WO2013120655A1 - Mehrbereich-cvt - Google Patents

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WO2013120655A1
WO2013120655A1 PCT/EP2013/051010 EP2013051010W WO2013120655A1 WO 2013120655 A1 WO2013120655 A1 WO 2013120655A1 EP 2013051010 W EP2013051010 W EP 2013051010W WO 2013120655 A1 WO2013120655 A1 WO 2013120655A1
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WO
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gear
range
variator
cvt according
range cvt
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Application number
PCT/EP2013/051010
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Walter
Markus Baumann
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/021—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings toothed gearing combined with continuous variable friction gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/021—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings toothed gearing combined with continuous variable friction gearing
    • F16H2037/026—CVT layouts with particular features of reversing gear, e.g. to achieve compact arrangement

Definitions

  • the invention relates to a transmission for commercial vehicles and cars with a continuously variable transmission (CVT), in particular a conical-pulley transmission.
  • CVT continuously variable transmission
  • the CVT can also be called a variator.
  • the object of the invention is to improve a multi-range CVT according to the preamble of claim 1, in particular with regard to the efficiency and / or the manufacturing costs or installation space. This object is achieved with the features of claim 1.
  • the remaining claims describe advantageous embodiments of the subject of the application in the sense of the task.
  • the invention consists in providing a multi-range CVT with a partially or completely stepless operating range.
  • the transmission has a drive-side double clutch and arranged in series gear ratios.
  • Each individual clutch is assigned at least one gear stage.
  • the gear ratios of the overall gear can be displayed.
  • more than two gear ratios can also be displayed. In this case, you have to work like a conventional double-clutch gearboxes with more than two speed steps are alternately distributed to the two clutches to ensure a traction interruption-free range switching.
  • the multi-range CVT can also be completely stepless and thus made more comfortable to use for the driver than in the transmissions of the prior art.
  • the transmission described is particularly well suited for commercial vehicle applications, since these vehicles are driven at low speeds but large output-side torque.
  • Gear stages are also cheaper in terms of their efficiency than a planetary gear stage.
  • the above object is achieved in a multi-range CVT with an input shaft and an output shaft, with at least two gear stages and a continuously variable variator, characterized in that the input shaft is provided with a double clutch, at least two gear stages are assigned to the dual clutches, and the inputs the at least two gear stages are arranged coaxially with the input shaft.
  • the inputs of the gear stages are preferably designed as gears and are then also referred to as input gears.
  • a preferred embodiment of the multi-range CVT is characterized in that the inputs of the at least two gear stages are arranged directly next to each other. Due to the directly adjacent arrangement of the inputs, in particular the input gears, the at least two gear stages of the available space can be better utilized.
  • Another preferred embodiment of the multi-range CVT is characterized in that the outputs of the at least two gear stages are arranged coaxially with a variator input shaft of the variator. This arrangement has proven to be advantageous in terms of the utilization of the available space.
  • a further preferred embodiment of the multi-range CVT is characterized in that the power take-off in the power flow direction is arranged in front of the variator.
  • The has the advantage that the variator does not have to transmit the power for the power take-off and is spared.
  • Another preferred embodiment of the multi-range CVT is characterized in that the power take-off is coupled to one of the inputs or one of the output gears. This arrangement has proven to be particularly advantageous in terms of the efficiency of the multi-range CVT and / or the available space.
  • each partial clutch of the double clutch in the direct flow that is assigned without intermediate switching elements, a gear.
  • the gear is in each case an input of a gear stage and is arranged concentrically to a common coupling axis of the two part clutches of the double clutch.
  • the two directly associated with the dual clutch gears are also referred to as input gears.
  • the input gears are preferably arranged directly next to each other.
  • the input gears of preferably two gear stages mesh with a respective other gear, which is also referred to as the output gear.
  • the two output gears of the gear stages are preferably also arranged directly adjacent to each other. In each case one of the input gears forms a gear stage together with the associated output gear.
  • a first driving range can be displayed, which is preferably used for starting.
  • the first gear stage representing the first driving range is preferably arranged to the right of the second gear stage, which represents the second driving range.
  • the second gear stage viewed in the axial direction, preferably arranged between the double clutch and the first gear stage.
