WO2000046527A1

WO2000046527A1 - Stufenloses umschlingungsgetriebe

Info

Publication number: WO2000046527A1
Application number: PCT/EP2000/000716
Authority: WO
Inventors: Andreas Piepenbrink; Klaus Gessler
Original assignee: Zf Batavia, L.L.C.
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 2000-01-29
Publication date: 2000-08-10
Also published as: DE19904593A1

Abstract

Ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug weist einen Variator (2) mit einem Primärscheibensatz (3) und einem Sekundärscheibensatz (4) sowie ein diese umschlingendes Drehmomentübertragungsglied (5) auf. Jeweils eine Kegelscheibe (6, 7) des Primärscheibensatzes (3) und des Sekundärscheibensatzes (4) ist hydraulisch in axialer Richtung verschieblich, wobei die Kegelscheibe (6, 7) zur geregelten Einstellung eines Druckes (p_s1, p_s2) jeweils mit einem Ölvolumenstrom (q_s1, q_s2) aus einer Druckquelle (8) über eine elektrohydraulisch gesteuerte Druckversorgungseinrichtung (1) beaufschlagbar ist. Die Druckversorgungseinrichtung (1) ist derart ausgebildet, dass die Ölvolumenströme (q_s1, q_s2) an die verschiebbaren Kegelscheiben (6, 7) jeweils über eine Druckleitung (9, 10) mit einer Druckregeleinrichtung (11, 12) und einer Zylinder-/Kolbeneinheit (13, 14) geführt sind. Zwischen den Druckleitungen (9, 10) mit den Ölvolumenströmen (q_s1, q_s2) ist eine Verbindungsleitung (16) mit einer hydrostatischen Stelleinrichtung (17) vorgesehen, über die ein Ölvolumenstrom zur Verstellung des Variators (2) von einer Niederdruckseite zu einer Hochdruckseite des Variators (2) führbar ist.

Description

STUFENLOSES UMSCHLINGUNGSGETRIEBE

Die Erfindung betrifft ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Variator, welcher einen Primar- scheibensatz und einen Sekundarscheibensatz mit einem diese umschlingenden Drehmomentubertragungsglied aufweist, wobei jeweils eine Kegelscheibe des Primarscheibensatzes und des Sekundärscheibensatzes hydraulisch in axialer Richtung der- art verschieblich ist, daß die Kegelscheibe zur geregelten Einstellung eines Druckes p_sl, p_s2 jeweils mit einem Olvolumenstrom q_sl, q_s2 aus einer Druckquelle über eine elektrohydraulisch gesteuerte Druckversorgungseinrichtung beaufschlagbar ist.

Derartige auch als Kegelscheibenumschlingungsgetriebe bezeichnete Automatgetriebe werden zunehmend für Kraftfahrzeuge verwendet, da sie stufenlos verstellbar sind. Die stufenlose Verstellung wird durch axiale Verstellung der beiden verschiebbaren Kegelscheiben des Variators auf der Primarwelle und der Sekundarwelle erreicht, wodurch das Übersetzungsverhältnis zwischen einer kürzest möglichen Übersetzung (LOW) und einer längsten möglichen Übersetzung (overdrive, OD) geändert wird.

Um die notwendige Reibkraft an dem Drehmomentubertragungsglied, das im allgemeinen ein Schubgliederband ist, für die Übertragung des Motormomentes zu erzielen, ist stets ein definierter Anpreßdruck p_anp an den Kegelschei- ben notwendig. Die Verstellung der Kegelscheiben geschieht durch das Aufbringen eines zusatzlichen Verstelldruckes p_v an einer der beiden verschiebbaren Kegelscheiben. Bei den bisher bekannten Ausführungen dieser Umschlin- gungsgetriebe ist als Druckversorgungseinrichtung an jeder verstellbaren Kegelscheibe jeweils ein Druckzylinder angeordnet, mit dem sowohl die stets notwendige Scheibenanpres- sung als auch die Kegelscheibenverstellung zur Übersetzungsänderung vorgenommen wird.

Dabei wird vollständig entkoppelt an den beiden Kegelscheiben ein Druck p_sl bzw. p_s2 geregelt eingestellt und ein zur Verstellung des Variators notwendiger Volumenstrom q_sl, q_s2 ebenfalls unabhängig voneinander an den verschiebbaren Kegelscheiben zur Verfügung gestellt.

So wird beispielsweise bei einer Verstellung von dem Zustand LOW in Richtung des Zustandes OD mit einer längeren Übersetzung eine erste Kegelscheibe mit Ölvolumen beaufschlagt und ihre Volumenkammer befüllt. D. h. der Volumenstrom q_sl fließt in die erste Kegelscheibe und der Volumenstrom q_s2 wird aus einer zweiten Kegelscheibe an dem anderen Kegelscheibensatz in einen Öltank abgeführt.

Analog hierzu wir bei einer Verstellung des Variators von einem Zustand OD in Richtung der Übersetzung LOW die zweite Kegelscheibe befüllt, d. h. der Volumenstrom q_s2 fließt in die zweite Kegelscheibe, während der Volumenstrom q_sl aus der ersten Kegelscheibe in den Öltank abgeführt wird.

