DE3900204A1 - Kegelscheibengetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kegelscheibengetriebe mit stufenlos ein- und verstellbarer Übersetzung, das zur Erzeugung der axialen Anpreßkräfte der Kegelscheiben auf ein zwischen ihnen umlaufendes Zugmittel über auf den Getriebewellen angeordnete, axial auf je eine der dazu auf der jeweiligen Getriebewelle verschiebbaren Kegelscheiben wirksame hydraulische Spannmittel ver­ fügt, die mit Druckmittel über ein Steuerventil be­ aufschlagt werden, wobei sich dem Getriebe vorge­ schaltet auf dessen Antriebswelle ein Drehzahlfühler befindet, der Druckmittel drehzahlabhängig auf wenig­ stens ein Steuerelement gibt.

Dabei findet sich außerdem im Druckmittelabfluß des Steuerventils üblicherweise ein drehmomentabhängig gesteuertes Drosselorgan, das in bekannten Fällen z. B. durch einen sogenannten Drehmomentfühler ge­ bildet wird, der dem Getriebe vorgeschaltet auf dessen Antriebswelle angeordnet ist.

Bekannte stufenlose Kegelscheibengetriebe dieser Art, die in Kraftfahrzeugen Verwendung finden, werden fast ausschließlich automatisch gesteuert. Der Führer eines Kraftfahrzeuges, das mit einem derartigen Getriebe aus­ gerüstet ist, beeinflußt die Fahrzeuggeschwindigkeit bei Treibfahrt ausschließlich mit einem einzigen Steuer­ organ, nämlich dem üblicherweise verwendeten sogenannten Gaspedal. Dieses Steuerorgan beeinflußt sowohl das Mo­ tordrehmoment über die Betätigung der Vergaser- bzw. Einspritzpumpengestänge, die die Füllung des Verbren­ nungsmotors bestimmen, als auch die Verstellung der Übersetzung des stufenlosen Getriebes durch Vorgabe eines Sollwertes für die Motordrehzahl. Beide Beein­ flussungen bewirken, daß bei konstanter Gaspedalstel­ lung das Getriebe bei nahezu konstanter Motordrehzahl und -leistung ausschließlich durch Übersetzungs- und Drehmomentänderung auf Fahrwiderstandsänderungen rea­ giert.

Dabei sollen in den meisten Einsatzfällen bei einer Durchfahrung des ganzen Drehzahlbereiches Motorfüllung und -drehzahl so aufeinander abgestimmt sein, daß der Motor über den größten Teil des Drehzahlbereiches ei­ nen möglichst geringen Kraftstoffverbrauch aufweist.

Derartige Getriebe zeichnen sich zwar bei durchschnitt­ licher Fahrweise durch ein äußerst bequemes Fahrverhal­ ten aus. Sobald jedoch die durchschnittliche Fahrweise in besonderen Situationen aufgegeben werden muß, rea­ giert das automatische stufenlose Getriebe beim star­ ken positiven Beschleunigen aus niedrigen Motordreh­ zahlen heraus mit einem ungleichmäßigen Beschleuni­ gungsverhalten.

So springt beim schlagartigen Niedertreten des Gaspe­ dals der Sollwert für die Motordrehzahl auf sein Maxi­ mum, wodurch das Getriebe sofort "herunterschaltet", das heißt eine große Übersetzung (hohes Moment) ein­ stellt. Dabei steigen die Motordrehzahl und die An­ triebsdrehzahl des Getriebes wegen der Energieauf­ nahme der motorseitigen Schwungmassen mit nur gerin­ ger Beschleunigungswirkung am Fahrzeugabtrieb an. Nach Abschluß der Getriebeverstellung (des "Herunter­ schaltens") erhöht sich die Beschleunigung jedoch sprunghaft auf ihren Maximalwert. Dieses Verhalten wird vom Fahrzeugführer als unerwartet und daher als unangenehm empfunden.

