WO2004010030A1 - Variable-speed transmission comprising an infinitely-variable toroidal drive - Google Patents

Variable-speed transmission comprising an infinitely-variable toroidal drive Download PDF

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WO2004010030A1
WO2004010030A1 PCT/EP2003/006695 EP0306695W WO2004010030A1 WO 2004010030 A1 WO2004010030 A1 WO 2004010030A1 EP 0306695 W EP0306695 W EP 0306695W WO 2004010030 A1 WO2004010030 A1 WO 2004010030A1
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Steffen Henzler
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Daimlerchrysler Ag
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    • F16H2037/0886—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft with switching means, e.g. to change ranges
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    • F16H37/086—CVT using two coaxial friction members cooperating with at least one intermediate friction member

Definitions

  • the invention relates to a change gear in which a stepless toroidal transmission is arranged in the power flow between an input shaft and an output shaft, according to selected features of claim 1.
  • Object of the present invention is to propose a change gear with a continuously variable toroidal transmission, which has ü- optimized means for applying the contact pressure.
  • a stepless toroidal transmission is arranged in the power flow between an input shaft and an output shaft.
  • more transmission groups may be provided in the transmission.
  • the change gear is a power-split transmission, for example, with several driving ranges.
  • the stepless toroidal transmission has at least one drive pulley, at least one output pulley and at least one roller, which is clamped between the drive and driven pulley with a contact pressure.
  • a drive torque of a drive unit from the drive pulley to the driven pulley takes place.
  • the ratio is infinitely variable.
  • Such a toroidal variator may be one having one or more chambers connected one behind the other, and thus one or more drive and driven orbital discs and scooters.
  • At least one torus disk is mounted axially displaceable along an axis. This shift degree of freedom serves to realize a contact force between the Torususionn and the scooter.
  • the displaceable Torusscene can be acted upon by a contact force.
  • the contact pressure is at least partially generated by a hydraulic piston, on whose piston surface a hydraulic pressure acts.
  • the transmission of the contact pressure on the Torusscope can indirectly, for example via mechanical fasteners, or directly, ie by direct action of the hydraulic pressure on the Torusscope done.
  • the hydraulic pressure is the control pressure of a control slide valve.
  • a control slide valve to ensure (at least part of) the contact pressure of a Toroidvariators represents a particularly effective, safe and simple guarantee of contact pressure. This can be used per se known and manufactured in large numbers control slide valves.
  • a further advantage is that by suitable design of the area ratios of the control slide of the control slide valve by means of a small control pressure, a larger control pressure can be set exactly. As a result, the effort to control, for example, small-sized control devices are minimized.
  • control pressure is provided by a control solenoid valve.
  • control solenoid valves are particularly advantageous in terms of cost and control quality, since the specification of an electrical signal, the hydraulic signal can be specified accurately and with high dynamics.
  • a spring device is provided in parallel or series connection to the hydraulic pressure, which applies at least part of the contact pressure, at least in partial operating ranges of the change gear. This is particularly advantageous if even with a hydraulic pressure that is not present, for example at a start of the drive unit, a detoxanpresskraft is required, which can be provided by the spring means. Furthermore, the spring device can provide a minimum or permanently necessary force available. The spring device can take effect in support of the hydraulic pressure, so that the performance of the hydraulic pressure necessary devices can be made smaller.
  • the hydraulic pressure acts directly on the Torusscope.
  • the contact force applying spring is arranged in a pressure chamber which is formed with the displaceable piston and a working cylinder. This results in a particularly compact arrangement.
  • the hydraulic pressure is fed back to the control slide of the control slide valve.
  • a measuring sensor for detecting the hydraulic pressure is unnecessary.
  • 2 shows a partial section of a variator according to the invention with parallel connection of the potential energy store and the pressure-medium-actuated force transmitter
  • 3 is a partial section of a variator with series connection of the potential energy storage and the pressure-medium-actuated force transmitter
  • Fig. 4 is a schematic diagram of a hydraulic system for acting on the pressure-medium-actuated force transmitter with a solenoid valve and a control slide and
  • Fig. 5 is an exemplary friction characteristic of the contact medium between the roller and Torusluden depending on the contact pressure.
  • the invention finds use in change transmissions, especially for motor vehicles.
  • the change gear is a single or multi-range transmission with or without power split and with or without a direct gear.
  • a continuously variable toroidal transmission 7, a Planetenvid- intermediate gear 8 and a Planetenvid- final gear 9 are arranged in the power flow between one of a drive motor in a conventional manner driven input shaft 5 and a couplable to the vehicle wheels of a motor vehicle in a conventional manner.
  • the input shaft 5 is immovably connected to the adjacent toroidal central drive pulley 11 of the toroidal transmission 7 and a coaxial central intermediate shaft 10 with a two-pronged planetary carrier 18 of the intermediate gear 8, which in turn arranged with the second central, adjacent to the first drive pulley 11 in the power flow Toroidal drive pulley 12 of the toroidal transmission 7 is rotatably connected.
  • a to the common geometric axis of rotation 52-52 of input and output shaft 5 and 6 arranged coaxially and interspersed by the central intermediate shaft 10 with clearance concentric intermediate shaft 14 is connected to the two mutually adjacent central toroidal driven pulleys 16 and 17 of the toroidal transmission 7 and with a inner central wheel 19 of the intermediate gear 8 immovably connected.
  • roller 13 and 15 in frictional contact, both about its own axis of rotation rotatable and one to their Rotational axis vertical pivot axis pivotally - are arranged in the rest, however, relative to the position coinciding with the axis of rotation 52-52 central axis of the toroidal transmission 7 position immutable.
  • the inner central wheel 20 includes at a web of the planet carrier 18 of the intermediate gear 8 mounted main planetary 46 arranged on both sides of a radial drive ridge of the planet carrier 18 sprockets 43, one of which a sprocket 43 with the concentric intermediate shaft 14 connected inner central wheel 19 and the other Sprocket 43 with a axially disposed on the other side of the radial drive ridge second inner central gear 48 meshes, which in turn - in turn - a clutch engageable and disengageable coupling K2 - having 50 with the first gear member of the final transmission forming inner central gear 21.
  • the meshing with the one inner central wheel 19 of the intermediate gear 8 sprocket 43 of the main planetary 46 is also in mesh with a minor planet 63, which is mounted on the second web of the planet carrier 18 and in turn meshes with an outer central wheel 22, that - a - and disengageable clutch Kl containing - drive connection 23 with a second gear member of the final gear 9 forming outer central gear 24 has.
  • the final gear 9 know a third gear member in the form of a planet carrier 25 which is fixed non-rotatably by a radial Abstützsteg 36 against a non-rotating housing part 26 and planet gears 34 with two sprockets 37 of the same number of teeth superimposed, which are arranged on both sides of the Abstützsteges 36, and the one, the intermediate Be 8 lying adjacent sprocket 37 meshes with both the inner and with the outer gear 21 and 24 respectively.
  • the final gear 9 has a fourth gear member in the form of a second outer central wheel 27, which meshes with the other ring gear 37 of the planet gears 34 and has a driven connection 28 with the output shaft 6.
  • a parking lock wheel 33 is arranged concentrically and immovably.
  • the sprockets 44 and 45 of the main planetary gear 47 in the intermediate gear 8 may have the same or different numbers of teeth. By varying the ratio of the numbers of teeth of the sprockets 44 and 45, the gear ratio can be varied in the upper travel range.
  • FIGS. 2 and 3 show exemplary embodiments of a rotationally fixed connection of a Torususion to a shaft with the possibility of applying a oriented in the direction of the axis 52-52 normal force on the Torussay, which to ensure the frictional contact between the Torususionn and serve at least one scooter.
  • the principle according to the invention is illustrated by way of example with reference to the connection of the drive stator disc 11 to the input shaft 5.
  • the drive shaft 5 has, in a region 100 facing the drive unit, an external thread 101, a partial region 102 adjoining therewith in the direction of the intermediate gear 8 with a splined toothing 103, the outer diameter of which is slightly larger than the thread 101, and a cylindrical partial region 104 adjoining this.
  • a flange 105 is connected, which has a hub 106 and a transverse to the axis 52-52 oriented flange 107.
