WO2015086015A2 - Cvt-getriebe - Google Patents

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WO2015086015A2
WO2015086015A2 PCT/DE2014/200661 DE2014200661W WO2015086015A2 WO 2015086015 A2 WO2015086015 A2 WO 2015086015A2 DE 2014200661 W DE2014200661 W DE 2014200661W WO 2015086015 A2 WO2015086015 A2 WO 2015086015A2
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Bernhard Walter
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    • F16H3/48—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears
    • F16H3/52—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears
    • F16H3/54—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears one of the central gears being internally toothed and the other externally toothed

Definitions

  • the invention relates to a CVT transmission with a starting element, a variator and with a direct shift stage for switching between the first operating range (low) and a second operating range (high).
  • the invention further relates to a method for operating such a CVT transmission.
  • CVT is called a continuously variable transmission, wherein the letters CVT for
  • Continuously variable transmission stand In order to increase the transmission range of a continuously variable transmission, ie its spread, it is known, for example, from the European patent application EP 2 275 709 A1, to subordinate the continuously variable transmission to a switchable planetary gear.
  • the switchable planetary gear allows a two-range circuit and a reverse circuit.
  • German published patent application DE 102 61 900 A1 it is known from German published patent application DE 102 61 900 A1 to provide a multi-range CVT with fixed shiftable gears, for example, for starting or for maximum speed, but in the operation of these fixed ratios of the variator is decoupled. Consequently, there is only one stepless area, not all driving areas can be steplessly steered.
  • the object of the invention is to simplify the operation of a CVT transmission with a starting element, a variator and with a direct shift stage for switching between a first operating range (low) and a second operating range (high).
  • the object is achieved in a CVT transmission with a starting element, a variator and with a direct shift stage for switching between a first operating range (low) and a second operating range (high), characterized in that a maximum transmission ratio of the second operating range (high) of a minimum Gear ratio of the first operating range (low) corresponds.
  • Conventional two-range CVT transmissions require a relatively large overlap of the two ranges of transmission to allow comfortable range shifting. Such a large overlap, however, is at the expense of an efficiency-optimized Variatorsp Dr Dahlung in Variator compassion. Due to the inventive Gleichsciens the maximum transmission ratio of the second operating range with the minimum gear ratio of the first Medbe- Rich, the efficiency of the CVT transmission according to the invention can be improved with the direct shift stage.
  • the above object is alternatively or additionally achieved in a CVT transmission with a starting element, a variator and a direct shift stage for switching between a first operating range (low) and a second operating range (high), that a minimum variator ratio of the second operating range (high ) is greater than a minimum variator ratio of the first operating range (low).
  • the translation ranges are set such that the variator margins which are ineffective regions are not used.
  • the variator margin of the second operating range (high) is reduced more than the variator margin of the first operating range (low). It is taken into account that the second operating range (high) normally has a larger transit time component than the first operating range (low).
  • a closing valve device is associated with a variator soizidsystem in that the vanator fluid system is closed in a fluid-tight manner by the closing valve device when the direct shift stage is used for driving when the variator is disconnected.
  • the variator in particular the variator fluid system, is protected against emptying in a simple manner.
  • the invention also relates to a variator fluid system having such a closure valve device.
  • the closing valve device preferably comprises a valve which has no or almost no leakage, for example a seat valve.
  • the above object is alternatively or additionally solved in a CVT transmission with a starting element, a variator and a direct shift stage for switching between a first operating range (low) and a second operating range (high), that a clutch, in particular a dog clutch, the Direct shift stage, as normally open clutch is executed.
  • a clutch in particular a dog clutch
  • the Direct shift stage as normally open clutch is executed.
  • This can be realized in a simple manner, a safety function against Antriebsbrangverspannen in a system error.
  • the dog clutch of the direct shift stage can be designed as a normally open clutch.
  • a Starting clutch can be used as a control against Antriebsbrangverspannen when switching the direct shift stage, especially in a time in which the variator and the direct shift stage are simultaneously in the power flow.
  • the variator bridging direct shift stage is connected directly to the drive. Due to the direct connection of the direct switching stage to the drive, the direct switching stage can advantageously be used independently of the starting element.