  • a hydraulic pump associated with the dual clutch or the dual-clutch transmission is preferably driven by a central shaft which extends through transmission shafts designed as hollow shafts.
  • a gearwheel associated with the gear drive is preferably arranged on the second gear stage side facing away from the first gear stage. It follows from this arrangement that the first gear stage, viewed in the axial direction, is arranged between the second gear stage and the drive gear of the hydraulic pump.
  • At least one of the two gear stages has been translated quickly.
  • both gear stages are translated quickly.
  • the gear stage for the first driving range preferably has a gear ratio in the range of 0.7 to 0.98.
  • the gear stage for the second driving range preferably has a gear ratio of 0.4 to 0.8.
  • the multigrade CVT according to the invention can also be operated completely continuously.
  • the inventive arrangement of the two gear stages allows a traction-free circuit between the two driving ranges. Each driving range is infinitely variable with the help of the variator.
  • the gear ratios of the overall gear can be displayed.
  • the gear wheels are smaller, more compact and thus more efficient in terms of their efficiency than the prior art, in particular by means of the range changeover stages arranged on the input side.
  • FIGS. 1 and 2 show once schematically and once in a sectional view
  • Multi-range CVT with an input-side dual clutch, two fixed gear ratios and a variator connected downstream of this in the form of a belt pulley belt transmission.
  • the variator is thus infinitely adjustable in two speed ranges.
  • the input shaft of the multi-range CVT can also be connected to another accessory, in particular an oil pump.
  • the variator can be followed by a further gear stage, a reverse and a neutral circuit.
  • the input shaft 3; 83 is a double clutch 5; 85 associated with the two partial clutches 7, 8; 87, 88.
  • the first part clutch 7; 87 comprises a clutch disc which is non-rotatably connected to a transmission shaft 9; 89 is connected.
  • the second sub-clutch 8; 88 comprises a further clutch disc which is non-rotatably connected to a transmission shaft 10; 90 is connected.
  • the two transmission shafts 9, 10; 89, 90 are designed as hollow shafts.
  • the transmission shaft 9 extends; 89 through the transmission shaft 10; 90 through.
  • the first part clutch 7; 87 with the transmission shaft 9; 89 is a first gear stage 1 1; 91 assigned.
  • the second sub-clutch 8; 88 with the transmission shaft 10; 90 is a second gear 12; 92 assigned.
  • the first gear stage 1 1; 91 is used to illustrate a driving range A.
  • the second gear 12; 92 is used to represent a driving area B.
  • a gear 14; 94 is on the transmission shaft 9; 89 rotationally fixed with the clutch disc of the first part clutch 7; 87 connected.
  • the gear 14; 94 represents the input of the first gear stage 1 1; 91 is and meshes with a gear 15; 95, the output of the first gear stage 1; 91 represents.
  • a clutch disc of the second sub-clutch 8; 88 is on the transmission shaft 10; 90 rotatably with a gear 18; 98 connected.
  • the gear 18; 98 represents the input of the second gear 12; 92 and meshes with a gear 19; 99, the output of the second gear 12; 92 represents.
  • the output gears 15, 19; 95, 99 of the two gear stages 1 1, 12; 91, 92 are on a variator input shaft 20; 100 of a variator 22; 102 arranged.
  • the variator 22; 102 represents a continuously variable CVT and, in the exemplary embodiment according to the invention, is a bevel belt transmission 24; 104 executed.
  • the cone pulley wrap gear 24; 104 includes an input disk set 25; 105 and an output disk set 26; 106.
  • the two pulley sets 25, 26 and 105, 106 are by a belt 28; 108, like a chain, coupled together.
  • the two gear stages 1 1, 12; 91, 92 are in the axial direction between the double clutch 5; 85 and the variator 22; 102 arranged.
  • gear shafts 9, 10; 89, 90 of the two gear stages 1 1, 12; 91, 92 and the input shaft 3; 83 of the multi-range CVT 1; 81 is a central shaft 30; 1 10 passed.
  • the central shaft 30; Fig. 10 illustrates a drive shaft for a hydraulic pump, for example.
  • a gear 32; 1 12 is rotatably with the in Figs. 1 and 2 right end of the shaft 30; 1 10 connected.
  • the gear 32; 1 12 is used directly or with the interposition of another gear 33 for driving the hydraulic pump.