  • the hub 106 has a corresponding to the outer geometry of the portion 102 formed inner geometry, so that the shaft 5 and the hub 106 form a rotationally fixed connection.
  • the flange 105 is supported on a shaft nut 108, which is screwed onto the thread 101.
  • an exact positioning of the flange 105 can be made additionally via the shaft nut 108.
  • a screw 109 screwed into the flange plate 107 carries a securing means
  • An intermediate carrier 111 is arranged coaxially with the axis 52-52 and has a hub 112.
  • the hub 112 has an internal spline 113, which is followed by a cylindrical bore 114 in the direction of the partial transmission 8.
  • the spline 113 forms a rotationally fixed connection with the spline 103.
  • a sealing element 115 is arranged, which seals the hub 112 relative to the drive shaft 5 in the partial region 104.
  • In the intermediate gear 8 facing away from the end portion of the hub 112 has the intermediate carrier
  • the extension 116 surrounds the hub 106 to form a play or transition fit.
  • the intermediate carrier 111 has a in the U-shaped in the partial cross section shown in Fig. 2 working cylinder 117.
  • the (about the axis 52-52 encircling) U-shaped cross-section of the working cylinder is formed with an inner side leg 118 formed by the hub 112, a transverse to the axis 52- 52 oriented (annular) base leg 119 and an outer side legs 120 formed.
  • the working cylinder 117 is opened in the direction of the intermediate gear 8.
  • the Antriebstorussay 11 has in the end facing the drive unit an (annular) piston 121, which takes place in the working cylinder 117 such that a toothing 122 between the side legs 120 and the outer surface of the Antriebstorussay 11 the Antriebstorussay 11 and the HäzylInder 117 rotatably, but axially 29iebiezing connected to each other, and that the piston 121 with the working cylinder 117 forms a working space 123 which is sealed by sealing elements 124,125 in the side leg 118,120.
  • the sealing element 124 is received in an outer annular groove of the hub 112 and enters into operative connection with the piston 121 in the region of an inner cylindrical lateral surface thereof.
  • the sealing element 125 is received in a radially outer annular groove of the piston 121 and enters into operative connection with the side legs 120th
  • the working space 123 is hydraulically connected to a hydraulic connection 126.
  • the hydraulic connection 126 is an annular channel, by means of which a supply of a hydraulic medium is made possible with a rotating intermediate carrier 111.
  • the hydraulic connection 126 is preferably arranged in the region of the hub 112 and sealed by means of two sealing elements 170, 171.
  • the connection of the hydraulic connection 126 with the working space 123 is carried out according to FIG. 2 by one of the Hydraulic port 126 outgoing blind bore 127, which is oriented transversely to the axis 52-52, and inclined from the working space 123 in the direction of the drive unit at an acute angle to the axis 52,52 blind bore 128, the blind holes 127,128 open into one another in their end.
  • axially acting (s) spring element In the working space 123 is one (or more) axially acting (s) spring element (s) are arranged. According to the embodiment shown in Fig. 2, it is in the spring element via a plate spring 132, which is arranged coaxially to the axis 52,52.
  • a spring element 133 is disposed between the extension 116 and the flange 107 in an alternative or complementary embodiment, so that the spring element 133 causes a displacement of the intermediate carrier 111 and thus the Antriebstorussay 11 in the direction of the intermediate gear 8. With additional pressurization of the working space 123, the hydraulic force and the force of the spring element 133 act in mechanical parallel connection.
  • a working pressure line 140 a working pressure is available, which, for example, by a driven by a prime mover pump, the hydraulic fluid from a tank in the Ar- supply pressure line is provided.
  • a supply pressure line 141 a (constant), low supply pressure is provided.
  • the supply pressure line 141 is connected to an input of a solenoid valve 142.
  • the solenoid valve 142 In accordance with an electrical signal 143, the solenoid valve 142 generates a control pressure, which forms the output of the solenoid valve 142 in a control pressure line 144.
  • the control pressure is variable in accordance with the electrical signal 143 in a predetermined interval.
  • a regulating slide 145 is supplied with the working pressure line 140 and the control pressure line 144 as input.
  • the control slide 145 processes in a manner known per se the working pressure and the control pressure to a control pressure, which is supplied to the hydraulic connection 126 via a regulating pressure line 146 (if necessary with feedback to the control slide 145).
  • a predetermined by a control device electrical signal can be transformed into a proportional hydraulic pressure signal.
  • the control slide valve 145 has a housing 200 in which a control slide 201 is guided axially displaceably in the direction of an axis 202-202.
  • the control pressure 144 acts in a control pressure chamber 203 on an end face of the control slide 201.
  • the control slide valve 145 has a radially arranged by the control slide 201 annular channel 204 which is connected to the control pressure line 144. Between the control pressure chamber 203 and the annular channel 204, a crossover cross section is provided which, depending on the position of the control slide 201 by a control edge 205 of the control slide 201 can be closed or reduced.
  • control slide valve 145 has a control pressure chamber 206, which is hydraulically connected to the control pressure line 146.
  • An annular space 207 is connected to the working pressure line 140.
  • a control edge 208 controls the over- occurs from the annular space 207 in the control pressure chamber 206, wherein the Ü berstorysquerites is completely closed depending on the position of the control slide 201 or can be partially opened.
  • control pressure of the control pressure line 146 is fed back into a bypass space 210 via a bypass line 207.
  • the recirculated control pressure acts on end faces of the control spool 201 in such a way that a force-resultant which depends on the recirculated control pressure remains.
  • a control surface 201 of the control slide 201 opposite the control pressure chamber 203 serves to support the control slide with respect to the housing 200 with the interposition of a potential energy store, in particular a compression spring.
  • Fig. 5 shows the course. a coefficient of friction of a traction medium with the indication of the coefficient of friction 152 on the contact or normal force 153 between the Torususionn 11,16 and 17,12 and the associated roller 13 and 15. Below a critical contact pressure 150 ("glass transition") drops the friction characteristic 151 rapidly to small values, while above the critical contact force large Reibkoeffi cient at an approximately constant level.
  • the friction characteristic shown in Fig. 5 is variable with respect to the operating conditions.
  • the critical contact pressure 150 is of operating parameters, for example the peripheral speed of the traction bodies, fluctuation quantities operating conditions, an engine start or the temperature of the traction medium.
  • Conventional design techniques determine the critical contact force 150 for all or a majority of possible operating conditions. Deviating from this, according to the invention, the critical contact pressure 150 is determined with or without a reduced safety margin and / or only in optimized operating ranges, and the basic contact pressure is designed by the spring element 130, 134 in such a way that at best In selected operating states, the critical pressing force is provided by the spring element 133, 134.
  • a further contact force required in further operating states as a result of a shift in the critical contact pressure 150 is provided by the hydraulic system.
  • the contact pressure provided by the potential energy store is 700 N / mm 2 , 1500 N / mm 2 or 1800 N / mm 2 , after which a design of the spring element 132, 133 takes place.
  • the maximum contact force is up to 4000 N / mm 2 .

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Abstract

The invention relates to a variable-speed transmission comprising a toroidal variator for continuously changing the gear ratio. The aim of the invention is to improve the means for applying the contact force between a roller and the toroidal disks of a toroidal variator. According to the invention, a rear side of the axially displaceable torus disk (11) forms a piston which is hydraulically actuated. The hydraulic pressure is generated by a regulating slide valve to which the initial pressure of a regulating electrovalve is supplied as control pressure. The invention especially relates to an infinitely-variable speed transmission pertaining to a motor vehicle.

Description

Wechselgetriebe mit einem stufenlosen Toroidgetriebe Change gear with a toroidal continuously variable transmission
Die Erfindung betrifft ein Wechselgetriebe, bei dem im Kraftfluß zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle ein stufenloses Toroidgetriebe angeordnet ist, gemäß ausgewählten Merkmalen des Patentanspruchs 1.The invention relates to a change gear in which a stepless toroidal transmission is arranged in the power flow between an input shaft and an output shaft, according to selected features of claim 1.