  • the direct shift stage may, for example, be connected to a gear used in conventional CVT drive trains to drive a hydraulic pump. Therefore, such a gear is also referred to as impeller.
  • the drive comprises an internal combustion engine or an internal combustion engine
  • the direct shift stage bridging the variator is driven directly by the internal combustion engine or the internal combustion engine. Due to the direct connection of the direct shift stage to the drive, the direct shift stage in the context of the present invention is preferably used exclusively when driving a motor vehicle equipped with the CVT drive train.
  • a further preferred embodiment of the CVT transmission is characterized in that the direct shift stage bridging the variator is connected to a crankshaft with the interposition of a torsional vibration damper.
  • a torque of the drive in particular the internal combustion engine or the internal combustion engine, issued.
  • the torsional vibration damper is advantageously used to decouple unwanted torsional vibrations, which occur during operation of the drive, in particular of the internal combustion engine or of the internal combustion engine, from the CVT drive train. This prevents unwanted damage in the CVT drivetrain caused by rotational irregularities.
  • the partial transmission is, for example, a reduction gear.
  • the partial transmission is preferably arranged between a variator output and a differential.
  • the direct shift stage is preferably arranged between the starting element and a variator input.
  • the partial transmission is designed as a dual-range transmission, in particular as a planetary gear.
  • the dual range transmission allows driving in the first range, also referred to as low range, and in the second range, also referred to as high range. In the first area, for example, can be driven with a larger translation than in the second area.
  • the designed as a planetary gear dual-range transmission advantageously also allows the representation of a reverse gear.
  • the above-mentioned task is alternative or additionally solved in that Variatorrand Schemee the operating areas (low and high) are not used.
  • the Variatorrand Geben the CVT transmission has a lower efficiency.
  • the variator edge regions which are not used according to the method according to the invention, are preferably lower end regions of the transmission characteristic curves which serve to represent the two operating ranges low and high in a transmission characteristic diagram. In such a translation map, for example, the variator ratio is plotted on an x-axis. The gear ratio is then advantageously plotted on the y-axis of the transmission map.
  • the above object is in a method for operating a CVT transmission with a starting element, a variator and with a direct shift stage for switching between a first operating range (low) and a second operating range (high), in particular a previously described CVT transmission, in particular in a previously described method, alternatively or additionally achieved in that is jumped in a quick return adjustment of the gear ratio directly from one operating range in the other operating range, without using the direct shift stage and without completely infinitely back to adjust.
  • the ride comfort during operation of the CVT transmission can be improved.
  • the above object is alternatively or additionally achieved in a previously described method in that the starting element, in particular a starting clutch, is used as a control against Ver Kunststoffstrangverspannen when switching the direct shift stage. In this case, the starting element, in particular the starting clutch, in particular used in a time in which the variator and the direct shift stage are simultaneously in the power flow.
  • the above object is alternatively or additionally achieved in a previously described method in that the starting element, in particular a starting clutch, is used in a slip operation to accelerate the stationary variator before the direct shift stage decoupled and the power flow is directed back to the variator , As a result, the ride comfort during operation of the CVT transmission can be further improved.
  • the starting element in particular a starting clutch
  • Figure 1 is a simplified representation of a CVT drive train according to the invention in longitudinal section;
  • Figure 2 shows the CVT drive train of Figure 1 in cross section
  • FIG 3 shows a transmission map of the CVT drive train of Figures 1 and 2 according to a first embodiment of a method according to the invention.
  • the CVT drive train 1 includes a drive 3.
  • the drive is, for example, an internal combustion engine, which is also referred to as an internal combustion engine when used in a motor vehicle.
  • the CVT powertrain 1 is used in automobiles.
  • the starting of the motor vehicle is made possible by a starting element 5.
  • the starting element 5 transmits a torque from the drive 3 to a starting output part 6. tet.
  • the starting starting part 6 is connected via a gear stage with a gear 8 and a gear 9 with a variator input of a variator 10.
  • the variator 10 comprises a drive-side conical disk set 11 and a driven-side conical disk set 12.
  • the two conical disk sets 1 1, 12 are coupled to one another by an only indicated belt 13.
  • the wrapping means 13 is, for example, a special chain.
  • the output 15 comprises at least one driven wheel (not shown).
  • the output 15 comprises at least two driven wheels.