Ein ähnlich empfundenes Verhalten zeigt sich auch beim plötzlichen Loslassen des zuvor niedergetretenen Gas­ pedals. Das Getriebe verstellt sich, wodurch die Mo­ tordrehzahl sehr schnell gesenkt wird. Dabei erzeugt die kinetische Energie der rotierende Motor- und Ge­ triebemassen ein Nachschieben des Fahrzeuges.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kegel­ scheibengetriebe der eingangs genannten Art dahinge­ hend zu verbessern, daß sich einerseits beim posi­ tiven Beschleunigen eine nahezu stetige Geschwindig­ keitszunahme einstellt und andererseits beim Gasweg­ nehmen die Geschwindigkeitsabnahme ohne Nachschieben des Fahrzeuges erfolgt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der hydraulischen Schaltung des Getriebes der Druck­ mittelstrom zum Steuerventil durch mindestens ein vor­ geschaltetes Ventil reduzierbar ist, und daß der Be­ triebszustand dieses Ventils durch den drehzahlabhän­ gigen Lieferdruck des Drehzahlfühlers fernsteuerbar ist.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen ist erreichbar, daß sich der Druckmittelstrom zum Steuerventil mit zu­ nehmender Motordrehzahl verringert, womit sich eine ent­ sprechende Verlangsamung in der Verstellgeschwindigkeit der Getriebeübersetzung einstellt, die schlußendlich die vorstehend geschilderten unangenehmen Begleiterschei­ nungen bekannter Getriebe zumindest weitgehend behebt.

Infolgedessen steigt bei schlagartigem Niedertreten des Gaspedals die Vortriebskraft zügig und nahezu ste­ tig an. Beim plötzlichen Loslassen des Gaspedals kommt es wegen der Verlangsamung der Getriebeverstellung nicht zu einer nachschiebenden Wirkung der motorseitigen Schwungmassen.

Der Druckmittelstrom zum Steuerventil kann zweckmäßiger­ weise auf zweierlei Arten dosiert werden. Zum einen kann ein ferngesteuertes Druckgefälleventil Verwendung finden, zum anderen ist jedoch auch der Einsatz eines ferngesteu­ erten Stromregelventils möglich.

Bei der zuerst genannten Bauart wird der Druckmittel­ strom, der die Verstellgeschwindigkeit des Getriebes bestimmt, durch das Druckgefälleventil im Zusammen­ wirken mit starren Blenden in den Zuleitungen zu den hydraulischen Spannmitteln variiert.

Die an zweiter Stelle genannte Bauart ist für Einsatz­ zwecke geeignet, bei denen geringe Strömungswiderstände im Druckmittelsystem erwünscht sind und auf die Däm­ pfungswirkung, die die genannten Blenden auf die Ver­ stellbewegung ausüben, verzichtet werden kann. Es wird dabei mit einem ferngesteuerten Stromregelventil und ohne Blenden in den Zuleitungen der hydraulischen Spannmittel der Kegelscheiben gearbeitet.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen Hydraulikschaltplan für ein Umschlingungs­ getriebe mit ferngesteuertem Druckgefälleventil und

Fig. 2 einen Hydraulikschaltplan wie in Fig. 1, je­ doch mit einem ferngesteuerten Stromregel­ ventil.

Der in Fig. 1 dargestellte Hydraulikplan gehört zu ei­ nem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit einem Antriebs­ scheibensatz 1 und einem Abtriebsscheibensatz 2. Beide Scheibensätze werden durch ein Zugmittel 3 verbunden. Der Antriebsscheibensatz 1 wird von einem Verbrennungs­ motor 4 über eine durch eine Kupplung 5 trennbare Welle 6 angetrieben. Zwischen dem Verbrennungsmotor 4 und der Kupplung 5 ist die Druckmittelpumpe 7 angeordnet. Des­ weiteren sitzen auf der Welle 6 zwischen der Kupplung 5 und dem Antriebsscheibensatz 1 ein Drehmomentfühler 15 und ein Drehzahlfühler 16. Die Druckmittelversor­ gung der Scheibensätze 1 und 2 erfolgt über ein Steuer­ ventil 11 in Form eines 4/3-Fühlerventils mit offener Mittelstellung, betätigt durch einen Taster 25, der ge­ gen eine Rückstellfeder 25 a arbeitet.

Die Stellung des Tasters 25 wird durch drei Stellglieder beeinflußt:

Das erste Stellglied stellt der Gaspedalhebel 23 mit seinem mechanischen Hebelgetriebe (22, 21, 20, 19) dar. Das linke Ende des Gaspedalhebels 23 betätigt die Stan­ ge 24, die z. B. die Drosselklappe eines Vergasers für den Verbrennungsmotor 4 beeinflußt.