Bei stufenlosen Wechselgetrieben erfolgt die Übertragung eines Antriebsmomentes über reibschlüssige Verbindungen von Getriebeelementen unter Veränderung des Reibradius. Hierzu ist die Aufbringung einer Anpresskraft erforderlich, damit die notwendigen Reibkräfte übertragen werden können.In continuously variable transmissions, the transmission of a drive torque via frictional connections of transmission elements takes place while changing the friction radius. For this purpose, the application of a contact force is required so that the necessary frictional forces can be transmitted.
Für infolge der veränderten Kontaktbedingungen vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung abweichende stufenlose Umschlin- gungsgetriebe ist es aus der DE-OS 28 53 028 bekannt, die Anpresskraft zum einen mittels eines potentiellen Energiespeichers, hier eine Feder, aufzubringen. Die Feder gewährleistet hierbei eine Grundanpressung der beteiligten Reibpartner. Zum anderen wird eine weitere Komponente der Anpresskraft durch einen druckmittelbetätigten Kraftgeber gewährleistet, hier ein Zylinder- Kolben- Aggregat.For deviating from the subject of the present invention as a result of the changed contact conditions continuously variable transmission, it is known from DE-OS 28 53 028, the contact force on the one hand by means of a potential energy storage, here a spring apply. The spring ensures a Grundanpressung the participating friction partners. On the other hand, another component of the contact pressure is ensured by a pressure-medium-actuated force transmitter, here a cylinder-piston unit.
Aus der DE 197 33 660 AI ist weiterhin der Einsatz einer hydraulischen Einrichtung zur Einstellung der Reibradien durch Verschwenkung eines zwischen einer Antriebstorusscheibe und einer Abtriebstorusscheibe angeordneten Rollers bekannt . Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wechselgetriebe mit einem stufenlosen Toroidgetriebe vorzuschlagen, welches ü- ber optimierte Mittel zur Aufbringung der Anpresskraft verfügt.DE 197 33 660 AI further discloses the use of a hydraulic device for adjusting the friction radii by pivoting a roller arranged between a drive pulley and a driven pulley. Object of the present invention is to propose a change gear with a continuously variable toroidal transmission, which has ü- optimized means for applying the contact pressure.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.The problem underlying the invention is solved by the features of patent claim 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Wechselgetriebe ist im Kraftfluss zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle ein stufenloses Toroidgetriebe angeordnet . Neben diesem Toroidgetriebe können weitere Getriebegruppen in dem Wechselgetriebe vorgesehen sein. Insbesondere handelt es sich bei dem Wechselgetriebe um ein leistungsverzweigtes Getriebe, beispielsweise mit mehreren Fahrbereichen.In the change gear according to the invention, a stepless toroidal transmission is arranged in the power flow between an input shaft and an output shaft. In addition to this toroidal transmission more transmission groups may be provided in the transmission. In particular, the change gear is a power-split transmission, for example, with several driving ranges.
Das stufenlose Toroidgetriebe verfügt über mindestens eine Antriebstorusscheibe, mindestens eine Abtriebstorusscheibe und mindestens einen Roller, der zwischen Antriebs- und Abtriebstorusscheibe mit einer Anpresskraft eingespannt ist. Mittels des Rollers erfolgt eine Übertragung eines Antriebsmomentes eines Antriebsaggregates von der Antriebstorusscheibe zur Abtriebstorusscheibe. Infolge einer Veränderung des Reibradius des Rollers mit der Antriebs- bzw. Abtriebstorusscheibe ist die Übersetzung stufenlos veränderbar. Bei einem derartigen Toroidvariator kann es sich um einen solchen mit einer oder mehreren hintereinander geschalteten Kammern und somit einer oder mehreren Antriebs- und Abtriebstorusscheiben sowie Rollern handeln.The stepless toroidal transmission has at least one drive pulley, at least one output pulley and at least one roller, which is clamped between the drive and driven pulley with a contact pressure. By means of the scooter transmission of a drive torque of a drive unit from the drive pulley to the driven pulley takes place. As a result of a change in the friction radius of the scooter with the drive or driven-off pulley the ratio is infinitely variable. Such a toroidal variator may be one having one or more chambers connected one behind the other, and thus one or more drive and driven orbital discs and scooters.
Zumindest eine Torusscheibe ist entlang einer Achse axial ver- schieblich gelagert. Dieser Verschiebefreiheitsgrad dient der Realisierung einer Anpresskraft zwischen den Torusscheiben und dem Roller. Die verschiebliche Torusscheibe ist mit einer Anpresskraft beaufschlagbar. Die Anpresskraft wird zumindest teilweise mit einem Hydraulikkolben erzeugt, an dessen Kolbenfläche ein Hydraulikdruck wirkt. Die Übertragung der Anpresskraft auf die Torusscheibe kann mittelbar, beispielsweise über mechanische Verbindungselemente, oder unmittelbar, d.h. durch unmittelbare Einwirkung des Hydraulikdruckes auf die Torusscheibe, erfolgen.At least one torus disk is mounted axially displaceable along an axis. This shift degree of freedom serves to realize a contact force between the Torusscheiben and the scooter. The displaceable Torusscheibe can be acted upon by a contact force. The contact pressure is at least partially generated by a hydraulic piston, on whose piston surface a hydraulic pressure acts. The transmission of the contact pressure on the Torusscheibe can indirectly, for example via mechanical fasteners, or directly, ie by direct action of the hydraulic pressure on the Torusscheibe done.
Erfindungsgemäß ist der Hydraulikdruck der Regeldruck eines Regelschieberventiles. Die Verwendung eines Regelschieberventiles zur Gewährleistung (zumindest eines Teiles) der Anpresskraft eines Toroidvariators stellt eine besonders effektive, sichere und einfache Gewährleistung der Anpresskraft dar. Hierbei können an sich bekannte und in großen Stückzahlen hergestellte Regelschieberventile verwendet werden. Vorteilhaft ist des weiteren, dass durch geeignete Gestaltung der Flächenverhältnisse des Regelschiebers des Regelschiebventiles mittels eines kleinen Steuerdruckes ein größerer Regeldruck exakt eingestellt werden kann. Hierdurch kann der Aufwand zur Steuerung, beispielsweise durch klein dimensionierte Steuereinrichtungen, minimiert werden.According to the invention, the hydraulic pressure is the control pressure of a control slide valve. The use of a control slide valve to ensure (at least part of) the contact pressure of a Toroidvariators represents a particularly effective, safe and simple guarantee of contact pressure. This can be used per se known and manufactured in large numbers control slide valves. A further advantage is that by suitable design of the area ratios of the control slide of the control slide valve by means of a small control pressure, a larger control pressure can be set exactly. As a result, the effort to control, for example, small-sized control devices are minimized.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird der Steuerdruck von einem Regelmagnetventil bereitgestellt . Derartige Regelmagnetventile sind besonders vorteilhaft hinsichtlich der Kosten sowie der Regelungsgüte, da über die Vorgabe eines elektrischen Signales das hydraulische Signal exakt und mit hoher Dynamik vorgegeben werden kann.According to one embodiment of the invention, the control pressure is provided by a control solenoid valve. Such control solenoid valves are particularly advantageous in terms of cost and control quality, since the specification of an electrical signal, the hydraulic signal can be specified accurately and with high dynamics.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wechselgetriebes ist in Parallel- oder in Serienschaltung zu dem Hydraulikdruck eine Federeinrichtung vorgesehen, welche zumindest in Teilbetriebsbereichen des Wechselgetriebes zumindest einen Teil der Anpresskraft aufbringt. Dieses ist insbesondere dann von Vorteil, wenn auch bei einem nicht vorliegenden Hydraulikdruck, beispielsweise bei einem Start des Antriebsaggregates, eine Mindestanpresskraft erforderlich ist, welche durch die Federeinrichtung bereitgestellt werden kann. Weiterhin kann die Federeinrichtung eine minimale oder permanent notwendige Kraft zur Verfügung stellen. Die Federeinrichtung kann unterstützend zum Hydraulikdruck wirksam werden, so dass die für die Gewähr- leistung des Hydraulikdruckes notwendigen Vorrichtungen kleiner dimensioniert werden können.According to one embodiment of the change gear according to the invention, a spring device is provided in parallel or series connection to the hydraulic pressure, which applies at least part of the contact pressure, at least in partial operating ranges of the change gear. This is particularly advantageous if even with a hydraulic pressure that is not present, for example at a start of the drive unit, a Mindestanpresskraft is required, which can be provided by the spring means. Furthermore, the spring device can provide a minimum or permanently necessary force available. The spring device can take effect in support of the hydraulic pressure, so that the performance of the hydraulic pressure necessary devices can be made smaller.
