DE4234629C2

DE4234629C2 - Continuously variable transmission for motor vehicles

Info

Publication number: DE4234629C2
Application number: DE4234629A
Authority: DE
Inventors: Dag-Arnulf Schlaf; Romanus Scholz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1991-10-25
Filing date: 1992-10-14
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: DE4234629A1

Description

Die Erfindung betrifft ein stufenloses Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.The invention relates to a continuously variable transmission according to the preamble of claim 1.

Der stufenlos verstellbare Teil eines solchen Getriebes kann ein mittels Drucköl verstellbares Umschlingungsgetriebe sein, das aus zwei einseitig verstellbaren Kegelscheibenpaaren besteht, die von einer Kette, einem Gliederband, einem Riemen oder dergl. umschlungen sind, wobei deren Berührungslinien mit den Kegelscheiben variierbar sind. Bei derartigen Getrieben ist es bekannt, nach Durchlaufen eines ersten Verstellbereiches Antriebs- und Abtriebsseite zu wechseln, um dann den Verstellbereich ein zweites Mal zu nutzen (sog. i-Quadrat-Getriebe).The continuously adjustable part of such a transmission can be a pressure oil adjustable belt transmission, which consists of two unilaterally adjustable Conical pulley pairs consists of a chain, a link belt, a belt or the like. Are wrapped, the lines of contact with the conical disks are variable. In such transmissions, it is known, after passing through a first Adjustment range of drive and output side to change the adjustment range to use a second time (so-called i-square gear).

Abgesehen von der Anfahrkupplung umfassen derartige Getriebe üblicherweise nur Zahnkupplungen, deren problemlose Schaltung ein Angleichen der Drehzahlen erforderlich macht. Hierzu sind Eingriffe auf den Motor und/oder die Anfahrkupplung notwendig. Beim Hochschalten werden bei Drehzahlgleichheit die Klauen- oder Zahnkupplungen geöffnet bzw. geschlossen. Die Qualität des Schaltvorganges hängt von der Genauigkeit der Getriebeverstellung und des Motormanagements sowie der Drehzahlmessung und der Schnelligkeit der Ein- und Auskuppelvorgänge ab. Dabei muß mit mehr oder weniger großen Schaltverzögerungen und Ruckreaktionen gerechnet werden.Apart from the starting clutch, such transmissions usually only include Tooth clutches, their smooth switching an adjustment of the speeds makes necessary. This involves interventions on the engine and / or the starting clutch necessary. When shifting up, the claw or Tooth clutches open or closed. The quality of the switching process depends on the accuracy of the transmission adjustment and engine management as well as the Speed measurement and the speed of the engagement and disengagement processes. It must with more or less large switching delays and jerk reactions become.

Ein gattungsbildendes Getriebe ist aus der GB 2 220 236 A bekannt. Nachteilig an diesem Getriebe ist seine vergleichsweise große Baulänge, die seinen Einsatz in Fahrzeugtypen mit Antriebsaggregaten in Front-Quer-Bauweise zumindest erschwert. Zudem läßt sich ein Getriebe mit dem in der GB 2 220 236 A beschriebenen Aufbau nicht gerade optimal schnell von einem Übersetzungsverstellbereich in den anderen Übersetzungsverstellbereich umsteuern. A generic transmission is known from GB 2 220 236 A. Disadvantageous This gearbox is its comparatively large overall length, which is its use in Vehicle types with drive units in front-transverse construction at least difficult. In addition, a transmission with the structure described in GB 2 220 236 A cannot be used just optimally fast from one translation adjustment range to the other Change the translation adjustment range.

Ein Getriebe ähnlichen Typs offenbart außerdem noch die EP 071 801 A1, bei dem durch die Kombination von mehreren Kupplungen und Stirnradstufen zwei unterschiedliche Übersetzungsbereiche des CVT-Teils des Getriebes einstellbar sind.A transmission of a similar type is also disclosed in EP 071 801 A1, in which by combining several clutches and spur gear stages two different transmission ranges of the CVT part of the transmission can be set.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene gattungsbildende Getriebe kompakter auszubilden und seinen Schaltkomfort zu verbessern.Against this background, the invention is based on the object, the beginning described generic type gear train more compact and its Improve shifting comfort.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest die als Reibkupplung ausgebildeten Kupplungen im Überschnitt gleichzeitig öffnen und schließen (Lastschaltung), daß insgesamt drei Stirnradstufen vorgesehen sind, daß die Übersetzungen der Stirnradstufen und des CVT-Teils so gewählt sind, daß im Umschaltpunkt die Drehzahlen an allen Kupplungen nahezu gleich sind, daß die Anfahrkupplung in das Getriebemanagement einbezogen und als Teil einer Doppelkupplung ausgebildet ist und daß die Anfahrkupplung in einer ersten Funktion eine Anfahrkupplung für den ersten Verstellbereich und den Rückwärtsbereich und in einer zweiten Funktion Schaltfunktion für den Overdrive-Bereich ist.This object is achieved in that at least as Open and close friction clutches with overlapping at the same time (Powershift) that a total of three spur gear stages are provided that the Translations of the spur gear stages and the CVT part are selected so that in Switchover point, the speeds on all clutches are almost the same as that Starting clutch included in transmission management and as part of one Double clutch is formed and that the starting clutch in a first function Starting clutch for the first adjustment range and the reverse range and in one second function is the switching function for the overdrive range.