Das zweite mechanische Stellglied wird durch eine Ring­ nut 1 a am Antriebsscheibensatz 1 und die Hebel 26, 27 sowie die Anschläge 28, 29 gebildet. Dabei greift der Hebel 26 mit einer Klaue seines einen Endes in die Ringnut des Antriebsscheibensatzes 1 ein. Die am Fix­ punkt 26 a gelagerte Stange 26 überträgt ihre Schwenk­ bewegung mit ihrem anderen Ende auf die Gabel der Stan­ ge 27. Dabei ist die Stange 27 mit dem Fühler 25 über ein Drehgelenk verbunden. Die Schwenkbewegung der Stan­ ge 27 um den Drehpunkt auf dem Fühler 25 wird begrenzt durch die beiden Anschläge 28 und 29.

Das dritte Stellglied ist der Druckzylinder 18, dessen Kolbenstellung durch den vom Drehzahlfühler 16 gelie­ ferten Druckmitteldruck beeinflußt wird. Die Kolben­ stange des Druckzylinders 18 ist gelenkig mit der Stan­ ge 19, die über den Mechanismus des Gaspedalhebels 23 zusätzlich betätigt wird, verbunden.

Das für den Betrieb des Getriebes erforderliche Druck­ mittel gelangt von der Druckmittelpumpe 7 über das Strombegrenzungsventil 8 in der Leitung 9 vorbei an dem im Nebenstrom sitzenden Druckbegrenzungsventil 34 in der Leitung 10 zu dem 4/3-Fühlerventil 11. Von dort aus gelangt in bekannter Weise (siehe beispielsweise die DE-PS 28 28 347) das Druckmittel über die Leitun­ gen 12 und 13 zu den Scheibensätzen 1 und 2. Aus der Leitung 12 wird zusätzlich der Drehzahlfühler 16 ver­ sorgt.

Außer dem im Nebenstrom sitzenden Druckbegrenzungsven­ til 34 ist in der Leitung 9 ein ferngesteuertes Druck­ gefälleventil 32 integriert. Als Abfluß dieses fernge­ steuerten Druckgefälleventils und des 4/3-Fühlerventils dient eine Druckmittelleitung 14 die mit dem Drehmoment­ fühler 15 verbunden ist, der den Druckmittelabfluß in Abhängigkeit von dem an der Welle 6 herrschenden Dreh­ moment drosselt.

Zur Fernsteuerung des Druckgefälleventils 32 ist zwi­ schen diesem und der Druckmittelleitung 17, die den Drehzahlfühler 16 und den Druckzylinder 18 verbindet, eine Steuerleitung 33 angeschlossen.

Die so in ihren Einzelheiten dargestellten Anordnung ar­ beitet folgendermaßen:

Bei Betätigung des Gaspedalhebels 23 verstellt dieser über die Gelenkstange 22 eine schwenkbar gelagerte Steuerkurve 21. Die Steuerkurve 21 wird dabei über eine Rolle des federbelasteten Winkelhebels 20 abge­ tastet. Die Schwenkbewegung des Winkelhebels 20 wird über seine oben angeordnete Gabel auf die vom Fühler 25 abgetastete Stange 19 übertragen.

Der Drehzahlfühler 16 hält die Druckmittelleitung 17 unter einem drehzahlabhängigen Druck, der wiederum auf den federbelasteten Kolben 18 b des Druckzylinders 18 wirkt. Der Kolben 18 b überträgt über das Gelenk 18 a seine Hubbewegung wiederum auf die Stange 19.

Die Nut 1 a des Antriebsscheibensatzes 1 überträgt die Hubbewegung des verschiebbaren Zylinders der antriebs­ seitigen hydraulischen Spannmittel mittels der Stange 26 über den Fixpunkt 26 a auf die Gabel der Stange 27, die wiederum über ein Drehgelenk mit dem Fühler 25 verbunden ist.

Durch die Betätigung des Gaspedalhebels 23 wird das untere Ende der Stange 19 ausgelenkt. Der Fühler 25 folgt der Auslenkung der Stange 19, wodurch das Ge­ triebe einen Stellbefehl erhält. Die sich mit der Getriebeverstellung verändernde Motordrehzahl veran­ laßt den Drehzahlfühler 16 zur Beeinflussung des Kol­ bens 18 b, wodurch dieser seine Position derart verän­ dert, daß der vorherigen Auslenkung des Fühlers 25 wieder entgegen gewirkt und der Stellbefehl aufge­ hoben wird. Jeder Pedalstellung entspricht also eine bestimmte Antriebsdrehzahl. Die Zuordnung beider Grö­ ßen erfolgt durch die Gestaltung der Steuerkurve 21.