  • a differential gear 16 also referred to as differential 16 is used.
  • the differential 16 includes a spur gear 18.
  • the spur gear 18 of the differential 18 is in engagement with a Decisionmaschines- gear 19 of a sub-transmission 20.
  • the sub-transmission 20 is assigned to a variator output on the drive-side conical disk set 12th
  • the drive 3 of the CVT drive train 1 is associated with a torsional vibration damper 22.
  • the torsional vibration damper 22 is arranged between the drive 3 and the starting element 5.
  • the starting element 5 is designed as a starting clutch 24.
  • the starting clutch 24 is a wet-running multi-plate clutch.
  • An input part 25 of the torsional vibration damper 22 is rotatably connected to a crankshaft of the drive 3.
  • An output part 26 of the torsional vibration damper 22 on the one hand represents an input of the starting clutch 24.
  • the output part 26 of the torsional vibration damper 22 is non-rotatably connected to a gear 28.
  • the gear 28 is used for example for driving a (not shown) pump. Therefore, the gear 28 is also referred to as a pump gear.
  • the gear 28 can also serve to drive another or another vehicle component.
  • the gear wheel 28 is associated with a switchable by means of a switching device 29 direct switching stage 30.
  • An arrow 31 indicates that the direct shift stage 30 serves to bridge the variator 10.
  • the direct switching stage 30 with the aid of the switching device 29 can provide a direct coupling of the gear 18 with the spur gear 18 of the differential 16.
  • the drive 3 can be connected via the torsional vibration damper 22, independently of the starting element 5, to the variator 10 via the differential 16 to the output drive 15.
  • an axis of rotation of the crankshaft 33 runs perpendicular to the plane of the drawing.
  • a circle 34 a rotatably connected to the crankshaft 33 starter ring gear is indicated.
  • a radially inner circle represents the gear 8 of Figure 1 represents.
  • Another circle represents also referred to as impeller gear 28.
  • the gear 8 meshes with the gear 9, which represents the variator input.
  • the gear 9 is assigned to the drive-side conical disk set 1 1, which is also shown in Figure 2 as a circle.
  • a circle 12 of the output side cone pulley set is indicated.
  • the partial gear output gear 19 meshes with the also indicated by a circle spur 18th
  • FIG. 2 The circles in Figure 2 illustrate the front-transverse construction.
  • the direct shift stage 30 is arranged in FIG. 2 below the crankshaft center 33 and in the direction of the spur gear 18 of the differential 16.
  • Front-transverse construction means that the drive 3, in particular the internal combustion engine, and the transmission, here the variator 10 and the partial transmission 20, are arranged side by side in the vehicle transverse direction, for example in front of or above a front axle.
  • the partial transmission 20 is designed as a planetary gear with two planetary gear sets and two disc packs.
  • the partial transmission 20 designed as a planetary gearbox makes it possible to switch between a first range low and a second range high.
  • the partial transmission 20 is used to represent a reverse R.
  • FIG. 3 shows a transmission characteristic diagram for the CVT drive train 1 illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • the translation map is executed as a Cartesian coordinate diagram with an x-axis 51 and a y-axis 52.
  • a variator ratio is plotted on the x-axis 51 .
  • a gear ratio is plotted on the y-axis 52.
  • An upper characteristic curve 53 serves to represent the first operating region, which is also referred to as a low region.
  • One under characteristic curve 54 represents the second operating range, which is also referred to as a high range.
  • the low range 53 begins at a variator ratio of about 0.65 and a gear ratio of about 4.7.
  • the high range begins with a variator ratio of about 0.57 and a gear ratio of about 2.1.
  • the direct switching stage which is also referred to as a constant level, for switching between the areas
  • the transmission ranges are set such that in the second operating range or transmission range, which is also referred to as a high range, the edge region at the lower end of the characteristic curve 54 is reduced more than the edge region at the lower end of the characteristic curve 53.
  • a valve circuit when driving in the direct shift stage 30 and with uncoupled, non-rotating variator 10, a valve circuit is used to protect the variator 10 and a Variatorfizidsystem against idling.
  • the valve circuit advantageously comprises a valve which has no or almost no leakage.
  • the switching device 29 of the direct switching stage 30 is designed as a dog clutch.
