfahrer unter Strom gesetzt wird.

Die Druckregeleinrichtung 164 (vergl. insbesondere Fig. 7) umfaßt ein mehrteiliges Gehäuse 200, das sich aus einem ersten Schalenteil 202, einem zweiten Teil 204 und einem Abschlußteil 206 zusammensetzt. Das Teil 206 ist ein Gußträger. Die Teile 204 und 206 sind mit Kopfschrauben 210 zusammengeschraubt; am Teil 202 ist ein Schlauch bzw. eine Leitung 218 befestigt. Die Leitung 218 ist an ihrem gegenüberliegenden Ende mit dem Treibstoff-Ansaugrohr 220 des Motors 36 verbunden.

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Innerhalb des Teiles 202 wird ein Diaphragma 222 durch die Flansche 212 und 214 gehalten. Dieses ist mit einer Niete 224 in ihrer Mitte mit einem schalenförmigen Federhalter 226 verbunden. Die Niete 224 liegt gegen eine Ventilbetätigungsstange an. Ein zweiter, vom ersten in Abstand befindlicher Federhalter 228 ist am gegenüberliegende Ende des Teiles 202 angebracht. Die Spiralfeder 230 befindet sich zwischen den Haltern 226 und 228. Die Feder 230 drückt das Diaphragma 222 und die Niete 224 gegen die Stange 227. Die Ventilbetätigungsstange 227 wird verschiebbar in einem nach innen verlaufenden Hals 232 des Teiles 204 aufgenommen.

Ein zweites Diaphragma 236 befindet sich fest zwischen den Teilen 204 und 206. Es ist mittels einer Niet« 239 am Federhalter 238 befestigt. Die Niete 239 liegt gegen die Stange 227 an.Eine Spiralfeder 240 befindet sich zwischen dem Halter 238 und dem Teil 204. Das Innere des Teils 204 ist mit einem Rohr-Fitting 242 versehen, mit welchem ein Schlauch bzw. ein Rohr 244 verbunden ist. Der Schlauch bzw. das Rohr 244 ist mit einem Solenoid-Ventil 246 verbunden, welches dem Vorwärts-Rückwärts-Mechanismus 42 zugeordnet ist.

Ein Ventil-Tauchkolben 248, der auf einem Ventilsitz 250 aufsitzt, ist der Anordnung 164 zugeordnet. Er regelt den Druck in der Auslaßleitung 16 2 der Pumpe 150. Die Leitung 162 führt außerdem zu einer Leitung 252 (vergl. Fig. 3) für einen die Startkupplung einrückenden Servomotor (nicht gezeigt), wie dies an sich bekannt ist. Der Ventiltauchkolben 248 ist mit einer öffnung 254 und mit einem Querkanal 255 versehen, in welchen sich

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die Öffnung 254 öffnet (siehe das in Fig. 11 dargestellte Detail). Die Niete 239 liegt gegen den Ventil-Tauchkolben 248 an; der Tauchkolben 248 wird somit immer durch die Feder 240 auf den Sitz 250 gedrückt. (Der Tauchkolben wirkt unter bestimmten Bedingungen wie ein Keller-Rückschlagventil), außer, wenn der Vorwärts-Rückwärts-Mechanismus die Spule 246 bestromt, wodurch Vakuum in das Teil 204 gelangt. Hierbei wird die Federbelastung 240 überwunden. (Dabei wurde von einer Hydraulikkupplung ausgegangen ; es können jedoch auch andere Kupplungsarten verwendet werden). Das Teil 206 besitzt eine Entlüftung 255a, über die eine Seite des Diaphragmas 236 entlüftet wird. In der Leitung 16 2 (vergl. Fig. 3) befindet sich außerdem eine Öffnung 246 und ein Zumeßstift 258, der von einem temperaturempfindlichen Bimetallarm 260 gesteuert wird. Eine Seite des Zumeßstiftes 258 und das Ventil 248 befinden sich in einer Leitung 160A, die zum Einlaß der Pumpe 150 führt. Die Kombination aus Öffnung 254 und Öffnung 256 führt zum anfänglichen Druckanstieg in der P-Kurve von Fig. 6. Dieser kann in bekannter Weise zur Regelung einer hydraulisch gesteuerten Anlaßkupplung verwendet werden.