Durch einen solchen Getriebeaufbau werden entscheidende Vorteile erzielt. So können nun die Reibkupplungen im Überschnitt gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden (Lastschaltung), wobei zudem die Übersetzungen der Stirnradstufen so gewählt sind, daß in dem entsprechenden Umschaltpunkt die Drehzahlen an allen Kupplungen nahezu gleich sind. Hierdurch ist der Schaltkomfort erhöht bzw. der Umschaltaufwand entsprechend reduziert.Decisive advantages are achieved through such a transmission structure. So can Now the friction clutches can be opened and closed at the same time (Power shift), the ratios of the spur gear stages also being selected such that in the corresponding switchover point, the speeds on all clutches are almost are the same. As a result, the switching comfort or the switching effort is increased reduced accordingly.

Desweiteren ist eine kompakte Baumform des Getriebes dadurch realisiert, daß die Anfahrkupplung mit in das Getriebemanagement einbezogen ist und als Teil der Doppelkupplung ausgebildet ist. Demnach wird die Anfahrkupplung nun in einer ersten Funktion, als Anfahrkupplung für den ersten Verstellbereich genutzt und in einer zweiten Funktion als Schaltkupplung für den Overdrive-Bereich betrieben.Furthermore, a compact tree shape of the transmission is realized in that the Starting clutch is included in the transmission management and as part of the Double clutch is formed. Accordingly, the starting clutch is now in a first Function, used as a starting clutch for the first adjustment range and in a second Function operated as a clutch for the overdrive area.

Eine weitere, die gestellte Aufgabe lösende Getriebestruktur ergibt sich aus den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7. Dieses Getriebe weist eine konventionelle Anfahrkupplung mit getriebeunabhängiger Steuerung auf. Zudem enthält das Getriebe zwei Reibkupplungen, zwei Klauen- oder Zahnkupplungen und drei Stirnradstufen, durch deren Verschaltung über die genannten Kupplungen zwei Übersetzungsverstellbereiche einstellbar sind.Another gearbox structure that solves the problem arises from the Features of independent claim 7. This transmission has a conventional one Starting clutch with transmission-independent control. The transmission also contains two friction clutches, two claw or tooth clutches and three spur gear stages their interconnection via the mentioned couplings two translation adjustment ranges are adjustable.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden in Verbindung mit weiteren Vorteilen der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.Further features of the invention are the subject of the dependent claims and are described in Connection with further advantages of the invention using exemplary embodiments explained in more detail.

In der Zeichnung sind drei als Beispiele dienende Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt.In the drawing are three exemplary embodiments of the invention shown schematically.

Das in Fig. 1 dargestellte Getriebe zeigt in Form einer schematisch angedeuteten Kurbelwelle eine Antriebsmaschine 6, eine Antriebswelle 7, eine parallelachsig hierzu angeordnete Abtriebswelle 8 sowie eine stufenlos verstellbare Getriebekomponente, die nachfolgend als CVT-Teil bezeichnet wird. Dieser CVT-Teil wird durch ein mittels Drucköl verstellbares Umschlingungsgetriebe gebildet, das aus zwei einseitig verstellbaren Kegelscheinpaaren SSI, SSII und einer Kette, einem Gliederband, Riemen 9 oder dergl. besteht, dessen Berührungslinien mit den Kegelscheiben variierbar sind. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes ergibt sich angenähert aus dem Verhältnis des Wirkradius der Berührungslinie des abtreibenden Kegelscheibenpaares zu dem des antreibenden Kegelscheibenpaares. In allen Ausführungsbeispielen werden nach Durchlaufen des ersten Verstellbereiches Antriebs- und Abtriebsseite gewechselt und der Verstellbereich ein zweites Mal genutzt (Overdrive-Bereich).The transmission shown in Fig. 1 shows in the form of a schematically indicated crankshaft a drive machine 6 , a drive shaft 7 , an output shaft 8 arranged parallel to this and an infinitely adjustable transmission component, which is referred to below as a CVT part. This CVT part is formed by a belt transmission adjustable by means of pressure oil, which consists of two unilaterally adjustable cone pairs SSI, SSII and a chain, a link belt, belt 9 or the like, the contact lines of which can be varied with the conical pulleys. The gear ratio of the gearbox results approximately from the ratio of the effective radius of the line of contact of the driven conical disk pair to that of the driving conical disk pair. In all exemplary embodiments, the drive and driven side are changed after passing through the first adjustment range and the adjustment range is used a second time (overdrive range).