  • This jaw clutch is equipped with a normal-open function to represent a safety feature against powertrain distortion in case of system failure. Normally open means that the dog clutch is normally open and actively pressed or closed.
  • the starting element 5, in particular the starting clutch 24, is used as a control against stranding during switching of the direct shift stage 30, in particular in a time in which the variator 10 and the direct shift stage 30 are simultaneously in the power flow.
  • the starting element 5, in particular the starting clutch 24, is used in a slip mode to accelerate the stationary variator 10 before the direct shift stage 30 is decoupled and the power flow is again directed to the variator 10.

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  • Transmission Devices (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)
  • Transmissions By Endless Flexible Members (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein CVT-Getriebe mit einem Anfahrelement, einem Variator und mit einer Direktschaltstufe zum Umschalten zwischen dem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine maximale Getriebeübersetzung des zweiten Betriebsbereichs (high) einer minimalen Getriebeübersetzung des ersten Betriebsbereichs (low) entspricht.

Description

CVT-Getriebe
Die Erfindung betrifft ein CVT-Getriebe mit einem Anfahrelement, einem Variator und mit einer Direktschaltstufe zum Umschalten zwischen dem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high). Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen CVT-Getriebes.
Mit CVT wird ein stufenloses Getriebe bezeichnet, wobei die Buchstaben CVT für
Continuously Variable Transmission stehen. Um den Übersetzungsbereich eines stufenlosen Getriebes, also dessen Spreizung, zu erhöhen, ist es zum Beispiel aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 2 275 709 A1 bekannt, dem stufenlosen Getriebe ein schaltbares Planetengetriebe nachzuordnen. Das schaltbare Planetengetriebe ermöglicht eine Zweibereichschaltung und eine Rückwärtsschaltung. Weiterhin ist es aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 61 900 A1 bekannt, ein Mehrbereich-CVT mit festen zuschaltbaren Gängen, zum Beispiel zum Anfahren oder für Höchstgeschwindigkeit, vorzusehen, wobei jedoch im 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, den Betrieb eines CVT-Getriebes mit einem Anfahrelement, einem Variator und mit einer Direktschaltstufe zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high) zu vereinfachen.
Die Aufgabe ist bei einem CVT-Getriebe mit einem Anfahrelement, einem Variator und mit einer Direktschaltstufe zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high), dadurch gelöst, dass eine maximale Getriebeübersetzung des zweiten Betriebsbereichs (high) einer minimalen Getriebeübersetzung des ersten Betriebsbereichs (low) entspricht. Bei herkömmlichen Zweibereichs-CVT-Getrieben ist eine relativ große Überschneidung der beiden Übersetzungsbereiche notwendig, damit eine komfortable Bereichsumschaltung umgesetzt werden kann. Eine derartige große Bereichsüberschneidung geht jedoch zu Lasten einer wirkungsgradoptimierten Variatorspreizung im Variatorbetrieb. Durch die erfindungsgemäße Gleichschaltung der maximalen Getriebeübersetzung des zweiten Betriebsbereichs mit der minimalen Getriebeübersetzung des ersten Betriebsbe- reichs kann der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen CVT-Getriebes mit der Direktschaltstufe verbessert werden.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem CVT-Getriebe mit einem Anfahrelement, einem Variator und einer Direktschaltstufe zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high) alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass eine minimale Variatorübersetzung des zweiten Betriebsbereichs (high) größer als eine minimale Variatorübersetzung des ersten Betriebsbereichs (low) ist. Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die Übersetzungsbereiche so gelegt, dass die Variatorrandbereiche, die wirkungsgradschlechte Bereiche darstellen, nicht benutzt werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der Variatorrandbereich des zweiten Betriebsbereichs (high) stärker reduziert als der Variatorrandbereich des ersten Betriebsbereichs (low). Dabei wird Rechnung getragen, dass der zweite Betriebsbereich (high) normalerweise einen größeren Laufzeitanteil als der erste Betriebsbereich (low) hat.