Fig. 4 zeigt die Feder 60 für die antreibende Riemenscheibe 12 mit ihren radial nach innen gerichteten Fingern 66. Die Feder 60 steht an verschiedenen Stellen in Antriebsverbindung mit dem Rand 62 des Riemenscheibenflansches 44, und zwar über Verbindungseinrichtungen 64. Die Einrichtung 64 ist auch in den Fig. 8, 9 und 10 gezeigt. Jede umfaßt ein Vorderteil 26 2, welches sich in Abstand von einem rückwärtigen Teil 264 befindet. Die Teile sind miteinander verbunden.

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Das Vorderteil 26 2 hat eine Gewindeöffnung 266, welche eine Einstellschraube 268 aufnimmt. Eine Verlängerung 270 berührt ein Teil 272, welches einen durch eine öffnung 276 im Rand 62 verlaufenden Vorsprung besitzt. Um keine Löcher in die Finger 66 bohren zu müssen, wird die Einrichtung 64 über einen Finger geschoben, nach außen in die dargestellte Stellung bewegt; dann wird die Einstellschraube 268 angezogen, wodurch im Ergebnis die Federscheibe 60 am Rand 62 befestigt wird.

Die Federscheibe 133 der angetriebenen Riemenscheibe 14 mit den Fingern 133a weist im wesentlichen dieselbe Bauweise auf wie die Feder 60. Da sie jedoch eine Kraft auf den Flansch 124 und damit auf den Riemen 144 ausüben muß, die diejenige übersteigt, die von der antreibenden Riemenscheibe 12 ausgeübt wird, kann die Feder 133 gestapelt werden. Beispielsweise kann sie aus mehreren Federscheiben zusammengesetzt sein, von denen jede nach innen gerichtete Finger aufweist.

Verschiedene O-Ring-Dichtungen sind in der Zeichnung dargestellt, im einzelnen jedoch nicht beschrieben. Sie sind an den erforderlichen Stellen vorgesehen.

Die Betriebsweise des geschilderten Riemenscheibengetriebes ist wie folgt:

Wenn der Motor 36 im Leerlauf läuft und die Kupplung 38 gelöst ist, befindet sich die Antriebswelle in Ruhe; die Riemenscheiben 12 und 14 befinden sich in den in Fig. 1 gezeigten Stellungen.

Die Pumpe 150 arbeitet; da jedoch die öffnungen 254 und 256 das

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Strömungsmittel zur Einlaßöffnung 156 leiten„ ist der Druck auf einem sehr niedrigen. Wert» Wenn dieser Druck bei einer hydraulisch kontrollierten Startkupplung verwendet werden soll, reicht er nicht aus, die Kupplungs-Rückholfedern zu überwinden« welche die Kupplung ausgerückt halten. Auch die Pumpe 152 arbeitet; da jedoch das Strömungsmittel an den öffnungen 169 und 179 vorbeifließt, ist auch dieser Druck im Kanal 106 sehr niedrig. Er reicht nicht aus, die Rückholkraft der Feder 100 im Schieber 97 zu überwinden.

Der Schieber 94 und das Nachfolgeventil 76 befinden sich demzufolge in der vollständig zurückgezogenen Stellung (rechts in der Zeichnung). Hier sind die Kanäle 80 direkt über die Nut 82 und den Kanal 84 mit dem Sumpf 86 verbunden, wodurch ein Druck vom Wert Null im Hohlraum 54 undjam Kolben 48 der angetriebenen Riemenscheibe aufrecht erhalten wird. Zu diesem Zeitpunkt liegt der Kolben 58 am Deckel 52 ai, wodurch sich eine Reaktionskraft für die Riemenkräfte ergibt, die an der angetriebenen Riemenscheibe 14 entwickelt werden (wie zuvor erwähnt„ wird auf dem Riemen durch die angetriebene Riemenscheibe 14 immer eine gewisse Kraft aufrecht erhalten).