Vorzugsweise wirkt der Hydraulikdruck unmittelbar auf die Torusscheibe. In diesem Fall bildet die Torusscheibe, insbesondere auf der dem Roller gegenüberliegenden Seite, den Hydraulikkolben, welcher mit dem Hydraulikdruck beaufschlagt ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Anordnung sowie eine besonders unmittelbare Aufbringung der Anpresskraft auf die Torusscheibe. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist eine einen Teil der Anpresskraft aufbringende Feder in einem Druckraum angeordnet, der mit dem verschieblichen Kolben sowie einem Arbeitszylinder gebildet ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Anordnung.Preferably, the hydraulic pressure acts directly on the Torusscheibe. In this case, forms the Torusscheibe, especially on the side opposite the scooter, the hydraulic piston, which is acted upon by the hydraulic pressure. This results in a particularly compact arrangement and a particularly immediate application of the contact pressure on the Torusscheibe. According to one embodiment of the invention, a part of the contact force applying spring is arranged in a pressure chamber which is formed with the displaceable piston and a working cylinder. This results in a particularly compact arrangement.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung des Wechselgetriebes ist der Hydraulikdruck auf den Regelschieber des Regelschieberventiles zurückgekoppelt. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung erübrigt sich ein Messsensor zur Erfassung des Hydraulikdruckes. Durch die Rückkopplung des Hydraulikdruckes auf den Regelschieber können die Verhältnisse am Regelschieber bei einer Veränderung des Regeldruckes automatisiert beein- flusst werden, so dass eine Selbstnachstellung erfolgt.According to an advantageous embodiment of the change gear, the hydraulic pressure is fed back to the control slide of the control slide valve. According to this embodiment of the invention, a measuring sensor for detecting the hydraulic pressure is unnecessary. By the feedback of the hydraulic pressure on the control slide, the conditions on the control slide can be influenced automatically with a change in the control pressure, so that a self-adjustment takes place.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Wechselgetriebes werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert . Die Zeichnung zeigt :Advantageous developments emerge from the description and the drawings. Preferred embodiments of the change gear according to the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The drawing shows:
Fig. 1 eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Wechselgetriebes in schematischer Darstellung im Halbschnitt,1 shows an embodiment of a change gear according to the invention in a schematic representation in half section,
Fig. 2 einen Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Variators mit Parallelschaltung des potentiellen Energiespeichers und des druckmittelbetätigten Kraftgebers, Fig. 3 einen Teilschnitt eines Variators mit Reihenschaltung des potentiellen Energiespeichers und des druckmittelbetätigten Kraftgebers,2 shows a partial section of a variator according to the invention with parallel connection of the potential energy store and the pressure-medium-actuated force transmitter, 3 is a partial section of a variator with series connection of the potential energy storage and the pressure-medium-actuated force transmitter,
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines Hydrauliksystemes zur Beaufschlagung des druckmittelbetätigten Kraftgebers mit einem Magnetventil und einem Regelschieber undFig. 4 is a schematic diagram of a hydraulic system for acting on the pressure-medium-actuated force transmitter with a solenoid valve and a control slide and
Fig. 5 eine beispielhafte Reibkennlinie des Kontaktmediums zwischen Roller und Torusscheiben in Abhängigkeit von der Anpresskraft.Fig. 5 is an exemplary friction characteristic of the contact medium between the roller and Torusscheiben depending on the contact pressure.
Die Erfindung findet Einsatz in Wechselgetrieben, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Bei dem Wechselgetriebe handelt es sich um ein Ein- oder Mehrbereichsgetriebe mit oder ohne Leistungsverzweigung und mit oder ohne einen Direktgang.The invention finds use in change transmissions, especially for motor vehicles. The change gear is a single or multi-range transmission with or without power split and with or without a direct gear.
Gemäß Fig. 1 sind im Kraftfluß zwischen einer von einem Antriebsmotor in üblicher Weise antreibbaren Eingangswelle 5 und einer mit den Fahrzeugrädern eines Kraftfahrzeuges in üblicher Weise koppelbaren Ausgangswelle 6 ein stufenloses Toroidgetriebe 7, ein Planetenräder- Zwischengetriebe 8 und ein Planetenräder- Endgetriebe 9 angeordnet .1, a continuously variable toroidal transmission 7, a Planetenräder- intermediate gear 8 and a Planetenräder- final gear 9 are arranged in the power flow between one of a drive motor in a conventional manner driven input shaft 5 and a couplable to the vehicle wheels of a motor vehicle in a conventional manner.
Die Eingangswelle 5 ist mit der benachbarten toroidalen zentralen Antriebsscheibe 11 des Toroidgetriebes 7 und über eine koaxiale zentrale Zwischenwelle 10 mit einem zweistegigen Planetenträger 18 des Zwischengetriebes 8 bewegungsfest verbunden, der seinerseits mit der ihm benachbart angeordneten, der ersten Antriebsscheibe 11 im Kraftfluß parallel geschalteten zweiten zentralen toroidalen Antriebsscheibe 12 des Toroidgetriebes 7 drehfest verbunden ist. Eine zur gemeinsamen geometrischen Drehachse 52-52 von Ein- und Ausgangswelle 5 und 6 koaxial angeordnete und von der zentralen Zwischenwelle 10 mit Spiel durchsetzte konzentrische Zwischenwelle 14 ist mit den beiden zueinander benachbart angeordneten zentralen toroidalen Abtriebsscheiben 16 und 17 des Toroidgetriebes 7 sowie mit einem inneren Zentralrad 19 des Zwischengetriebes 8 bewegungsfest verbunden. In der bei Toroidgetrieben üblichen Weise steht die Antriebsscheibe 11 bzw. 12 mit ihrer zugehörigen Abtriebsscheibe 16 bzw. 17 über kreisscheibenförmige Planeten, sog. Roller 13 bzw. 15, in Reibkontakt, die sowohl um je eine eigene Drehachse drehbar als auch um eine zu ihrer Drehachse senkrechte Schwenkachse schwenkbar - im übrigen jedoch gegenüber der mit der Drehachse 52-52 zusammenfallenden Zentralachse des Toroidgetriebes 7 lageunveränderlich angeordnet sind.The input shaft 5 is immovably connected to the adjacent toroidal central drive pulley 11 of the toroidal transmission 7 and a coaxial central intermediate shaft 10 with a two-pronged planetary carrier 18 of the intermediate gear 8, which in turn arranged with the second central, adjacent to the first drive pulley 11 in the power flow Toroidal drive pulley 12 of the toroidal transmission 7 is rotatably connected. A to the common geometric axis of rotation 52-52 of input and output shaft 5 and 6 arranged coaxially and interspersed by the central intermediate shaft 10 with clearance concentric intermediate shaft 14 is connected to the two mutually adjacent central toroidal driven pulleys 16 and 17 of the toroidal transmission 7 and with a inner central wheel 19 of the intermediate gear 8 immovably connected. In the usual in Toroidgetrieben way, the drive pulley 11 or 12 with its associated output disk 16 and 17 via circular disk-shaped planets, so-called. Roller 13 and 15, in frictional contact, both about its own axis of rotation rotatable and one to their Rotational axis vertical pivot axis pivotally - are arranged in the rest, however, relative to the position coinciding with the axis of rotation 52-52 central axis of the toroidal transmission 7 position immutable.