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem CVT-Getriebe mit einem Anfahrelement, einem Variator und einer Direktschaltstufe zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high) alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass einem Variatorf luidsystem eine Schließventileinrichtung so zugeordnet ist, dass das Vanatorfluidsystem durch die Schließventileinrichtung fluiddicht verschlossen wird, wenn die Direktschaltstufe bei abgekoppeltem Variator zum Antrieb verwendet wird. Dadurch wird der Variator, insbesondere das Variatorfluidsystem, auf einfache Art und Weise gegen Leerlaufen geschützt. Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Variatorfluidsystem mit einer derartigen Schließventileinrichtung. Die Schließventileinrichtung umfasst vorzugsweise ein Ventil, das keine oder nahezu keine Leckage aufweist, zum Beispiel ein Sitzventil.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem CVT-Getriebe mit einem Anfahrelement, einem Variator und einer Direktschaltstufe zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high) alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass eine Kupplung, insbesondere eine Klauenkupplung, der Direktschaltstufe, als normalerweise offene Kupplung ausgeführt ist. Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine Sicherheitsfunktion gegen Triebsstrangverspannen bei einem Systemfehler realisiert werden. Zur Darstellung der Sicherheitsfunktion kann zum Beispiel die Klauenkupplung der Direktschaltstufe als normalerweise offene Kupplung ausgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Anfahrkupplung als Steuerelement gegen Triebsstrangverspannen beim Schalten der Direktschaltstufe verwendet werden, insbesondere in einer Zeit, in welcher der Variator und die Direktschaltstufe gleichzeitig im Kraftfluss stehen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des CVT-Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass die den Variator überbrückende Direktschaltstufe direkt an den Antrieb angebunden ist. Durch die direkte Anbindung der Direktschaltstufe an den Antrieb kann die Direktschaltstufe vorteilhaft unabhängig von dem Anfahrelement verwendet werden. Die Direktschaltstufe kann zum Beispiel an ein Zahnrad angebunden werden, das in herkömmlichen CVT- Antriebssträngen verwendet wird, um eine Hydraulikpumpe anzutreiben. Daher wird ein derartiges Zahnrad auch als Pumpenrad bezeichnet. Wenn der Antrieb eine Brennkraftmaschine beziehungsweise einen Verbrennungsmotor umfasst, dann ist die den Variator überbrückende Direktschaltstufe direkt durch die Brennkraftmaschine beziehungsweise den Verbrennungsmotor angetrieben. Aufgrund der direkten Anbindung der Direktschaltstufe an den Antrieb wird die Direktschaltstufe im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ausschließlich im Fahrbetrieb eines mit dem CVT-Antriebsstrang ausgestatteten Kraftfahrzeugs verwendet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des CVT-Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass die den Variator überbrückende Direktschaltstufe unter Zwischenschaltung eines Drehschwingungsdämpfers mit einer Kurbelwelle verbunden ist. Über die Kurbelwelle wird ein Drehmoment des Antriebs, insbesondere der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Verbrennungsmotors, abgegeben. Der Drehschwingungsdämpfer dient vorteilhaft dazu, unerwünschte Drehschwingungen, die im Betrieb des Antriebs, insbesondere der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Verbrennungsmotors, auftreten, von dem CVT-Antriebsstrang zu entkoppeln. Dadurch werden durch Drehungleichförmigkeiten hervorgerufene unerwünschte Schäden im CVT-Antriebsstrang verhindert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des CVT-Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilgetriebe zwischen dem Variator und dem Differenzial angeordnet ist. Bei dem Teilgetriebe handelt es sich zum Beispiel um ein Untersetzungsgetriebe. Das Teilgetriebe ist vorzugsweise zwischen einem Variatorausgang und einem Differenzial angeordnet. Demgegenüber ist die Direktschaltstufe vorzugsweise zwischen dem Anfahrelement und einem Variatoreingang angeordnet. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des CVT-Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Teilgetriebe als Zweibereichsgetriebe, insbesondere als Planetengetriebe, ausgeführt ist. Das Zweibereichsgetriebe ermöglicht zum Beispiel einen Fahrbetrieb in dem ersten Bereich, der auch als low-Bereich bezeichnet wird, und in dem zweiten Bereich, der auch als high-Bereich bezeichnet wird. In dem ersten Bereich kann zum Beispiel mit einer größeren Übersetzung gefahren werden als in dem zweiten Bereich. Das als Planetengetriebe ausgeführte Zweibereichsgetriebe ermöglicht vorteilhaft darüber hinaus die Darstellung eines Rückwärtsgangs.