Um die Bewegung des Fahrzeugs einzuleiten„ wird die Drossel d©s (nicht gezeigten) Motors geöffnet. Die Drehzahl des Motors wächst. Die Pumpe 150 liefert nun Strömungsmitteldruck P in der Weise, die im linken abschnitt der Kurve von Fig„ 6 dargestellt ist. Hierdurch rückt die Kupplung 38 ein und verbindet die Wellen 34 und 40. Dadurch drehen sich die Riemenscheiben 12 und 14% die angetriebene Welle 110 läuft um, wodurch sich das Fahrzeug

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zu bewegen beginnt. Die Pumpe 152 liefert in dieser Betriebsphase einen noch niedrigeren Druck. Dieser Druck reicht im Kanal 106 noch immer nicht aus, den Schieber 94 nach links (in der Zeichnung) zu bewegen. Der Hohlraum 54 bleibt daher auf dem Druck Null und mit dem Sumpf 86 verbunden, bis eine etwas höhere Drehzahl erreicht wird. Motor 36 und Antriebswelle 4O drehen sich weiter gemeinsam mit dem niedrigen Übertragungsverhältnis, bis der Druck G {vergl. den ansteigenden Abschnitt der Druckkurve G in Fig. 5) so groß wird, daß eine Bewegung des Schiebers 94 und des Nachfolgeventils 76 bewirkt wird. Hierdurch wird Druck in den Hohlraum 54 geleitet.

Die Bewegung des Schiebers 94 und der Druck in dem Hohlraum 54, der auf den Kolben 48 wirkt, leiten eine Bewegung des Flansches 44 der antreibenden Riemenscheibe auf den Flansch 18 zu ein.Eine Bewegung des Flansches 44 auf den Flansch 18 zu verleiht dem Riemen 144 eine zusätzliche Spannung und drückt den angetriebenen Flansch 124 nach links. Auf diese Weise wird das Übertragungsverhältnis zwischen den Riemenscheiben verändert. Das resultierende Übertragungsverhältnis erzeugt ein Rückkopplungssignal (inkrementelle Veränderung der Motordrehzahl und des Druckes G, welche die auf den Schieber 94 wirkende Kraft verändert}. Dadurch wird eine Drehzahldrift bei der Veränderung des Übertragungsverhältnisses und einem gegebenen Drehmoment verändert, da eine zusätzliche Last an den Motor gelegt wird. Dies führt dazu, daß eine konstante Motordrehzahl bei einem bestimmten Drehmoment aufrecht erhalten wird, bis der Wechsel des Übertragungsverhältnisses abgeschlossen ist, also bis zum Ende des Bewegungswegs des Kolbens 48 der antreibenden Riemenscheibe. Zu diesem Zeit-

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punkt stößt der antreibende Flansch 44 gegen den Flansch 18»

Ein fortgesetzter Betrieb bei diesem Drehmomentenwert führt zu einem konstanten "Overdrive"-Übertragungsverhältnis? variierende Motordrehzahlen sind dann direkt mit der Fahrseuggeschwindigkeit verknüpft. Wenn, wie aus den Kurven von Fig. 6 su erkennen ist, dieser Betrieb bei einem 50%igen Drehmomentenwert stattfindet, sind die Drucke P auf der linken Seite des Schiebers 94 mäßig groß; demzufolge ist nur eine mäßige Dreh ζ aiii erforderlich, um soviel Druck im Kanal 106 aufzubauen, daß der Druck auf der gegenüberliegende Seite des Schiebers 94 ausbalanciert wird«, Dies führt zu einer mäßigen Motordrehzahl und zu einem Betrieb mit konstanter Motordrehzahl während der Wechselphase des Übertragungsverhältnisses . Mit höherem Drehmoment werden höhere Werte von G und höere Werte der Motordrehzahl erforderlich, um den Wechsel des Übertragungsverhältnisses zu bewirken. Zusätzlich zum höheren Drehmoment, das sich bei weiterem öffnen der Drossel ergibt, stellen sich also höhere Drehzahlen ein, so daß die Ausgangsleistung beträchtliche Flexibilität aufweist.