Die Stangen 26 und 27, die über die Querbewegung der Nut 1 a betätigt werden, stellen in Verbindung mit den Anschlägen 28 und 29 sicher, daß Stellbefehle vom 4/3-Fühlerventil 11 nur so weit gegeben werden können, wie es der Stellbereich der Kegelscheiben zuläßt.

Die Verstellgeschwindigkeit des Umschlingungsgetriebes ist abhängig von der Größe der Blenden 30 und 31, die in den zu den Scheibensätzen führenden Leitungen 12 bzw. 13 angeordnet sind, und von der Größe der Druckdifferenz, die zwischen den Leitungen 10 und 14, das heißt zwischen Zu- und Abfluß des 4/3-Fühlerventils 11, herrscht.

Diese Druckdifferenz zwischen diesen Leitungen 10 und 14 wird nach oben in durch den Drehzahlfühler 16 ein­ stellbarer Weise begrenzt durch das Druckgefälleven­ til 32.

Das in Fig. 2 dargestellte Getriebe stimmt weitgehend mit dem in Fig. 1 überein, weshalb insoweit die glei­ chen Bezugszahlen verwendet sind und auf die dortige Beschreibung verwiesen wird.

Der Unterschied wird gebildet durch das Fehlen der Blenden 30 und 31 in den Leitungen 12 und 13 sowie den Ersatz des ferngesteuerten Druckgefälleventils 32 durch das 3-Wege-Einstell-Stromregelventil 35. Diese Lösung ist für Einsatzzwecke geeignet, in denen auf die Däm­ pfungswirkung, die die Blenden auf die Verstellbewe­ gung ausüben, verzichtet werden kann und besonders ge­ ringe Verstellwiderstände erwünscht sind.

Das 3-Wege-Einstell-Stromregelventil 35 ist in der zum 4/3-Fühlerventil 11 führenden Leitung 10 angeordnet und entläßt den überschüssigen Strom in die als Abfluß des 4/3-Fühlerventils 11 dienende Leitung 14. Die Einstel­ lung des 3-Wege-Einstell-Stromregelventils wird mit Hilfe eines zur Verfügung stehenden drehzahlabhängigen Drucks, der wieder über eine Steuerleitung 36 vom Dreh­ zahlfühler 16 herangeführt wird, so variiert, daß mit steigender Antriebsdrehzahl der Nutzstrom abnimmt. Das Druckgefälleventil 37 mit einer festen Einstellung be­ stimmt nur den Höchstwert der möglichen Druckdifferen­ zen zwischen Zu- und Abfluß (10, 14) des 4/3-Fühlerven­ tils 11 und damit auch zwischen den Scheibensätzen. Es reagiert nur in Extremfällen, z. B. bei Getriebeüber­ lastung.

Claims (3)

1. Kegelscheibengetriebe mit stufenlos ein- und ver­ stellbarer Übersetzung, das zur Erzeugung der axialen Anpreßkräfte der Kegelscheiben auf ein zwischen ihnen umlaufendes Zugmittel über auf den Getriebewellen an­ geordnete, axial auf je eine der dazu auf der jeweili­ gen Getriebewelle verschiebbaren Kegelscheiben wirk­ same hydraulische Spannmittel verfügt, die mit Druck­ mittel über ein Steuerventil beaufschlagt werden, wobei sich dem Getriebe vorgeschaltet auf dessen Antriebs­ welle ein Drehzahlfühler befindet, der Druckmittel drehzahlabhängig auf wenigstens ein Steuerelement gibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelstrom zum Steuerventil (11) durch mindestens ein vorgeschaltetes Ventil (32; 35) reduzier­ bar ist, und daß der Betriebszustand dieses Ventils (32, 35) durch den drehzahlabhängigen Lieferdruck des Dreh­ zahlfühlers (16) fernsteuerbar ist.

2. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelstrom durch ein ferngesteuertes Druckgefälleventil (32) veränderbar ist.

3. Kegelscheibengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelstrom durch ein ferngesteuertes Strom­ regelventil (35) dosierbar ist.