Der erforderliche Pumpenvolumenstrom auf der Hoch- druckseite des Variators ist somit bei der Verstellung des Variators von Zustand LOW nach Zustand OD der Volumenstrom q_sl und bei der Verstellung von Zustand OD nach Zustand LOW der Volumenstrom q s2. Der niederdruckseitige Volumenstrom, der entsprechenα bei einer Verstellung von der kürzesten Übersetzung LOW in die längste Übersetzung OD der Volumenstrom q_s2 und bei umgekehrter Verstellung der Volumenstrom q_sl ist, geht dabei in den Öltank.

Da bei Umschlingungsgetrieben außer bei seltenen Kon- stantfahrsituationen eine standige Ubersetzungsanderung erfolgt, bedeutet dies, daß standig 01 mit hohem Druck auf der Hochdruckseite zugeführt werden muß, und gleichzeitig jedoch auch 01 auf der Niederdruckseite entspannt werden muß.

Die dafür notwendige Pumparbeit muß zur Gewahrleistung einer hohen Verstelldynamik von entsprechend groß dimensionierten Pumpen durchgeführt werden. Dies hat jedoch den Nachteil, daß der Gesamtwirkungsgrad deutlich negativ beeinflußt wird und die Antriebsleistung des Motors durch die Pumpenleistung vermindert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Automatgetriebe zu schaffen, bei dem die zu der Verstellung der Kegelscheiben des Variators notwendige Pumparbeit möglichst reduziert und der Gesamtwirkungsgrad verbessert ist.

Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelost.

Durch die erfindungsgemaße Ausgestaltung des Automat^¬ getriebes bzw. der Druckversorgung wird nunmehr der nieder^¬ druckseitige Volumenstrom, welcher bisher in den Olsumpf verloren ging, auf die jeweilige Hochdruckseite zurückge^¬ führt .

Der zur Aufbringung des Verstelldruckes p_v notwendige Volumenstrom wird lediglich zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite des Variators hin und hergeschoben, ohne daß eine Ölpumpe diesen Volumenstrom aus einem Ölsumpf fördern muß .

Damit wird zur Verstellung des Variators deutlich weniger Pumparbeit benötigt und der Gesamtwirkungsgrad spürbar verbessert.

Neben dem Vorteil der Energieersparnis zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung auch durch eine äußerst einfache und kostengünstige Konstruktion aus, welche sogar als eine Art Anbaulösung zu bekannten hydraulischen Ansteuerun- gen von Kegelscheibensätzen eines Variators Verwendung finden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel .

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematisierte Darstellung einer elektrohydraulisch gesteuerten Druckversorgungseinrichtung 1 eines Variators 2 eines Auto^¬ matgetriebes für ein Kraftfahrzeug.

Der Variator 2 weist einen nur schematisch angedeute^¬ ten Primärscheibensatz 3 und einen Sekundarscheibensatz 4 mit einem diese umschlingenden, als Schubgliederband 5 aus- gebildeten Drehmomentubertragungsglied auf. Jeweils eine Kegelscheibe 6, 7 des Primarscheibensatzes 3 und des Sekundärscheibensatzes 4 ist hydraulisch in axialer Richtung verschieblich, wobei die Kegelscheiben 6, 7 zur geregelten Einstellung eines Druckes p_sl, p_s2 jeweils mit einem Olvolumenstrom q_sl, q_s2 aus einer Druckquelle 8 beaufschlagt werden.

Hierzu werden die Olvolumenstrome q_sl, q_s2 an die verschiebbaren Kegelscheiben 6, 7 jeweils über eine Druckleitung 9, 10 mit einer Druckregeleinrichtung 11, 12 und einer Zylinder-/Kolbeneinheιt 13, 14 durch eine Pumpe 15 aus einem Öltank bzw. Getriebeolsumpf, der die Druckquelle 8 darstellt, gefordert.

Zwischen den Druckleitungen 9, 10 mit den Olvolumenströmen q_sl, q_s2 ist eine Verbindungsleitung 16 mit einer hydrostatischen Stelleinrichtung 17 vorgesehen, welche jeweils in einem Bereich zwischen der Druckregeleinrich- tung 11, 12 und der Zylinder-/Kolbeneinheit 13, 14 von der Druckleitung 9, 10 zwischen der Druckquelle 8 und der Kegelscheibe 6, 7 abzweigt.

über die Verbindungsleitung 16 wird ein Olvolumenstrom zur Verstellung des Variators 2 und Einstellung eines bestimmten Übersetzungsverhältnisses von einer Niederdruckseite zu einer Hochdruckseite des Variators 2 gefordert. Dieser von der Niederdruckseite zu der Hochdruckseite geführte Olvolumenstrom entspricht einem zusatzlich zu einem Anpreßdruck p_anp notwendigen Verstelldruck p_v.