Das innere Zentralrad 20 enthält an dem einen Steg des Planetenträgers 18 des Zwischengetriebes 8 gelagerte Hauptplaneten 46 mit beiderseits eines radialen Antriebssteges des Planetenträgers 18 angeordneten Zahnkränzen 43, von denen der eine Zahnkranz 43 mit dem mit der konzentrischen Zwischenwelle 14 verbundenen inneren Zentralrad 19 und der andere Zahnkranz 43 mit einem axial auf der anderen Seite des radialen Antriebssteges angeordneten zweiten inneren Zentralrad 48 kämmt, welches schließlich seinerseits eine - eine ein- und ausrückbare Kupplung K2 enthaltende - Antriebsverbindung 50 mit dem das erste Getriebeglied des Endgetriebes bildenden inneren Zentralrad 21 aufweist. Der mit dem einen inneren Zentralrad 19 des Zwischengetriebes 8 kämmende Zahnkranz 43 des Hauptplaneten 46 steht zusätzlich im Kämmeingriff mit einem Nebenplaneten 63, der an dem zweiten Steg des Planetenträgers 18 gelagert ist und seinerseits mit einem äußeren Zentralrad 22 kämmt, dass eine - ein- und ausrückbare Kupplung Kl enthaltende - Antriebsverbindung 23 mit einem ein zweites Getriebeglied des Endgetriebes 9 bildenden äußeren Zentralrad 24 aufweist.The inner central wheel 20 includes at a web of the planet carrier 18 of the intermediate gear 8 mounted main planetary 46 arranged on both sides of a radial drive ridge of the planet carrier 18 sprockets 43, one of which a sprocket 43 with the concentric intermediate shaft 14 connected inner central wheel 19 and the other Sprocket 43 with a axially disposed on the other side of the radial drive ridge second inner central gear 48 meshes, which in turn - in turn - a clutch engageable and disengageable coupling K2 - having 50 with the first gear member of the final transmission forming inner central gear 21. The meshing with the one inner central wheel 19 of the intermediate gear 8 sprocket 43 of the main planetary 46 is also in mesh with a minor planet 63, which is mounted on the second web of the planet carrier 18 and in turn meshes with an outer central wheel 22, that - a - and disengageable clutch Kl containing - drive connection 23 with a second gear member of the final gear 9 forming outer central gear 24 has.
Das Endgetriebe 9 weißt ein drittes Getriebeglied in Form eines Planetenträgers 25 auf, welcher durch einen radialen Abstützsteg 36 gegenüber einem nicht drehenden Gehäuseteil 26 undrehbar festgelegt ist und Planetenräder 34 mit zwei Zahnkränzen 37 gleicher Zähnezahl lagert, welche beiderseits des Abstützsteges 36 angeordnet sind, und von denen der eine, dem Zwischengetrie- be 8 benachbart liegende Zahnkranz 37 sowohl mit dem inneren als auch mit dem äußeren Zahnrad 21 bzw. 24 kämmt.The final gear 9 know a third gear member in the form of a planet carrier 25 which is fixed non-rotatably by a radial Abstützsteg 36 against a non-rotating housing part 26 and planet gears 34 with two sprockets 37 of the same number of teeth superimposed, which are arranged on both sides of the Abstützsteges 36, and the one, the intermediate Be 8 lying adjacent sprocket 37 meshes with both the inner and with the outer gear 21 and 24 respectively.
Das Endgetriebe 9 weist ein viertes Getriebeglied in Form eines zweiten äußeren Zentralrades 27 auf, welches mit dem anderen Zahnkranz 37 der Planetenräder 34 kämmt und eine Abtriebsverbindung 28 mit der Ausgangwelle 6 aufweist.The final gear 9 has a fourth gear member in the form of a second outer central wheel 27, which meshes with the other ring gear 37 of the planet gears 34 and has a driven connection 28 with the output shaft 6.
Am Außenumfang des äußeren Zentralrades 27 ist ein Parksperrenrad 33 konzentrisch und bewegungsfest angeordnet.On the outer circumference of the outer central wheel 27, a parking lock wheel 33 is arranged concentrically and immovably.
Im unteren Fahrbereich sind die Kupplung Kl eingerückt und die Kupplung K2 ausgerückt, so dass die Leistung verzweigt über die Zwischenwellen 10,14 dem Zwischengetriebe 8 zugeführt und - in letzterem wieder zusammengeführt - über die Antriebsverbindung 23 und das hierbei in die Teilübersetzung 1:1 geschaltete Endgetriebe 9 an die Ausgangswelle 6 abgegeben wird.In the lower driving range, the clutch Kl are engaged and the clutch K2 disengaged, so that the power branched through the intermediate shafts 10,14 the intermediate gear 8 and fed - in the latter again merged - via the drive connection 23 and this case in the partial ratio 1: 1 switched Final gear 9 is delivered to the output shaft 6.
Die Zahnkränze 44 und 45 des Hauptplaneten 47 im Zwischengetriebe 8 können gleiche oder unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen. Über eine Variation des Verhältnisses der Zähnezahlen der Zahnkränze 44 und 45 kann das Übersetzungsverhältnis im o- beren Fahrbereich variiert werden.The sprockets 44 and 45 of the main planetary gear 47 in the intermediate gear 8 may have the same or different numbers of teeth. By varying the ratio of the numbers of teeth of the sprockets 44 and 45, the gear ratio can be varied in the upper travel range.
Andere Aspekte von Wechselgetrieben, welche problemlos mit den erfindungsgemäßen Merkmalen kombinierbar sind, sind aus den Druckschriften DE 100 21 912, DE 100 40 126, DE 200 224 53, DE 100 40 039, DE 100 30 779, DE 101 32 674, DE 101 21 042, DE 101 25 817, DE 102 02 754, DE 101 54 095, DE 101 54 928, DE 102 18 356 und DE 102 06 202 bekannt, deren Offenbarung zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.Other aspects of change transmissions, which can be combined with the features according to the invention without difficulty, are described in the publications DE 100 21 912, DE 100 40 126, DE 200 224 53, DE 100 40 039, DE 100 30 779, DE 101 32 674, DE 101 DE 102 25 757, DE 101 54 095, DE 101 54 928, DE 102 18 356 and DE 102 06 202, the disclosure of which is the subject of the present application.
Die Fig. 2 und 3 zeigen beispielhafte Ausgestaltungen einer drehfesten Anbindung einer Torusscheibe an eine Welle mit der Möglichkeit einer Aufbringung einer in Richtung der Achse 52-52 orientierten Normalkraft an der Torusscheibe, welche zur Gewährleistung des Reibkontaktes zwischen den Torusscheiben und mindestens einem Roller dienen. Gemäß den in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen wird das erfindungsgemäße Prinzip beispielhaft anhand der Anbindung der Antriebstorusscheibe 11 an die Eingangswelle 5 dargestellt.2 and 3 show exemplary embodiments of a rotationally fixed connection of a Torusscheibe to a shaft with the possibility of applying a oriented in the direction of the axis 52-52 normal force on the Torusscheibe, which to ensure the frictional contact between the Torusscheiben and serve at least one scooter. According to the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 2 and 3, the principle according to the invention is illustrated by way of example with reference to the connection of the drive stator disc 11 to the input shaft 5.
Die Antriebswelle 5 verfügt in einem dem Antriebsaggregat zugewandten Bereich 100 über ein Außengewinde 101, einen hieran in Richtung des Zwischengetriebes 8 anschließenden Teilbereich 102 mit einer KeilVerzahnung 103, deren Außendurchmesser geringfügig gegenüber dem Gewinde 101 vergrößert ist, sowie einen hieran anschließenden zylinderförmigen Teilbereich 104.The drive shaft 5 has, in a region 100 facing the drive unit, an external thread 101, a partial region 102 adjoining therewith in the direction of the intermediate gear 8 with a splined toothing 103, the outer diameter of which is slightly larger than the thread 101, and a cylindrical partial region 104 adjoining this.