  • the variator output shaft 35; 1 15 is the output-side pulley set 26; 106 of the variator 22; 102 assigned.
  • Fig. 1 it can be seen that the variator 22, a solid-state transmission 40 with a forward branch 41 and a backward branch 42 is connected downstream.
  • D, N and R By capital letters D, N and R is indicated that three different switching states can be represented with the solid-state transmission 40.
  • R is a reverse operation in which the torque provided by the variator output shaft 35 is transmitted via the reverse branch 42 to the output shaft 45 of the multi-range CVT 1.
  • N indicates a neutral position in which the output shaft 45 is not coupled to the variator output shaft 35.
  • the output shaft 45 of the multi-range CVT 1 is via a differential gear or
  • Differential 50 coupled to two axle shafts 51, 52.
  • the two axle shafts 51, 52 serve to drive two drive wheels (not shown) of a drive axle of a motor vehicle.
  • the solid-state transmission 40 connected downstream of the variator 22 allows the variator 22 to be uncoupled from the axle shafts 51, 52 in its neutral position. This may be advantageous, for example, after rapid braking, in particular in conjunction with an anti-lock braking system, if the variator 22 still has a desired gear ratio did not reach.
  • the variator 22 In the neutral position, the variator 22 can still be adjusted even when the motor vehicle is stationary and the axle shafts 51, 52 do not rotate. In the neutral position of the fixed-speed transmission 40, the variator 22, for example, after a rapid braking, be adjusted until a desired ratio is reached.
  • the variator 22 may, unlike the illustrated, also be designed as a friction gear or toroidal. With the friction gear or Toroidgetriebe also a continuous adjustment of the transmission ratio between the variator input shaft 20 and the variator output shaft 35 can be made possible. Instead of a friction gear or toroidal gear, a hydraulic machine can also be used for stepless adjustment of the gear ratio.
  • the variator 102 designed as a conical-pulley transmission 104 comprises a moment sensor 109.
  • the both output gears 95; 99 of the gear stages 91, 92 are coupled to the torque sensor 109 for torque transmission.
  • the output gear 95 of the gear stage 91 is rotatably mounted on the variator input shaft 100 by means of a ball bearing, in particular a four-point bearing.
  • the output gear 99 of the gear stage 92 is rotatably mounted on the variator input shaft 100 by means of a needle bearing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mehrbereich-CVT (1) mit einer Eingangswelle (3) und einer Ausgangswelle (45), mit mindestens zwei Getriebestufen (11, 12) und einem stufenlos verstellbaren Variator (22). Die Eingangswelle (3) ist mit einer Doppelkupplung (5) versehen, die mindestens zwei Getriebestufen (11, 12) sind den Kupplungen (7, 8) der Doppelkupplung (5) zugeordnet und die Eingänge (14, 18) der mindestens zwei Getriebestufen (11, 12) sind koaxial zur Eingangswelle (3) angeordnet.

Description

Mehrbereich-CVT
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für Nutzfahrzeuge und PKW mit einem stufenlosen Teilgetriebe (CVT), insbesondere einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe. Das CVT kann auch als Variator bezeichnet werden.
Um den Übersetzungsbereich des Gesamtgetriebes, also dessen Spreizung zu erhöhen, ist es aus der EP 2 169 277 bekannt, dem CVT eine Planetensatzschaltung nachzuordnen. Dieser Planetensatz enthält eine Zweibereichsschaltung und eine Rückwärtsschaltung. Dieser abtriebsseitige Planetensatz muss bei größeren Eingangsdrehmomenten wie z. B. für Nutzfahrzeuganwendungen sehr groß dimensioniert werden. Dies bedeutet insbesondere in dem Bereich, in dem die Planeten umwälzen, einen relativ schlechten Wirkungsgrad.
Weiterhin ist es aus der DE 102 61 990 A1 bekannt, ein Mehrbereich-CVT mit festen zuschaltbaren Gängen z. B. zum Anfahren oder für Höchstgeschwindigkeit vorzusehen, wobei jedoch bei Betrieb dieser festen Übersetzungen der Variator abgekoppelt ist. Demzufolge gibt es nur einen stufenlosen Bereich, es können nicht alle Fahrbereiche stufenlos gefahren werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mehrbereich-CVT gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , insbesondere im Hinblick auf den Wirkungsgrad und/oder die Herstellkosten bzw. Bauraum, zu verbessern. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die übrigen Patentansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen des Anmeldungsgegenstandes im Sinne der Aufgabenstellung.