Das Getriebe gemäß Fig. 1 umfaßt ferner drei Stirnradstufen 1/2, 3/4, 4/5 sowie vier Kupplungen K1, K2, K4, K5, die alle als Reibkupplungen ausgebildet sind. Dabei ist die Anfahrkupplung K1 in das Getriebemanagement einbezogen und als Teil einer Doppelkupplung K1/K4 ausgebildet und verbindet in Arbeitsstellung die Antriebsmaschine 6 mit dem Stirnrad 1. Nach dem Umschalten verbindet die Kupplung K4 das Stirnrad 4 mit der Antriebsmaschine 6, wobei die Anfahrkupplung K1 geöffnet ist. Die Kupplungen K2 und K5 verbinden sinngemäß das Stirnrad 2 bzw. das Stirnrad 5 mit der Abtriebswelle 8 bzw. dem Differential.The transmission according to Fig. 1 also includes three spur gear 1/2, 3/4, 4/5, and four clutches K1, K2, K4, K5, the friction clutches are formed as all. The starting clutch K1 is included in the transmission management and is designed as part of a double clutch K1 / K4 and connects the drive machine 6 with the spur gear 1 in the working position . After switching, the clutch K4 connects the spur gear 4 to the drive machine 6 , the starting clutch K1 being disengaged. The clutches K2 and K5 analogously connect the spur gear 2 or the spur gear 5 to the output shaft 8 or the differential.

Der Rückwärtsgang ist als verschiebbares Zahnrad R ausgebildet, das bei geschlossener Anfahrkupplung K1 und bei im übrigen geöffneten Kupplungen K2, K4 und K5 ein Zahnrad 10 auf der über die Anfahrkupplung K1 mit der Antriebsmaschine 6 verbindenden Antriebswelle 7 mit einem Zahnrad 11 auf der Abtriebswelle 8 verbindet.The reverse gear is designed as a displaceable gearwheel R, which connects a gearwheel 10 on the drive shaft 7 connecting the drive clutch 6 via the starting clutch K1 to a gearwheel 11 on the output shaft 8 when the clutch K1, K4 and K5 is open ,

In Fig. 1 ist die Antriebswelle 7 von einer als Hohlwelle ausgebildeten Getriebeeingangswelle 12 umschlossen.In Fig. 1, the drive shaft 7 is enclosed by a transmission input shaft 12 designed as a hollow shaft.

Die Übersetzungen der Stirnradstufen 1/2, 3/4, und 4/5 und des CVT-Teils sind so gewählt, daß im Umschaltpunkt die Drehzahlen an allen Kupplungen K1, K2, K4, K5 nahezu gleich sind, so daß vorübergehend alle Kupplungen geschlossen sein können. Etwaig auftretende geringe Drehzahldifferenzen können bei geeigneter Auslegung der Kupplungen durch definiertes Rutschen kompensiert werden und führen somit nicht - wie bei der Verwendung von formschlüssigen Kupplungen - zu hohen Verspannungen und Schlupf im CVT-Teil. Die Anfahrkupplung K1 dient in ihrer ersten Funktion als Anfahrkupplung für den ersten Verstellbereich des CVT-Teils und den Rückwärtsbereich und in ihrer Funktion als Schaltkupplung für den Overdrive-Bereich.The translations of the spur gear 1/2, 3/4, and 4/5 and the CVT part are chosen so that at the changeover the rotational speeds of all the clutches K1, K2, K4, K5 are almost equal, so that all couplings temporarily closed could be. Any low speed differences that occur can be compensated for by a suitable design of the clutches by means of defined slipping and therefore do not lead to high tension and slippage in the CVT part - as is the case with form-fitting clutches. In its first function, the starting clutch K1 serves as a starting clutch for the first adjustment range of the CVT part and the reverse range and in its function as a clutch for the overdrive range.