Die Ringnut 82 des Nachfolgeventils ist über die Leitung 84 mit dem Sumpf 86 verbunden, die Nut 88 ist mit der Pumpe 150 verbunden. Der Steg zwischen der Nut 82 und der Nut 88 überspreizt die in das Rohr 70 führenden Abgabeöffnungen 80. Der Wert des Druckes im Kanal 90, der tatsächlich zum Hohlraum 54 und zum Antriebskolben 58 geführt wird, ist das Ergebnis kleiner Verschiebungen in der Stellung des Nachfolge-Ventilkörpers 74, bezogen auf die Bewegung des Schiebers 94 der Schiebereinrichtung 97. Eine geringfügige Bewegung des Kolbens 48 der antreibenden Riemen-

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scheibe nach links, welche den effektiven Durchmesser der antreibenden Riemenscheibe 12 zu vergrößern sucht, führt dazu, daß Druck über den Kanal 84 in den Sumpf 86 abgelassen wird und daß die öffnungen 80 in Verbindung mit der Nut 82 gebracht werden, wodurch die anfängliche Bewegung beseitigt wird. Umgekehrt wird bei jeder Bewegung des Riemens 144 auf einen kleineren Antriebsdurchmesser (bei der sich die Flansche 18 und 44 auseinander bewegen) mehr Leitungsdruck in den Hohlraum 54 des Antriebskolbens eingelassen, so daß diese Bewegung korrigiert wird. Im Ergebnis wird der Druck in der Kammer 54 immer auf einen Wert reguliert, der geringer ist als der verfügbare Druck auf der Leitung 162. Der Druck am angetriebenen Kolben 134 dagegen ist immer direkt mit dieser Druckquelle verbunden, d.h. mit der Leitung 162. Daher wird von der angetriebenen Riemenscheibe immer eine Kraft auf den Riemen 147 ausgeübt.

Die Konfiguration des Zumeßstiftes 168 (in der Leitung 106) und das Maß der Ausbiegung des Bimetallarms 170 sind so gewählt, daß sich die gewünschte Form der Abhängigkeit des Druckes G (Pumpe 152) von der Motordrehzahl ergibt. Die Bimetallfeder 170 kompensiert Veränderungen der ölviskosität, die bei Veränderungen der öltemperatur eintreten, so daß die G-Kurve über den gesamten Betriebsbereich der öltemperaturen hinweg im wesentlichen dieselbe bleibt. Bei höheren Temperaturen erreicht der Bimetallarm 170 den Anschlag 174. Hiernach wird die effektive freie Länge des freitragenden Armes verringert, so daß die Kompensation bei höheren Temperaturen in Übereinstimmung mit den geringeren Veränderungen der ölviskosität, die bei höheren Temperaturen auftreten, reduziert wird. Mit anderen Worten: die Viskosität des Öles ver-

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ändert sich sehr rasch zwischen Zimmertemperatur und 140 ° C. Sie verändert sich zwischen 140 ° C und 200 ° C nicht annähernd so sehr. Auf der gegenüberliegenden Seite der Bimetallfeder 170 verkürzt der Anschlag 172 die effektive freie Länge des Bimetallarmes 170. Dadurch biegt die Reglerkurve Gin der Nähe des oberen Endes des Motordrehzahlbereiches nach oben, so daß sich eine starke Veränderung des Reglersignals im oberen Drehzahlbereich des Motors ergibt. Die zweite freitragende Feder 180 und der Zumeßstift 178 werden normalerweise durch den Solenoidkolben 182 und dessen Feder 186 geschlossen gehalten. Wenn jedoch maximale Leistung benötigt wird, schließt ein Kick-Down-Schalter (nicht gezeigt) im Gasgestänge (nicht gezeigt) in der Vollgasstellung oder hinter der Vollgasstellung, wodurch die Solenoidwicklung 188 unter Druck gesetzt wird. Dadurch wird die Solenoidwicklung 188 unter Strom gesetzt. Der Tauchkolben 182 wird zurückgezogen, wodurch der freitragende Bimetallarm 180 eine HilfsÖffnung erzeugt. Dies ergibt eine Maximalleistungi-Reglerkurve, die in Fig. 5 gestrichelt dargestellt ist. Das Strömungsmittel strömt dann durch beide öffnungen 169, 179. Auf diese Weise wird die Drehzahl erhöht, die von der Pumpe 152 benötigt wird, um den Reglerdruck zu erreichen, bei dem der Riemen 144 in das obere "overdrive"-übertragungsverhältnis (Fig. 2) gebracht wird. Wenn bei einer bestimmten Drehzahl und einem bestimmten Drehmoment das Nachfolgeventil 176 und der Riemen 144 sich in einer bestimmten Stellung befinden, führt die Betätigung des Kick-Down-Schalters dazu, daß der Druck von dem durch die durchgezogene Kurve dargestellten Wert auf den Wert vermindert wird, der von der gestrichelten Kurve dargestellt wird. Hierdurch wird die Kraft auf die rechte Seite des Schiebers 94 verringert. Das