Die Erfindung besteht darin, ein Mehrbereich CVT mit einem teilweise oder auch komplett stufenlosen Betriebsbereich bereitzustellen. Das Getriebe weist eine antriebsseitige Doppelkupplung auf sowie in Reihe dazu angeordnete Übersetzungsstufen. Jeder Einzelkupplung ist mindestens eine Zahnradstufe zugeordnet. Dadurch ist eine zugkraftfreie Schaltung zwischen den Bereichen möglich, und gleichzeitig jeder Bereich mit Hilfe des Variators stufenlos veränderbar, wenn beide Übersetzungsstufen in Reihe zum Variator angeordnet sind. Je nach Übersetzung der eingangsseitigen Zahnradstufen können die Übersetzungsbereiche des Gesamtgetriebes dargestellt werden. Es können antriebsseitig auch mehr als zwei Übersetzungsstufen dargestellt werden. Sie müssen in diesem Fall wie bei einem üblichen Doppelkupplungs- getriebe mit mehr als zwei Fahrstufen abwechselnd auf die beiden Kupplungen verteilt werden um eine Zugkraftunterbrechungsfreie Bereichsumschaltung sicherzustellen.
Mit diesem Aufbau kann das Mehrbereich-CVT auch komplett stufenlos und somit für den Fahrer komfortabler nutzbar dargestellt werden als bei den Getrieben nach dem Stand der Technik.
Das beschriebene Getriebe ist insbesondere für Nutzfahrzeuganwendungen sehr gut geeignet, da diese Fahrzeuge mit niedrigen Drehzahlen aber großen abtriebsseitigen Momenten gefahren werden. Durch die antriebsseitige Anordnung der Bereichsumschaltstufen können diese viel kleiner dimensioniert werden als bei einer abtriebsseitigen Anordnung. Zahnradstufen sind zudem bezüglich ihres Wirkungsgrads günstiger als eine Planetensatzstufe.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem Mehrbereich-CVT mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, mit mindestens zwei Getriebestufen und einem stufenlos verstellbaren Variator, dadurch gelöst, dass die Eingangswelle mit einer Doppelkupplung versehen ist, mindestens zwei Getriebestufen den Doppelkupplungen zugeordnet sind, und die Eingänge der mindestens zwei Getriebestufen koaxial zur Eingangswelle angeordnet sind. Die Eingänge der Getriebestufen sind vorzugsweise als Zahnräder ausgeführt und werden dann auch als Eingangszahnräder bezeichnet.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mehrbereich-CVT ist dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge der mindestens zwei Getriebestufen direkt nebeneinander angeordnet sind. Durch die direkt nebeneinander liegende Anordnung der Eingänge, insbesondere der Eingangszahnräder, der mindestens zwei Getriebestufen kann der zur Verfügung stehende Bauraum besser ausgenutzt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mehrbereich-CVT ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge der mindestens zwei Getriebestufen koaxial zu einer Variator- Eingangswelle des Variators angeordnet sind. Diese Anordnung hat sich im Hinblick auf die Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums als vorteilhaft erwiesen.
Bei Nutzfahrzeugen ist es bei manchen Anwendungen notwendig, über einen Nebenabtrieb Motorleistung abzugreifen. Mit dem Nebenabtrieb wird dann zum Beispiel ein Kompressor für ein Kühlaggregat oder eine Arbeitsmaschine mit angetrieben.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mehrbereich-CVT ist dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenabtrieb in Kraftflussrichtung vor dem Variator angeordnet ist. Das lie- fert den Vorteil, dass der Variator die Leistung für den Nebenabtrieb nicht auch noch übertragen muss und geschont wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mehrbereich-CVT ist dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenabtrieb mit einem der Eingänge oder einem der Ausgangszahnräder gekoppelt ist. Diese Anordnung hat sich im Hinblick auf den Wirkungsgrad des Mehrbereich- CVT und/oder den zur Verfügung stehenden Bauraum als besonders vorteilhaft erwiesen.
Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mehrbereichsgetriebes ist jeder Teilkupplung der Doppelkupplung im direkten Fluss, das heißt ohne Zwischenschaltelemente, ein Zahnrad zugeordnet. Das Zahnrad stellt jeweils einen Eingang einer Getriebestufe dar und ist konzentrisch zu einer gemeinsamen Kupplungsachse der beiden Teilkupplungen der Doppelkupplung angeordnet. Die beiden direkt der Doppelkupplung zugeordneten Zahnräder werden auch als Eingangszahnräder bezeichnet. Die Eingangszahnräder sind vorzugsweise direkt nebeneinander liegend angeordnet.
Die Eingangszahnräder der vorzugsweise zwei Getriebestufen kämmen mit jeweils einem weiteren Zahnrad, das auch als Ausgangszahnrad bezeichnet wird. Die beiden Ausgangszahnräder der Getriebestufen sind vorzugsweise ebenfalls direkt nebeneinander liegend angeordnet. Jeweils eines der Eingangszahnräder bildet zusammen mit dem zugehörigen Ausgangszahnrad eine Getriebestufe. Durch die erste Getriebestufe kann ein erster Fahrbereich dargestellt werden, der vorzugsweise zum Anfahren verwendet wird. Die den ersten Fahrbereich darstellende erste Getriebestufe ist vorzugsweise rechts von der zweiten Getriebestufe angeordnet, die den zweiten Fahrbereich darstellt. Die zweite Getriebestufe ist, in axialer Richtung betrachtet, vorzugsweise zwischen der Doppelkupplung und der ersten Getriebestufe angeordnet.
Eine der Doppelkupplung beziehungsweise dem Doppelkupplungsgetriebe zugeordnete Hydraulikpumpe wird vorzugsweise durch eine zentrale Welle angetrieben, die sich durch als Hohlwellen ausgeführte Getriebewellen hindurch erstreckt. Ein dem Pumpenantrieb zugeordnetes Zahnrad ist vorzugsweise auf der der zweiten Getriebestufe abgewandten Seite der ersten Getriebestufe angeordnet. Aus dieser Anordnung ergibt sich, dass die erste Getriebestufe, in axialer Richtung betrachtet, zwischen der zweiten Getriebestufe und dem Antriebszahnrad der Hydraulikpumpe angeordnet ist.
Mindestens eine der beiden Getriebestufen ist ins Schnelle übersetzt. Vorzugsweise sind beide Getriebestufen ins Schnelle übersetzt. Die Getriebestufe für den ersten Fahrbereich weist vorzugsweise ein Übersetzungsverhältnis im Bereich von 0,7 bis 0,98 auf. Die Getriebestufe für den zweiten Fahrbereich weist vorzugsweise ein Übersetzungsverhältnis von 0,4 bis 0,8 auf.
Das erfindungsgemäße Mehrbereichs-CVT kann auch komplett stufenlos betrieben werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der beiden Getriebestufen wird eine zugkraftfreie Schaltung zwischen den beiden Fahrbereichen ermöglicht. Jeder Fahrbereich ist mit Hilfe des Variators stufenlos veränderbar.
Je nach Übersetzung der eingangsseitigen Getriebestufe können die Übersetzungsbereiche des Gesamtgetriebes dargestellt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Mehrbereichs-CVT werden, insbesondere durch die eingangsseitig angeordneten Bereichsumschaltstufen, die Zahnräder kleiner, kompakter und dadurch wirkungsgradoptimaler dargestellt als beim Stand der Technik.