Drehfest mit dem Teilbereich 102 ist ein Flansch 105 verbunden, welcher über eine Nabe 106 sowie eine quer zur Achse 52-52 orientierte Flanschscheibe 107 verfügt. Die Nabe 106 weist eine korrespondierend zur Außengeometrie des Teilbereichs 102 ausgebildete Innengeometrie auf, so dass die Welle 5 und die Nabe 106 eine drehfeste Verbindung bilden. Axial in Richtung des Antriebsaggregates stützt sich der Flansch 105 an einer Wellenmutter 108 ab, welche auf das Gewinde 101 aufgeschraubt ist. Neben der Funktion der axialen Sicherung des Flansches 105 kann ergänzend über die Wellenmutter 108 eine exakte Positionierung des Flansches 105 vorgenommen werden. Eine in die Flanschscheibe 107 eingeschraubte Schraube 109 trägt ein SicherungsmittelRotationally fixed to the portion 102, a flange 105 is connected, which has a hub 106 and a transverse to the axis 52-52 oriented flange 107. The hub 106 has a corresponding to the outer geometry of the portion 102 formed inner geometry, so that the shaft 5 and the hub 106 form a rotationally fixed connection. Axially in the direction of the drive unit, the flange 105 is supported on a shaft nut 108, which is screwed onto the thread 101. In addition to the function of the axial securing of the flange 105, an exact positioning of the flange 105 can be made additionally via the shaft nut 108. A screw 109 screwed into the flange plate 107 carries a securing means
110 zur Fixierung der Wellenmutter 108.110 for fixing the shaft nut 108th
Ein Zwischenträger 111 ist koaxial zur Achse 52-52 angeordnet und verfügt über eine Nabe 112. Die Nabe 112 weist eine innere KeilVerzahnung 113 auf, an welche in Richtung des Teilgetriebes 8 eine zylinderförmige Bohrung 114 anschließt. Die Keilverzahnung 113 bildet eine drehfeste Verbindung mit der Keilverzahnung 103. Im Bereich der Bohrung 114 ist ein Dichtelement 115 angeordnet, welches die Nabe 112 gegenüber der Antriebswelle 5 im Teilbereich 104 abdichtet. In dem dem Zwischengetriebe 8 abgewandten Endbereich der Nabe 112 verfügt der ZwischenträgerAn intermediate carrier 111 is arranged coaxially with the axis 52-52 and has a hub 112. The hub 112 has an internal spline 113, which is followed by a cylindrical bore 114 in the direction of the partial transmission 8. The spline 113 forms a rotationally fixed connection with the spline 103. In the region of the bore 114, a sealing element 115 is arranged, which seals the hub 112 relative to the drive shaft 5 in the partial region 104. In the intermediate gear 8 facing away from the end portion of the hub 112 has the intermediate carrier
111 über einen hohlzylinderförmigen Fortsatz 116, über welchen sich der Zwischenträger 111 in axialer Richtung gegenüber der Flanschscheibe 107 abstützt. Der Fortsatz 116 umgibt die Nabe 106 unter Ausbildung einer Spiel- oder Übergangspassung.111 via a hollow cylindrical extension 116, via which the intermediate carrier 111 in the axial direction relative to the Flange 107 is supported. The extension 116 surrounds the hub 106 to form a play or transition fit.
Der Zwischenträger 111 verfügt über einen in dem in Fig. 2 dargestellten Teilquerschnitt U-förmig ausgebildeten Arbeitszylinder 117. Der (um die Achse 52-52 umlaufende) U-förmige Querschnitt des ArbeitsZylinders wird mit einem durch die Nabe 112 gebildeten inneren Seitenschenkel 118, einem quer zur Achse 52- 52 orientierten (kreisringförmigen) Grundschenkel 119 sowie einem äußeren Seitenschenkel 120 gebildet. Der ArbeitsZylinder 117 ist in Richtung des Zwischengetriebes 8 geöffnet.The intermediate carrier 111 has a in the U-shaped in the partial cross section shown in Fig. 2 working cylinder 117. The (about the axis 52-52 encircling) U-shaped cross-section of the working cylinder is formed with an inner side leg 118 formed by the hub 112, a transverse to the axis 52- 52 oriented (annular) base leg 119 and an outer side legs 120 formed. The working cylinder 117 is opened in the direction of the intermediate gear 8.
Die Antriebstorusscheibe 11 besitzt in dem dem Antriebsaggregat zugewandten Endbereich einen (ringförmigen) Kolben 121, welcher in dem Arbeitszylinder 117 derart Aufnahme findet, dass über eine Verzahnung 122 zwischen dem Seitenschenkel 120 und der Außenfläche der Antriebstorusscheibe 11 die Antriebstorusscheibe 11 und der ArbeitszylInder 117 drehfest, aber axial ver- schieblich miteinander verbunden sind, und dass der Kolben 121 mit dem Arbeitszylinder 117 einen Arbeitsraum 123 bildet, welcher durch Dichtelemente 124,125 im Bereich der Seitenschenkel 118,120 abgedichtet ist. Das Dichtelement 124 findet Aufnahme in einer außenliegenden Ringnut der Nabe 112 und tritt in Wirkverbindung mit dem Kolben 121 im Bereich einer innenliegenden zylinderförmigen Mantelfläche desselben. Das Dichtelement 125 findet Aufnahme in einer radial außenliegenden Ringnut des Kolbens 121 und tritt in Wirkverbindung mit dem Seitenschenkel 120.The Antriebstorusscheibe 11 has in the end facing the drive unit an (annular) piston 121, which takes place in the working cylinder 117 such that a toothing 122 between the side legs 120 and the outer surface of the Antriebstorusscheibe 11 the Antriebstorusscheibe 11 and the ArbeitszylInder 117 rotatably, but axially verschiebieblich connected to each other, and that the piston 121 with the working cylinder 117 forms a working space 123 which is sealed by sealing elements 124,125 in the side leg 118,120. The sealing element 124 is received in an outer annular groove of the hub 112 and enters into operative connection with the piston 121 in the region of an inner cylindrical lateral surface thereof. The sealing element 125 is received in a radially outer annular groove of the piston 121 and enters into operative connection with the side legs 120th
Der Arbeitsraum 123 ist hydraulisch mit einem Hydraulikan- schluss 126 verbunden. Bei dem Hydraulikanschluss 126 handelt es sich um einen Ringkanal, mittels dessen eine Zuführung eines Hydraulikmediums bei rotierendem Zwischenträger 111 ermöglicht ist. Der Hydraulikanschluss 126 ist vorzugsweise im Bereich der Nabe 112 angeordnet und mittels zweier Dichtelemente 170,171 abgedichtet. Die Verbindung des Hydraulikanschlusses 126 mit dem Arbeitsraum 123 erfolgt gemäß Fig. 2 durch eine von dem Hydraulikanschluss 126 ausgehende Sackbohrung 127, welche quer zur Achse 52-52 orientiert ist, und eine vom Arbeitsraum 123 in Richtung des Antriebsaggregates unter einem spitzen Winkel zur Achse 52,52 geneigte Sackbohrung 128, wobei die Sackbohrungen 127,128 in ihrem Endbereich ineinander münden. Bei drehfester Verbindung der Antriebswelle 5 mit der Antriebstorusscheibe 11 kann über eine Druckbeaufschlagung des Arbeitsraumes 123 die Antriebstorusscheibe 11 axial in Richtung des Zwischengetriebes 8 mit einer Anpresskraft beaufschlagt werden. Über Wälzlager 129 stützt sich die Antriebstorusscheibe 11 radial innenliegend von dieser gegenüber der Antriebswelle 5 ab. Die Wälzkδrper des Wälzlagers 129 sind unter Gewährleitung eines Spieles 130 in a- xialer Richtung zwischen der Stirnfläche der Nabe 112 und einem radial innenliegend von der Antriebstorusscheibe 11 angeordneten Sicherungsring 131 geführt.The working space 123 is hydraulically connected to a hydraulic connection 126. The hydraulic connection 126 is an annular channel, by means of which a supply of a hydraulic medium is made possible with a rotating intermediate carrier 111. The hydraulic connection 126 is preferably arranged in the region of the hub 112 and sealed by means of two sealing elements 170, 171. The connection of the hydraulic connection 126 with the working space 123 is carried out according to FIG. 2 by one of the Hydraulic port 126 outgoing blind bore 127, which is oriented transversely to the axis 52-52, and inclined from the working space 123 in the direction of the drive unit at an acute angle to the axis 52,52 blind bore 128, the blind holes 127,128 open into one another in their end. In a rotationally fixed connection of the drive shaft 5 with the Antriebstorusscheibe 11 can be acted upon by a pressurization of the working space 123, the Antriebstorusscheibe 11 axially in the direction of the intermediate gear 8 with a contact force. About roller bearing 129, the Antriebstorusscheibe 11 supports radially inwardly from this relative to the drive shaft 5 from. The Wälzkδrper of the roller bearing 129 are guided under the guidance of a game 130 in a- xialer direction between the end face of the hub 112 and a radially inwardly disposed from the drive pulley 11 circlip 131.