Fig. 2 zeigt ein abgewandeltes Getriebe, das nur zwei Reibkupplungen K1, K2 und zwei Klauen- oder Zahnkupplungen Z4, Z5 aufweist. Dabei sind auf der Antriebswelle 7 sowie der Abtriebswelle 8 je eine Reibkupplung K1 bzw. K2 sowie je eine Klauen- oder Zahnkupplung Z4 bzw. Z5 vorgesehen. Diese Ausführungsform stellt gegenüber der der Fig. 1 eine bauliche Vereinfachung dar, die sich kostengünstiger herstellen läßt. Im ersten Übersetzungsbereich sind die Anfahrkupplung K1 und die Zahnkupplung Z5 engagiert. Zum Bereichswechsel wird die Reibkupplung K2 ebenfalls geschlossen; bei absoluter Drehzahlgleichheit werden die Zahnkupplung Z5 herausgenommen und die Zahnkupplung Z4 eingelegt. Nach dem Öffnen der Anfahrkupplung K1 kann das CVT im zweiten Übersetzungsbereich verstellt werden. Fig. 2 shows a modified transmission, which has only two friction clutches K1, K2 and two claw or tooth clutches Z4, Z5. A friction clutch K1 or K2 and a claw or tooth clutch Z4 or Z5 are provided on the drive shaft 7 and the output shaft 8 . Compared to that of FIG. 1, this embodiment represents a structural simplification which can be manufactured more cost-effectively. The start-up clutch K1 and the toothed clutch Z5 are engaged in the first gear ratio range. To change the range, the friction clutch K2 is also closed; if the speed is the same, the tooth coupling Z5 is removed and the tooth coupling Z4 is inserted. After opening the starting clutch K1, the CVT can be adjusted in the second transmission range.

Werden die Anfahrkupplung K1 als Einscheibentrockenkupplung und die Reibkupplung K2 als nasse Mehrlamellenkupplung ausgeführt, ergibt sich durch das fehlende Schleppmoment einer Lamellenkupp lung im Overdrive-Bereich ein Wirkungsgradvorteil.Are the starting clutch K1 as a single-plate dry clutch and the friction clutch K2 designed as a wet multi-plate clutch, results from the missing drag torque of a multi-plate clutch efficiency in the overdrive area.

Fig. 3 zeigt eine weiterhin abgewandelte Ausführungsform, die zwei Reibkupplungen K4, K5, zwei Klauen- oder Zahnkupplungen Z1, Z2 sowie eine zusätzliche Anfahrkupplung AK aufweist. Diese Kon struktion hat den Vorteil, daß als Getriebeeingangswelle keine hohle Welle erforderlich ist. Vorteilhaft ist ferner, daß die Anfahrkupplung AK eine konventionelle Kupplung mit getriebeunab hängiger Steuerung oder aber ein hydrodynamischer Drehmomenten wandler sein kann. Der Rückwärtsgang kann wie bei der Ausfüh rungsform gemäß Fig. 2 ausgebildet sein. Dargestellt ist jedoch eine Alternativlösung, bei der der Rückwärtsgang ein mit der Schiebemuffe 13 der auf der Antriebswelle 7 angeordneten Schalt verzahnung Z1 verbundenes Schieberad R ist, das durch Verschie bung der Schiebemuffe 13 in Eingriff mit einem Zwischenrad 14 bringbar ist, das im permanenten Eingriff steht mit einem Zahn rad 15 auf der Abtriebswelle 8. Fig. 3 shows a further modified embodiment, the two friction clutches K4, K5, two claw or tooth clutches Z1, Z2, and an additional clutch has AK. This con construction has the advantage that no hollow shaft is required as a transmission input shaft. It is also advantageous that the starting clutch AK can be a conventional clutch with transmission-independent control or a hydrodynamic torque converter. The reverse gear can be designed as in the embodiment shown in FIG. 2. However, an alternative solution is shown in which the reverse gear is a sliding gear R connected to the sliding sleeve 13 of the gear teeth Z1 arranged on the drive shaft 7 and which can be brought into engagement with an intermediate wheel 14 by sliding the sliding sleeve 13 , which is in permanent engagement with a toothed wheel 15 on the output shaft 8 .