Die Fig. 1 und Fig. 2 zeigen einmal schematisch und einmal in Schnittdarstellung ein
Mehrbereich-CVT mit einer eingangsseitigen Doppelkupplung, zwei festen Gangstufen und einem diesen nachgeschalteten Variator in Form eine Kegelscheibenumschlingungsgetriebes. Der Variator ist also in zwei Geschwindigkeitsbereichen stufenlos verstellbar. Mit der Eingangswelle des Mehrbereich-CVT kann auch ein weiteres Nebenaggregat, insbesondere eine Ölpumpe verbunden sein. Weiterhin können dem Variator eine weitere Getriebestufe, eine Rückwärts- und eine Neutralschaltung nachgeordnet sein.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Mehrbereichs-CVT 1 ; 81 mit einer Eingangswelle 3; 83 vereinfacht dargestellt. Die Eingangswelle 3; 83 ist einer Doppelkupplung 5; 85 zugeordnet, die zwei Teilkupplungen 7, 8; 87, 88 umfasst. Die erste Teilkupplung 7; 87 umfasst eine Kupplungsscheibe, die drehfest mit einer Getriebewelle 9; 89 verbunden ist. Die zweite Teilkupplung 8; 88 umfasst eine weitere Kupplungsscheibe, die drehfest mit einer Getriebewelle 10; 90 verbunden ist.
Die beiden Getriebewellen 9, 10; 89, 90 sind als Hohlwellen ausgeführt. Dabei erstreckt sich die Getriebewelle 9; 89 durch die Getriebewelle 10; 90 hindurch. Die erste Teilkupplung 7; 87 mit der Getriebewelle 9; 89 ist einer ersten Getriebestufe 1 1 ; 91 zugeordnet. Die zweite Teilkupplung 8; 88 mit der Getriebewelle 10; 90 ist einer zweiten Getriebestufe 12; 92 zugeordnet. Die erste Getriebestufe 1 1 ; 91 dient zur Darstellung eines Fahrbereichs A. Die zweite Getriebestufe 12; 92 dient zur Darstellung eines Fahrbereichs B. Ein Zahnrad 14; 94 ist über die Getriebewelle 9; 89 drehfest mit der Kupplungsscheibe der ersten Teilkupplung 7; 87 verbunden. Das Zahnrad 14; 94 stellt den Eingang der ersten Getriebestufe 1 1 ; 91 dar und kämmt mit einem Zahnrad 15; 95, das den Ausgang der ersten Getriebestufe 1 1 ; 91 darstellt.
Eine Kupplungsscheibe der zweiten Teilkupplung 8; 88 ist über die Getriebewelle 10; 90 drehfest mit einem Zahnrad 18; 98 verbunden. Das Zahnrad 18; 98 stellt den Eingang der zweiten Getriebestufe 12; 92 dar und kämmt mit einem Zahnrad 19; 99, das den Ausgang der zweiten Getriebestufe 12; 92 darstellt.
Die Ausgangszahnräder 15, 19; 95, 99 der beiden Getriebestufen 1 1 , 12; 91 , 92 sind auf einer Variator-Eingangswelle 20; 100 eines Variators 22; 102 angeordnet. Der Variator 22; 102 stellt ein stufenloses CVT dar und ist in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel als Kegel- scheibenumschlingungsgetriebe 24; 104 ausgeführt. Das Kegelscheibenumschlingungsge- triebe 24; 104 umfasst einen eingangsseitigen Scheibensatz 25; 105 und einen ausgangssei- tigen Scheibensatz 26; 106. Die beiden Scheibensätze 25, 26 und 105, 106 sind durch ein Umschlingungsmittel 28; 108, wie eine Kette, miteinander gekoppelt.
Die beiden Getriebestufen 1 1 , 12; 91 , 92 sind in axialer Richtung zwischen der Doppelkupplung 5; 85 und dem Variator 22; 102 angeordnet. Durch die als Hohlwellen ausgeführten Getriebewellen 9, 10; 89, 90 der beiden Getriebestufen 1 1 ,12; 91 , 92 und die Eingangwelle 3; 83 des Mehrbereichs-CVT 1 ; 81 ist eine zentrale Welle 30; 1 10 hindurch geführt. Die zentrale Welle 30; 1 10 stellt eine Antriebswelle zum Beispiel für eine Hydraulikpumpe dar. Ein Zahnrad 32; 1 12 ist drehfest mit dem in den Fig. 1 und 2 rechten Ende der Welle 30; 1 10 verbunden. Das Zahnrad 32; 1 12 dient direkt, oder unter Zwischenschaltung eines weiteren Zahnrads 33 zum Antrieb der Hydraulikpumpe.
Von dem Variator 22; 102 geht eine Variator-Ausgangswelle 35; 1 15 aus. Die Variator- Ausgangswelle 35; 1 15 ist dem ausgangsseitigen Scheibensatz 26; 106 des Variators 22; 102 zugeordnet. Analog ist die Variator-Eingangswelle 20; 100 dem eingangsseitigen Scheibensatz 25; 105 des Variators 22; 102 zugeordnet.