Im Arbeitsraum 123 ist (sind) ein (oder mehrere) axial wirkende (s) Federelement (e) angeordnet. Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Federelement über eine Tellerfeder 132, welche koaxial zur Achse 52,52 angeordnet ist.In the working space 123 is one (or more) axially acting (s) spring element (s) are arranged. According to the embodiment shown in Fig. 2, it is in the spring element via a plate spring 132, which is arranged coaxially to the axis 52,52.
Gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in alternativer oder ergänzender Ausgestaltung ein Federelement 133 zwischen dem Fortsatz 116 und der Flanschscheibe 107 angeordnet, so dass das Federelement 133 eine Verschiebung des Zwischenträgers 111 und damit der Antriebstorusscheibe 11 in Richtung des Zwischengetriebes 8 bewirkt. Bei zusätzlicher Druckbeaufschlagung des Arbeitsraumes 123 wirken die Hydraulikkraft und die Kraft des Federelementes 133 in mechanischer Parallelschaltung.According to the embodiment shown in Fig. 3, a spring element 133 is disposed between the extension 116 and the flange 107 in an alternative or complementary embodiment, so that the spring element 133 causes a displacement of the intermediate carrier 111 and thus the Antriebstorusscheibe 11 in the direction of the intermediate gear 8. With additional pressurization of the working space 123, the hydraulic force and the force of the spring element 133 act in mechanical parallel connection.
Fig. 4 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung für eine Druckversorgung des Hydraulikanschlusses 126. In einer Arbeitsdruckleitung 140 steht ein Arbeitsdruck zur Verfügung, welcher beispielsweise durch eine von einer Antriebsmaschine angetriebenen Pumpe, die ein Hydraulikfluid aus einem Tank in die Ar- beitsdruckleitung fördert, bereitgestellt wird. In einer Versorgungsdruckleitung 141 wird ein (konstanter) , niedriger Versorgungsdruck bereitgestellt. Die Versorgungsdruckleitung 141 ist mit einem Eingang eines Magnetventils 142 verbunden. Nach Maßgabe eines elektrischen Signals 143 erzeugt das Magnetventil 142 einen Steuerdruck, welcher in einer Steuerdruckleitung 144 den Ausgang des Magnetventils 142 bildet . Der Steuerdruck ist nach Maßgabe des elektrischen Signals 143 in einem vorgegebenen Intervall veränderbar.4 shows an exemplary configuration for a pressure supply of the hydraulic connection 126. In a working pressure line 140, a working pressure is available, which, for example, by a driven by a prime mover pump, the hydraulic fluid from a tank in the Ar- supply pressure line is provided. In a supply pressure line 141, a (constant), low supply pressure is provided. The supply pressure line 141 is connected to an input of a solenoid valve 142. In accordance with an electrical signal 143, the solenoid valve 142 generates a control pressure, which forms the output of the solenoid valve 142 in a control pressure line 144. The control pressure is variable in accordance with the electrical signal 143 in a predetermined interval.
Einem Regelschieber 145 werden als Eingang die Arbeitsdrucklei- tung 140 sowie die Steuerdruckleitung 144 zugeführt. Der Regel- Schieber 145 verarbeitet in an sich bekannter Weise den Arbeitsdruck und den Steuerdruck zu einem Regeldruck, welcher (ggf. unter Rückführung zum Regelschieber 145) über eine Regeldruckleitung 146 dem Hydraulikanschluss 126 zugeführt wird. Mittels des in Fig. 4 dargestellten Hydraulikkreislaufes kann ein von einer Regeleinrichtung vorgegebenes elektrisches Signal in ein proportionales Hydraulikdrucksignal transformiert werden.A regulating slide 145 is supplied with the working pressure line 140 and the control pressure line 144 as input. The control slide 145 processes in a manner known per se the working pressure and the control pressure to a control pressure, which is supplied to the hydraulic connection 126 via a regulating pressure line 146 (if necessary with feedback to the control slide 145). By means of the hydraulic circuit shown in Fig. 4, a predetermined by a control device electrical signal can be transformed into a proportional hydraulic pressure signal.
Das Regelschieberventil 145 verfügt über ein Gehäuse 200, in welchem ein Regelschieber 201 in Richtung einer Achse 202-202 axial verschieblich geführt ist. Der Steuerdruck 144 wirkt in einem Steuerdruckraum 203 auf eine Stirnfläche des Regelschiebers 201. Hierzu verfügt das Regelschieberventil 145 über einen radial vom Regelschieber 201 angeordneten Ringkanal 204, der mit der Steuerdruckleitung 144 verbunden ist. Zwischen dem Steuerdruckraum 203 und dem Ringkanal 204 ist ein Übertrittsquerschnitt vorgesehen, welcher je nach Stellung des Regelschiebers 201 durch eine Steuerkante 205 des Regelschiebers 201 verschließbar bzw. verringerbar ist.The control slide valve 145 has a housing 200 in which a control slide 201 is guided axially displaceably in the direction of an axis 202-202. The control pressure 144 acts in a control pressure chamber 203 on an end face of the control slide 201. For this purpose, the control slide valve 145 has a radially arranged by the control slide 201 annular channel 204 which is connected to the control pressure line 144. Between the control pressure chamber 203 and the annular channel 204, a crossover cross section is provided which, depending on the position of the control slide 201 by a control edge 205 of the control slide 201 can be closed or reduced.
Des weiteren verfügt das Regelschieberventil 145 über einen Regeldruckraum 206, welcher hydraulisch mit der Regeldruckleitung 146 verbunden ist. Ein Ringraum 207 ist mit der Arbeitsdruckleitung 140 verbunden. Eine Steuerkante 208 regelt den Über- tritt vom Ringraum 207 in den Regeldruckraum 206, wobei der Ü- bertrittsquerschnitt je nach Stellung des RegelSchiebers 201 vollständig verschließbar ist oder teilweise geöffnet werden kann.Furthermore, the control slide valve 145 has a control pressure chamber 206, which is hydraulically connected to the control pressure line 146. An annular space 207 is connected to the working pressure line 140. A control edge 208 controls the over- occurs from the annular space 207 in the control pressure chamber 206, wherein the Ü bertrittsquerschnitt is completely closed depending on the position of the control slide 201 or can be partially opened.
Der Regeldruck der Regeldruckleitung 146 wird über eine Bypass- leitung 207 in einen Bypassraum 210 rückgeführt. Im Bypassraum 210 wirkt der rückgeführte Regeldruck derart auf Stirnflächen des RegelSchiebers 201 ein, dass eine vom rückgeführten Regel- druck abhängige Kraftresultierende verbleibt. Eine dem Steuerdruckraum 203 gegenüberliegende Stirnfläche des Regelschiebers 201 dient zur Abstützung des Regelschiebers gegenüber dem Gehäuse 200 unter Zwischenschaltung eines potenziellen Energiespeichers, insbesondere einer Druckfeder.The control pressure of the control pressure line 146 is fed back into a bypass space 210 via a bypass line 207. In the bypass space 210, the recirculated control pressure acts on end faces of the control spool 201 in such a way that a force-resultant which depends on the recirculated control pressure remains. A control surface 201 of the control slide 201 opposite the control pressure chamber 203 serves to support the control slide with respect to the housing 200 with the interposition of a potential energy store, in particular a compression spring.
Fig. 5 zeigt den Verlauf. eines Reibkoeffizienten eines Traktionsmediums mit der Angabe des Reibkoeffizienten 152 über der Anpress- oder Normalkraft 153 zwischen den Torusscheiben 11,16 bzw. 17,12 und dem zugeordneten Roller 13 bzw. 15. Unterhalb einer kritischen Anpresskraft 150 ("Glasübergang") fällt die Reibkennlinie 151 rasch zu kleinen Werten ab, während oberhalb der kritischen Anpresskraft große Reibkoeffi-zienten bei annähernd konstantem Niveau vorliegen.Fig. 5 shows the course. a coefficient of friction of a traction medium with the indication of the coefficient of friction 152 on the contact or normal force 153 between the Torusscheiben 11,16 and 17,12 and the associated roller 13 and 15. Below a critical contact pressure 150 ("glass transition") drops the friction characteristic 151 rapidly to small values, while above the critical contact force large Reibkoeffi cient at an approximately constant level.