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Nachfolgeventil 76 schiebt sich nach rechts und entlastet den Druck in der Kammer 54. Dies führt dazu, daß sich der Flansch 44 der antreibenden Riemenscheibe nach rechts bewegt. Der Riemen 144 bewegt sich daraufhin auf den Boden der antreibenden Riemenscheibe zu, was das Übertragungsverhältnis in Richtung auf das niedrige Übertragungsverhältnis verändert. Die Feder 60 übt immer eine Vorspannung auf den Flansch der antreibenden Riemenscheibe 12 aus, so daß der Riemen 144 gequetscht wird. Die Vorspannung reicht jedoch alleine nicht aus, die Spannung des Riemens zu überwinden, die von der Flanschanordnung 14 erzeugt wird.

Es sei angenommen, daß der Fahrzeugfahrer bei Teilgas und mit einer bestimmten Geschwindigkeit eine Zeitlang gefahren ist, und nun beschleunigen will, indem er die Drosselklappe öffnet, ohne jedoch bis zum "Kick-Down" zu gehen.Anstatt den Druck G an der Pumpe 152 zu ändern, führt die Öffnung der Drossel dazu, daß der Unterdruck in der Drucksteuerlei-fcung 164 abnimmt. Dadurch kann mehr Federdruck auf dieses Ventil ausgeübt werden, wodurch der Druck in der Leitung 16 2 und auf der linken Seite des Schiebers 94 (im Hohlraum 98) erhöht wird. Daraufhin bewegt sich das Nachfolgeventil 76 nach rechts; die öffnungen 80 kommunizieren in gewissem Ausmaß mit der Nut 82 und damit mit der Leitung 84 und dem Sumpf 86.

Etwas Druck in der Kammer 54 wird abgezogen, was eine Verschiebung der Riemenstellung in Richtung auf ein niedrigeres Übertragungsverhältnis hervorruft.

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Claims

DIpI. Ing. H. Hauck Dipl. Phys. VJ. Schmitz Dipl. Ing. E. Graaiis Dipl. Inc. V-1. V^pn- rt Dipl. Fiv-. \; Cr3JG113 Dr-In,;. '.;. umring 8000 fv; -η oh on 2 BORG-WARNER CORPORATION South Michigan Avenue Anwaltsakte M-45 30 Chicago, Illinois 60604 (USA) 1. März 1978 Variables Riemenscheibengetriebe

1.) Variables Riemenscheibengetriebe für ein Fahrzeug mit einer Antriebswelle, an der sich eine antreibende Riemenscheibe befindet; mit einer angetriebenen Welle, an der eine angetriebene Riemenscheiben befestigt ist, wobei die Antriebswelle mit einem Antrieb verbunden werden kann, der die Antriebswelle dreht und wobei die antreibende Riemenscheibe einen axial feststehenden Flansch sowie einen axial beweglichen Flansch und auch die angetriebene Riemenscheibe einen axial feststehenden Flansch und einen axial beweglichen Flansch besitzen; mit einem Riemen, der eine Antriebsverbindung zwischen den Riemenscheiben herstellt, gekennzeichnet durch eine Federscheibe (60), die mehrere radial nach innen verlaufende Finger (66) besitzt, welche dem axial beweglichen Antriebsflansch (44) zugeordnet sind und normalerweise diesen beweg-

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lichen Flansch (44) axial auf den feststehenden Antriebsflansch (116) zudrücken; durch eine Federscheibe (133), welche mehrere radial verlaufende Finger (133a) besitzt, welche dem axial beweglichen angetriebenen Flansch zugeordnet sind und diesen normalerweise axial auf den feststehenden angetriebenen Flansch (116) zudrücken; durch eine hydraulische Regeleinrichtung (16)/ welche auf diese eine Last ausübt, die zu der von der Feder (60) ausgeübten Last hinzukommt, und dabei die relative Stellung der Flansche der Riemenscheiben und das Übertragungsverhältnis zwischen diesen verändert.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federscheibe (133) der angetriebenen Riemenscheibe so gebaut und angeordnet ist, daß auf den axial beweglichen Flansch der angetriebenen Riemenscheibe eine größere Kraft ausgeübt wird, als die erste Federscheibe (60) auf den axial beweglichen Flansch der antreibenden Riemenscheibe ausübt.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (124, 108) der angetriebenen Riemenscheibe immer einen Abstand voneinander besitzen, so daß dauernd eine Kraft auf den Riemen (144) aufrecht erhalten wird.

4. Getriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Regeleinrichtung (16) zwei mit fester Verdrängung arbeitende Pumpen (150, 152) umfaßt, von denen eine(152) einen Druck liefert, welcher der Drehzahl des Antriebs entspricht, und von denen die andere (150) einen Druck liefert, der dem Drehmoment des Antriebs entspricht.

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5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Regeleinrichtung (16) außerdem einen Hydraulikzylinder (54 oder 130} umfaßt, sowie einen in diesem Zylinder befindlichen Kolben (48 bzw. 126), der mit einem der axial beweglichen Riemenscheiben-Flansehe (44 bzw. 133) verbunden ist, und daß der Zylinder hydraulisch mit einer der Pumpen (150 bzw. 152) verbunden ist.

6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Flansch (44) der antreibenden Riemenscheibe mit dem Kolben (48) verbunden ist, und daß der Zylinder (50) mit der Pumpe (150) verbunden ist, welche einen drehmomentenabhangigen Druck liefert, und daß außerdem ein Geschwindigkeitsund drehmomentenempfindliches Ventil (76) in der Verbindung zwischen der Pumpe (150), welche den drehmomentenabhangigen Druck liefert, und dem Zylinder (50) vorgesehen ist.

7. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Flansch (133) der angetriebenen Riemenscheibe mit dem Kolben (134) verbunden ist, und daß der Zylinder (13) mit der Pumpe (15) verbunden ist, welche den drehmomentenabhangigen Druck liefert, und daß außerdem ein auf den Motorunterdruck ansprechendes Ventil (164) vorhanden ist, welches das zwischen der Pumpe (15), welche den drehmomentenabhangigen Druck liefert, und dem Zylinder (13) fließende Hydraulikmittel beeinflußt.

8. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,daß die hydraulische Regeleinrichtung (16) einen Schieber (94) umfaßt,

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dessen eine Seite mit der Pumpe (152) kommuniziert, welche den drehzahlabhängigen Druck liefert, und dessen andere Seite mit der Pumpe (150) kommuniziert, welche den drehmomentenabhängigen Druck liefert, und daß dieser Schieber (94) zur Regelung des Hydraulikdruckes in dem Zylinder mit dem Ventil (76) verbunden ist.

9. Getriebe nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Feder (loo), die dem Schieber (94) zugeordnet ist und diesen nachgiebig in eine Richtung drückt.

10. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (76) ein Gehäuse (74) umfaßt, welches mit dem Schieber (94) verbunden ist, sowie ein hohles Ventilteil (70), welches mit dem Kolben (48) verbunden ist, der mit dem axial beweglichen Flansch (44) verbunden ist, und daß das hohle Ventilteil (70) in Abstand befindliche öffnungen (80) besitzt, von denen eine mit dem Hydraulikzylinder (96) und die andere mit der Pumpe (150) verbunden ist, welche das drehmomentenabhängige Drucksignal liefert, bzw. mit dem Sumpf (86) , je nach der axialen Stellung des Gehäuses (74) relativ zum hohlen Ventilteil (70).

11. Getriebe nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Ventil,welches den von der Pumpe (152), die den drehzahlabhängigen Druck liefert, erzeugten Druck steuert, und daß dieses Ventil (168, 169) eine öffnung (169) und ein Schließteil (168) für diese öffnung (169) umfaßt, wobei das Schließteil (168) an einer temperaturempfindlichen Einrichtung (170) getragen ist,

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die Temperaturveränderungen im Hydraulikmittel kompensiert.

12. Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturempfindliche Einrichtung (170) aus Bimetall ist.

13. Getriebe nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Solenoidventil (176), welches den geschwindigkeitsabhängigen Druck von der Pumpe (152) regelt und eine öffnung (179) sowie ein Schließteil (178) umfaßt, welches normalerweise auf der öffnung (179) aufsitzt und mit dem Kern (182) einer Wicklung (176) in Verbindung steht, sowie durch Mittel (188), mit denen die Wicklung bestromt und das Schließteil von der öffnung abgehoben wird.

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