In Fig. 1 sieht man, dass dem Variator 22 ein Feststufengetriebe 40 mit einem Vorwärts-Zweig 41 und einem Rückwarts-Zweig 42 nachgeschaltet ist. Durch Großbuchstaben D, N und R ist angedeutet, dass mit dem Feststufengetriebe 40 drei verschiedene Schaltzustände dargestellt werden können.
D steht für einen Vorwärtsbetrieb, bei dem ein von der Variator-Ausgangswelle 35
bereitgestelltes Drehmoment über den Vorwärts-Zweig 41 auf eine Ausgangswelle 45 des Mehrbereichs-CVT 1 übertragen wird. Durch R ist ein Rückwärtsbetrieb angedeutet, bei dem das von der Variator-Ausgangswelle 35 bereitgestellte Drehmoment über den Rückwärts- Zweig 42 auf die Ausgangswelle 45 des Mehrbereichs-CVT 1 übertragen wird. Durch N ist eine Neutralstellung angedeutet, in welcher die Ausgangswelle 45 nicht mit der Variator- Ausgangswelle 35 gekoppelt ist.
Die Ausgangswelle 45 des Mehrbereichs-CVT 1 ist über ein Differenzialgetriebe oder
Ausgleichsgetriebe 50 mit zwei Achswellen 51 , 52 gekoppelt. Die beiden Achswellen 51 , 52 dienen zum Antrieb von zwei (nicht dargestellten) Antriebsrädern einer Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs.
Das dem Variator 22 nachgeschaltete Feststufengetriebe 40 ermöglicht in seiner Neutralstellung ein Abkoppeln des Variators 22 von den Achswellen 51 , 52. Das kann zum Beispiel nach einer Schnellbremsung, insbesondere in Verbindung mit einem Antiblockiersystem, von Vorteil sein, wenn der Variator 22 eine gewünschte Übersetzung noch nicht erreicht hat.
In der Neutralstellung kann der Variator 22 auch dann noch verstellt werden, wenn das Kraftfahrzeug stillsteht und die Achswellen 51 , 52 sich nicht drehen. In der Neutralstellung des Feststufengetriebes 40 kann der Variator 22, zum Beispiel nach einer Schnellbremsung, verstellt werden, bis eine gewünschte Übersetzung erreicht ist.
Der Variator 22 kann, anders als dargestellt, auch als Reibradgetriebe oder Toroidgetriebe ausgeführt sein. Mit dem Reibradgetriebe oder Toroidgetriebe kann ebenso eine stufenlose Verstellung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Variator-Eingangswelle 20 und der Variator-Ausgangswelle 35 ermöglicht werden. Anstelle eines Reibradgetriebes oder Toroid- getriebes kann zur stufenlosen Verstellung des Übersetzungsverhältnisses auch eine hydraulische Maschine verwendet werden.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sieht man, dass der als Kegelscheiben- umschlingungsgetriebe 104 ausgeführte Variator 102 einen Momentenfühler 109 umfasst. Die beiden Ausgangszahnräder 95; 99 der Getriebestufen 91 , 92 sind zur Drehmomentenübertragung mit dem Momentenfühler 109 gekoppelt. Das Ausgangszahnrad 95 der Getriebestufe 91 ist mit Hilfe eines Kugellagers, insbesondere eines Vierpunktlagers, drehbar auf der Variator- Eingangswelle 100 gelagert. Das Ausgangszahnrad 99 der Getriebestufe 92 ist mit Hilfe eines Nadellagers drehbar auf der Variator-Eingangswelle 100 gelagert.