Bei einem Verfahren zum Betrieben eines CVT-Getriebes mit einen Anfahrelement, einem Variator und mit einer Direktschaltstufe zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsreich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high), insbesondere einem vorab beschriebenen CVT-Getriebe, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass Variatorrandbereiche der Betriebsbereiche (low und high) nicht benutzt werden. In den Variatorrandbereichen hat das CVT-Getriebe einen schlechteren Wirkungsgrad. Durch die Nichtbenutzung der Variatorrandbereiche kann der Wirkungsgrad des CVT-Getriebes auf einfache Art und Weise verbessert werden. Bei den Variatorrandbereichen, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht benutzt werden, handelt es sich vorzugsweise um untere Endbereiche von Übersetzungskennlinien, die zur Darstellung der beiden Betriebsbereiche low und high in einem Übersetzungskennfeld dienen. In einem solchen Übersetzungskennfeld ist auf einer x-Achse zum Beispiel die Variatorübersetzung aufgetragen. Auf der y-Achse des Übersetzungskennfelds ist dann vorteilhaft die Getriebeübersetzung aufgetragen.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Betreiben eines CVT-Getriebes mit einem Anfahrelement, einem Variator und mit einer Direktschaltstufe zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high), insbesondere einem vorab beschriebenen CVT-Getriebe, insbesondere bei einem vorab beschriebenen Verfahren, alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass bei einer Schnellrückverstellung der Getriebeübersetzung direkt von einem Betriebsbereich in den anderen Betriebsbereich gesprungen wird, ohne die Direktschaltstufe zu verwenden und ohne komplett stufenlos zurück zu verstellen. Dadurch kann der Fahrkomfort im betrieb des CVT-Getriebes verbessert werden. Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem vorab beschriebenen Verfahren alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass das Anfahrelement, insbesondere eine Anfahrkupplung, als Steuerelement gegen Triebstrangverspannen beim Schalten der Direktschaltstufe verwendet wird. Dabei wird das Anfahrelement, insbesondere die Anfahrkupplung, insbesondere in einer Zeit verwendet, in welcher der Variator und die Direktschaltstufe gleichzeitig im Kraftfluss stehen.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem vorab beschriebenen Verfahren alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass das Anfahrelement, insbesondere eine Anfahrkupplung, in einem Schlupfbetrieb verwendet wird, um den stehenden Variator zu beschleunigen, bevor die Direktschaltstufe abgekoppelt und der Kraftfluss wieder auf den Variator geleitet wird. Dadurch kann der Fahrkomfort im Betrieb des CVT-Getriebes weiter verbessert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
Figur 1 eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen CVT-Antriebsstrangs im Längsschnitt;
Figur 2 den CVT-Antriebsstrang aus Figur 1 im Querschnitt und
Figur 3 ein Übersetzungskennfeld des CVT-Antriebsstrangs aus den Figuren 1 und 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den Figuren 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßer CVT-Antriebsstrang 1 mit einem
erfindungsgemäßen CVT-Getriebe in verschiedenen Ansichten vereinfacht dargestellt. Der CVT-Antriebsstrang 1 umfasst einen Antrieb 3. Bei dem Antrieb handelt es sich zum Beispiel um eine Brennkraftmaschine, die bei Verwendung in einem Kraftfahrzeug auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird. Der CVT-Antriebsstrang 1 wird in Kraftfahrzeugen verwendet.
Das Anfahren des Kraftfahrzeugs wird durch ein Anfahrelement 5 ermöglicht. Über das Anfahrelement 5 wird ein Drehmoment vom Antrieb 3 an ein Anfahrausgangsteil 6 weitergelei- tet. Das Anfahrausgangsteil 6 ist über eine Zahnradstufe mit einem Zahnrad 8 und einem Zahnrad 9 mit einem Variatoreingang eines Variators 10 verbunden.
Der Variator 10 umfasst einen antriebsseitigen Kegelscheibensatz 11 und einen abtriebsseiti- gen Kegelscheibensatz 12. Die beiden Kegelscheibensätze 1 1 , 12 sind durch ein nur angedeutetes Umschlingungsmittel 13 miteinander gekoppelt. Bei dem Umschlingungsmittel 13 handelt es sich zum Beispiel um eine spezielle Kette.