Ein den drei Alternativlösungen gemeinsamer Vorteil ist darin zu sehen, daß sie sich mit bestimmten Abschalt- und Hybridsystemen kombinieren lassen. Im Overdrive-Bereich können durch Öffnen der entsprechenden Kupplung zwischen Getriebe und Antriebsachse der Motor und das Getriebe während der Schubphasen getrennt werden, so daß weder Zahnräder noch der CVT-Teil zu den Fahrwiderständen beitragen.One advantage shared by the three alternative solutions is too see that they are dealing with certain shutdown and hybrid systems let combine. In the overdrive area you can open the corresponding coupling between gearbox and drive axle of the Engine and transmission are disconnected during the overrun phases so that neither gears nor the CVT part to the driving resistances contribute.

Claims

1. Continuously variable transmission for motor vehicles, connected with a driving machine (6) having a drive shaft (7) starting clutch (AK; K1), multiple spur gear stages (1/2, 3/4, 4/5) and a continuously variable transmission component (CVT Part SSI, SSII), the input and output side of which, after passing through a first adjustment range (V1), to form a second adjustment range (overdrive range V2) by switching various clutches (K1, K2, K4, K5; Z1, Z2, Z4, Z5) are changed, with at least two of the mentioned clutches (K1, K2, K4, K5) being designed as a friction clutch, and wherein the starting clutch (AK; K1) remains closed when the torque direction changes, characterized in that at least those designed as a friction clutch clutches (K1, K2, K4, K5) in the overcut open and close simultaneously (load circuit) that a total of three spur gear are provided (1/2, 3/4, 4 5 /) that the translations of the Stirnradstuf s (1/2, 3/4, 4/5) and the CVT part (SSI, SSII) are selected such that the rotational speeds of all the couplings are the same in the switching point almost in that the starting clutch (K1) included in the transmission management and as part of a double clutch (K1 / K4; K1, Z4) and that the starting clutch (K1) is in a first function a starting clutch for the first adjustment range (V1) and the reverse range (R) and in a second function switching function for the overdrive range (V2).

2. Transmission according to claim 1, characterized in that the drive shaft ( 7 ) is enclosed by a transmission input shaft designed as a hollow shaft ( 12 ).

3. Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the reverse gear is designed as a displaceable gear (R) which, when the starting clutch (K1) is closed and when the clutches (K2, K4, K5) are otherwise open, has a gear ( 10 ) which connects the drive shaft ( 7 ) connected to the drive machine ( 6 ) via the starting clutch (K1) with a toothed rim ( 11 ) on the output shaft ( 8 ).

4. Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that all clutches (K1, K2, K4, K5) as a friction clutch, preferably as Multi-plate clutch are formed.

5. Transmission according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the drive and the output shaft ( 7 , 8 ) each have a friction clutch (K1, K2) and a claw or tooth clutch (Z4, Z5) are provided.

6. Transmission according to claim 5, characterized in that the starting clutch (K1) as a single-plate dry clutch and the second friction clutch (K2) as a wet one Multi-plate clutch are formed.

7. Continuously variable transmission for motor vehicles, with a starting clutch (AK; K1) connecting a drive machine ( 6 ) with a drive shaft ( 7 ), several spur gear stages and a continuously variable transmission component (CVT part SSI, SSII), the drive and output side of which Passing through a first adjustment range (V1) to form a second adjustment range (overdrive range V2) can be changed by switching different clutches (K4, K5, Z1, Z2), at least two of the mentioned clutches (K4, K5) being designed as friction clutches, and wherein the starting clutch (AK) when changing the torque direction is closed, characterized in that at least the formed as a friction clutches (K4, K5) open in the overcut and close simultaneously (load circuit) that a total of three spur gear stages (1/2, 3 / 4, 4 5) are provided / that the translations of the spur gear (1/2, 3/4, 4/5) and the CVT part (SSI, SSII) so are selected that the speeds at all clutches are almost the same at the switchover point and that the starting clutch (AK) is a starting clutch for the first adjustment range (V1) and the reverse range (R).

8. Transmission according to claim 7, characterized in that two of the clutches (Z1, Z2) are designed as claw or tooth clutches.

9. Transmission according to claim 8, characterized in that the starting clutch (AK) is a conventional clutch with transmission-independent control.

10. Transmission according to claim 8, characterized in that the starting clutch (AK) is a hydrodynamic torque converter.

11. Transmission according to claim 8, 9 or 10, characterized in that the reverse gear is a with the sliding sleeve ( 13 ) of the on the drive shaft ( 7 ) arranged gear teeth (Z1) connected sliding wheel (R) by moving the sliding sleeve ( 13 ) can be brought into engagement with an intermediate gear ( 14 ) which is in permanent engagement with a gear ( 15 ) on the output shaft ( 8 ).