Bezuqszeichenliste
I Mehrbereichs-CVT
3 Eingangswelle
5 Doppelkupplung
7 Teilkupplung
8 Teilkupplung
9 Getriebewelle
10 Getriebewelle
I I Getriebestufe
12 Getriebestufe
14 Zahnrad
15 Zahnrad
18 Zahnrad
19 Zahnrad
20 Variator-Eingangswelle
22 Variator
24 Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
25 eingangsseitiger Scheibensatz
26 ausgangsseitiger Scheibensatz
28 Umschlingungsmittel
30 Welle
32 Zahnrad
33 Zahnrad
35 Variator-Ausgangswelle
40 Feststufengetriebe
41 Vorwärts-Zweig
42 Rückwärts-Zweig
45 Ausgangswelle
50 Differenzialgetriebe
51 Achswelle
52 Achswelle
81 Mehrbereichs-CVT
83 Eingangswelle 85 Doppelkupplung
87 Teilkupplung
88 Teilkupplung
89 Getriebewelle
90 Getriebewelle
91 Getriebestufe
92 Getriebestufe
94 Zahnrad
95 Zahnrad
98 Zahnrad
99 Zahnrad
100 Variator-Eingangswelle
102 Variator
104 Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
105 eingangsseitiger Scheibensatz
106 ausgangsseitiger Scheibensatz
108 Umschlingungsmittel
109 Momentenfühler
110 Welle
1 12 Zahnrad
1 15 Variator-Ausgangswelle

Claims

Patentansprüche
1 . Mehrbereich-CVT mit einer Eingangswelle (3;83) und einer Ausgangswelle (45), mit mindestens zwei Getriebestufen (1 1 ,12;91 ,92) und einem stufenlos verstellbaren Variator (22;102), dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (3;83) mit einer Doppelkupplung (5;85) versehen ist, mindestens zwei Getriebestufen (1 1 ,12;91 ,92) den Kupplungen (7,8;87,88) der Doppelkupplung (5;85) zugeordnet sind, und die Eingänge (14,18;94,98) der mindestens zwei Getriebestufen (1 1 ,12;91 ,92) koaxial zur Eingangswelle (3;83) angeordnet sind.
2. Mehrbereich-CVT nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge (14,18;94,98) der mindestens zwei Getriebestufen (1 1 ,12;91 ,92) direkt nebeneinander angeordnet sind.
3. Mehrbereich-CVT nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Variator (22;102) ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (24;104) mit einem eingangsseitigen (25;105) und einem ausgangsseitigen (26;106) Scheibensatz sowie einem Umschlingungsmittel (28;108) ist.
4. Mehrbereich-CVT nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der eingangsseiti- ge Scheibensatz (25;105) mit mindestens zwei direkt zusammenhängenden Zahnrädern (15,19;95,99) versehen ist.
5. Mehrbereich-CVT nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebestufen (1 1 ,12;91 ,92) koaxial angeordnete Getriebewellen
(9, 10;89,90) aufweisen.
6. Mehrbereich-CVT nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebestufe (1 1 ;91 ) als Anfahrbereich und eine weitere Getriebestufe (12;92) als Overdrive-Fahrbereich dient.
7. Mehrbereich-CVT nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer Teilkupplung (7,8;87,88) des Doppelkupplungsgetriebes mehr als eine Getriebestufe (1 1 ,12;91 ,92) zugeordnet ist.
8. Mehrbereich-CVT nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Variator (22; 102) eine Rückwärtsgangschaltung und /oder Neutralschaltung nachgeschaltet ist.
9. Mehrbereich-CVT nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölpumpe oder ein Nebenabtrieb vorgesehen ist, deren Antrieb mittels einer Welle (30;1 10) erfolgt, durch die die als Hohlwelle ausgeführte Eingangswelle (3;83) geführt ist.
10. Mehrbereich-CVT nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenabtrieb in Kraftflussrichtung vor dem Variator (22;102) angeordnet ist.
1 1 . Mehrbereich-CVT nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenabtrieb mit einem der Eingänge (14,18;94,98) oder einem der Ausgangszahnräder
(15,19;95,99) gekoppelt ist.
12. Mehrbereich-CVT nach einem der Ansprüche 3 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangszahnräder (15,19;95,99) der Getriebestufen (1 1 ,12;91 ,92) direkt auf der Variator-Eingangswelle (20;100) angeordnet sind.
13. Mehrbereich-CVT nach einem der Ansprüche 3 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (24; 104) einen Momentenfühler (109) um- fasst und die Ausgangszahnräder (15,19;95,99) der Getriebestufen (1 1 ,12;91 ,92) direkt auf ein Eingangsbauteil des Momentenfühlers (109) wirken.
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