Zur Auslegung der Arbeitspunkte und Dimensionierung der Federelemente 132,133 sind sog. „Traction maps" für die einzelnen Traktionsmedien bekannt, vgl. bspw. :For the design of the operating points and dimensioning of the spring elements 132, 133, so-called "traction maps" for the individual traction media are known, cf., for example:
S. Aihara, S. Natsumeda, H. Achiha: EHL Traction in traction drives with high contact pressure . Research and development center, NSK Ltd. , 1-5-50 Kugenuma-Shinmei, Fujisawa, Kanagawa, Japan.S. Aihara, S. Natsumeda, H. Achiha: EHL Traction in Traction Drives with High Contact Pressure. Research and development center, NSK Ltd. , 1-5-50 Kugenuma-Shinmei, Fujisawa, Kanagawa, Japan.
Die in Fig. 5 dargestellte Reibkennlinie ist hinsichtlich der Betriebsbedingungen veränderlich. Insbesondere die kritische Anpresskraft 150 ist von Betriebsparametern, beispielsweise der Umfangsgeschwindigkeit der Traktionskörper, Schwankungsgrößen der Betriebsbedingungen, einem Motorstart oder der Temperatur des Traktionsmediums, abhängig. Herkömmliche Auslegungsverfahren ermitteln die kritische Anpresskraft 150 für alle oder eine Mehrzahl der möglichen Betriebsbedingungen. Die tatsächliche Auslegung erfolgt unter dem Zuschlag einer Sicherheit zu der so ermittelten kritischen Anpresskraft 150. Abweichend hiervon wird erfindungsgemäß die kritische Anpresskraft 150 ohne oder mit verringertem Sicherheitsaufschlag und/oder lediglich in optimierten Betriebsbereichen ermittelt und die Grundanpressung durch das Federelement 130,134 derart ausgelegt, dass allenfalls in ausgewählten Betriebszuständen die kritische Anpress- kraft durch das Federelement 133,134 bereitgestellt ist. Eine in weiteren Betriebszuständen notwendige weitere Anpresskraft infolge einer Verschiebung der kritischen Anpresskraft 150 wird durch das Hydrauliksystem bereitgestellt.The friction characteristic shown in Fig. 5 is variable with respect to the operating conditions. In particular, the critical contact pressure 150 is of operating parameters, for example the peripheral speed of the traction bodies, fluctuation quantities operating conditions, an engine start or the temperature of the traction medium. Conventional design techniques determine the critical contact force 150 for all or a majority of possible operating conditions. Deviating from this, according to the invention, the critical contact pressure 150 is determined with or without a reduced safety margin and / or only in optimized operating ranges, and the basic contact pressure is designed by the spring element 130, 134 in such a way that at best In selected operating states, the critical pressing force is provided by the spring element 133, 134. A further contact force required in further operating states as a result of a shift in the critical contact pressure 150 is provided by the hydraulic system.
Vorzugsweise beträgt die vom potentiellen Energiespeicher zur Verfügung gestellte Anpresskraft 700 N/mm2, 1500 N/mm2 oder 1800 N/mm2, wonach eine Auslegung des Federelements 132,133 erfolgt. Hierbei beträgt die maximale Anpresskraft bis ca. 4000 N/mm2. Preferably, the contact pressure provided by the potential energy store is 700 N / mm 2 , 1500 N / mm 2 or 1800 N / mm 2 , after which a design of the spring element 132, 133 takes place. Here, the maximum contact force is up to 4000 N / mm 2 .

Claims

Patentansprüche Claims
1. Wechselgetriebe, bei dem im Kraftfluss zwischen einer Eingangswelle (5) und einer Ausgangswelle (6) ein stufenloses Toroidgetriebe angeordnet ist, welches über mindestens a) eine Antriebstorusscheibe (11, 12) , b) eine Abtriebstorusscheibe (16, 17) , c) einen zwischen Antriebs- und Abtriebstorusscheibe (11, 12; 16, 17) unter einer Anpresskraft eingespannten Roller (13, 15) verfügt, mittels dessen eine Übertragung eines1. change gear, in which a stepless toroidal gear is arranged in the power flow between an input shaft (5) and an output shaft (6), which has at least a) a drive torus (11, 12), b) an output torus (16, 17), c ) has a roller (13, 15) clamped between the input and output toroidal disc (11, 12; 16, 17) under a contact force, by means of which a transmission of a
Antriebsmomentes zwischen Antriebs- und Abtriebstorusscheibe (11, 12; 16, 17) mit stufenlos veränderbarer Übersetzung erfolgt, wobei d) zumindest eine Torusscheibe (11) entlang einer Achse 52- 52 axial verschieblich gelagert ist und e) die verschiebliche Torusscheibe (11) mittels eines Hydraulikkolbens und eines an mindestens einer Kolbenfläche wirkenden Hydraulikdruckes mit mindestens einem Teil der Anpreßkraft beaufschlagbar ist, wobei f) der Hydraulikdruck der Regeldruck eines Regelschieberventiles (145) ist.Driving torque between the drive and driven toroidal disc (11, 12; 16, 17) takes place with a continuously variable transmission ratio, d) at least one torus disc (11) being axially displaceable along an axis 52- 52 and e) the displaceable torus disc (11) by means of a hydraulic piston and a hydraulic pressure acting on at least one piston surface can be acted upon with at least part of the contact pressure, f) the hydraulic pressure being the control pressure of a control slide valve (145).
2. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Regelschieberventil (145) ein Arbeitsdruck (140) sowie ein Steuerdruck (144) zugeführt wird. 2. Change gear according to claim 1, characterized in that the control slide valve (145) a working pressure (140) and a control pressure (144) is supplied.
3. Wechselgetriebe nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck (144) von einem Regelmagnetventil (142) bereitgestellt wird.3. Change gear according to claim 2, characterized in that the control pressure (144) is provided by a control solenoid valve (142).
4. Wechselgetriebe nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Regelschieberventil (145) über 2 Steuerkanten verfügt.4. Change gear according to claim 3, characterized in that the control slide valve (145) has 2 control edges.
5. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Parallel- oder in Serienschaltung zu dem Hydraulikdruck eine Federeinrichtung (Feder 132; Feder 133) zumindest in Teilbetriebsbereichen des Wechselgetriebes zumindest einen Teil der Anpreßkraft aufbringt .5. Change gear according to one of the preceding claims, characterized in that in parallel or in series connection to the hydraulic pressure, a spring device (spring 132; spring 133) applies at least part of the contact pressure at least in partial operating areas of the change gear.
6. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikdruck unmittelbar auf die Torusscheibe (11) wirkt.6. Change gear according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic pressure acts directly on the toroidal disc (11).
7. Wechselgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckraum (123) mit der den verschieblichen Kolben bildenden Torusscheibe (11) sowie einem Arbeitszylinder (117) eines Zwischenträgers (111) gebildet ist und der Druckraum (123) mit dem Hydraulikdruck beaufschlagt ist.7. Change gear according to claim 6, characterized in that a pressure chamber (123) with the torus disk (11) forming the displaceable piston and a working cylinder (117) of an intermediate carrier (111) is formed and the pressure chamber (123) is acted upon by the hydraulic pressure .
8. Wechselgetriebe nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (111) axial unverschieblich gegenüber der Achse (52-52) gelagert ist. 8. Change gear according to claim 7, characterized in that the intermediate carrier (111) is axially immovable relative to the axis (52-52).
9. Wechselgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (111) axial verschieblich gegenüber der Achse (52-52) unter Beaufschlagung einer Feder (133) gelagert ist.9. change gear according to claim 7, characterized in that the intermediate carrier (111) is axially displaceable relative to the axis (52-52) under the action of a spring (133).
10. Wechselgetriebe nach Anspruch 7, 8 oder 9 , dadurch gekennzeichnet, dass eine einen Teil der Anpreßkraft aufbringende Feder (132) im Druckraum (123) angeordnet ist.10. Change gear according to claim 7, 8 or 9, characterized in that a part of the contact pressure applied spring (132) is arranged in the pressure chamber (123).
11. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikdruck auf den Regelschieber des Regelschieberventiles (145) zurückgekoppelt ist. 11. Change gear according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic pressure is fed back to the control slide of the control slide valve (145).
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