Die hydrostatische Stelleinrichtung 17 weist ein 4/3- Wegeventil 18 und ein nachgeschaltetes hydrostatisches Ge- triebe 19 auf, wobei letzteres mit einer Pumpe 20 und einem Motor 21, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils Zahnradpumpen darstellen, ausgebildet ist.

Die Kegelscheibendrücke p_sl und p_s2, welche jeweils von einem Druckregler 22, 23 vorgegeben und von einem Druckregelventil 24, 25 der Druckregeleinrichtung 11, 12 eingestellt werden, werden dem 4/3-Wegeventil 18 zugeführt. Abhängig davon, ob der Druck p_sl an der ersten verstellba- ren Kegelscheibe 6 größer als der Druck p_s2 an der zweiten Kegelscheibe 7 ist, wie bei einer Verstellung von Zustand LOW nach Übersetzung OD, oder ob der Druck p_s2 an der zweiten Kegelscheibe 7 größer als der Druck p_sl an der ersten Kegelscheibe 6 ist, wie bei einer Verstellung von Zustand OD in Richtung der kürzesten Übersetzung LOW, wird das 4/3-Wegeventil 18 so geschaltet, daß das nachgeschaltete hydrostatische Getriebe 19 in derselben Drehrichtung zu betreiben ist.

Das hydrostatische Getriebe 19 fördert somit den Druck bzw. den Olvolumenstrom zur Verstellung der Kegelscheiben 6, 7 von der Seite mit dem gerade niedrigeren Druck an die gegenwärtige Hochdruckseite, wodurch eine drastische Reduktion der insgesamt benötigten Ölmenge erreicht wird.

Bezugszeichen

1 Druckversorgungseinrichtung 2 Variator

3 Primärscheibensatz

4 Sekundarscheibensatz

5 Schubgliederband, Drehmomentübertragungsglied

6 erste verschiebbare Kegelscheibe 7 zweite verschiebbare Kegelscheibe

8 Druckquelle, Öltank

9 Druckleitung

10 Druckleitung

11 Druckregeleinrichtung 12 Druckregeleinrichtung

13 Zylinder-/Kolbeneinheit

14 Zylinder-/Kolbeneinheit

15 Ölpumpe

16 Verbindungsleitung 17 hydrostatische Stelleinrichtung

18 4/3-Wegeventil

19 hydrostatisches Getriebe

20 Pumpe

21 Motor 22 Druckregler

23 Druckregler

24 Druckregelventil

25 Druckregelventil

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Variator, welcher einen Primärscheibensatz und einen Sekundarscheibensatz mit einem diese umschlingenden Drehmo- mentubertragungsglied aufweist, wobei jeweils eine Kegelscheibe des Primarscheibensatzes und des Sekundärscheibensatzes hydraulisch in axialer Richtung derart verschieblich ist, daß die Kegelscheibe zur geregelten Einstellung eines Druckes (p_sl, p_s2) jeweils mit einem Olvolumenstrom (q_sl, q_s2) aus einer Druckquelle über eine elektrohydraulisch gesteuerte Druckversorgungseinrichtung beaufschlagbar ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Druckversorgungseinrichtung (1) derart ausgebildet ist, daß die Olvolumenstrome (q_sl, q_s2) an die verschiebbaren Kegelscheiben (6, 7) jeweils über eine Druckleitung (9, 10) mit einer Druckregeleinrichtung (11, 12) und einer Zylinder-/Kolbeneinheit (13, 14) gefuhrt sind, wobei zwischen den Druckleitungen (9, 10) mit den Olvolumenströmen (q_sl, q_s2) eine Verbindungsleitung (16) mit einer hydrostatischen Stelleinrichtung (17) vorgesehen ist, über die ein Olvolumenstrom zur Verstellung des Variators (2) von einer Niederdruckseite zu einer Hochdruckseite des Va- riators (2) fuhrbar ist.

2. Automatgetriebe nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der von der Niederdruckseite zu der Hochdruckseite des Variators (2) über die Verbin- dungsleitung (16) geforderte Olvolumenstrom einem zusatzlich zu einem Anpreßdruck p_anp notwendigen Verstelldruck p v entspricht.

3. Automatgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die hydrostatische Stelleinrichtung (17) ein 4/3-Wegeventil (18) und ein nachgeschaltetes hydrostatisches Getriebe (19) aufweist.

4. Automatgetriebe nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das hydrostatische Getriebe (19) mit einer Pumpe (20) und einem Motor (21) ausgebildet ist.

5. Automatgetriebe nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Pumpe (20) und der Motor (21) des hydrostatischen Getriebes (19) als Zahnradpumpen ausgebildet sind.

6. Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verbindungsleitung (16) jeweils in einem Bereich zwischen der Druckregeleinrichtung (11, 12) und der Zylinder-/Kolben- einheit (13, 14) von der Druckleitung (9, 10) zwischen der Druckquelle (8) und der Kegelscheibe (6, 7) abzweigt.

7. Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Druckrege- leinrichtung (11, 12) mit einem Druckregler (22, 23) und einem Druckregelventil (24, 25) ausgebildet ist.

8. Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Druckquel- le ein Öltank (8) darstellt.