Über die beiden Kegelscheibensätze 11 und 12 kann die Übersetzung zwischen dem Antrieb 3 und einem Abtrieb 15 stufenlos verstellt werden. Der Abtrieb 15 umfasst mindestens ein angetriebenes Rad (nicht dargestellt).
Normalerweise umfasst der Abtrieb 15 mindestens zwei angetriebene Räder. Zur Verteilung des bereitgestellten Drehmoments auf die beiden angetriebenen Räder dient ein auch als Dif- ferenzial 16 bezeichnetes Ausgleichsgetriebe. Das Differenzial 16 umfasst ein Stirnrad 18.
Das Stirnrad 18 des Differenzials 18 befindet sich in Eingriff mit einem Teilgetriebeausgangs- zahnrad 19 eines Teilgetriebes 20. Das Teilgetriebe 20 ist einem Variatorausgang am ab- triebsseitigen Kegelscheibensatz 12 zugeordnet.
Dem Antrieb 3 des CVT-Antriebsstrangs 1 ist ein Drehschwingungsdämpfer 22 zugeordnet. Der Drehschwingungsdämpfer 22 ist zwischen dem Antrieb 3 und dem Anfahrelement 5 angeordnet. Das Anfahrelement 5 ist als Anfahrkupplung 24 ausgeführt. Bei der Anfahrkupplung 24 handelt es sich um eine nasslaufende Lamellenkupplung.
Ein Eingangsteil 25 des Drehschwingungsdämpfers 22 ist drehfest mit einer Kurbelwelle des Antriebs 3 verbunden. Ein Ausgangsteil 26 des Drehschwingungsdämpfers 22 stellt zum einen einen Eingang der Anfahrkupplung 24 dar. Zum anderen ist das Ausgangsteil 26 des Drehschwingungsdämpfers 22 drehfest mit einem Zahnrad 28 verbunden. Das Zahnrad 28 dient zum Beispiel zum Antrieb einer (nicht dargestellten) Pumpe. Daher wird das Zahnrad 28 auch als Pumpenzahnrad bezeichnet. Das Zahnrad 28 kann aber auch zum Antrieb einer anderen oder einer weiteren Fahrzeugkomponente dienen. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist dem Zahnrad 28 eine mit Hilfe einer Schalteinrichtung 29 schaltbare Direktschaltstufe 30 zugeordnet. Durch einen Pfeil 31 ist angedeutet, dass die Direktschaltstufe 30 dazu dient, den Variator 10 zu überbrücken. Wie durch den Pfeil 31 angedeutet ist, kann die Direktschaltstufe 30 mit Hilfe der Schalteinrichtung 29 eine direkte Kopplung des Zahnrads 18 mit dem Stirnrad 18 des Differenzials 16 schaffen. Mit Hilfe der Direktschaltstufe 30 kann der Antrieb 3 über den Drehschwingungsdämpfer 22 unabhängig von dem Anfahrelement 5 an dem Variator 10 vorbei über das Differenzial 16 mit dem Abtrieb 15 antriebsmäßig verbunden werden.
In Figur 2 verläuft eine Drehachse der Kurbelwelle 33 senkrecht zur Zeichenebene. Durch einen Kreis 34 ist ein drehfest mit der Kurbelwelle 33 verbundener Anlasserzahnkranz angedeutet. Ein radial innerer Kreis stellt das Zahnrad 8 aus Figur 1 dar. Ein weiterer Kreis stellt das auch als Pumpenrad bezeichnete Zahnrad 28 dar. Das Zahnrad 8 kämmt mit dem Zahnrad 9, das den Variatoreingang darstellt. Das Zahnrad 9 ist dem antriebsseitigen Kegelscheibensatz 1 1 zugeordnet, der ebenfalls in Figur 2 als Kreis dargestellt ist. Durch einen Kreis 12 ist der abtriebsseitige Kegelscheibensatz angedeutet. Das Teilgetriebeausgangszahnrad 19 kämmt mit dem ebenfalls durch einen Kreis angedeuteten Stirnrad 18.
Die Kreise in Figur 2 verdeutlichen die Front-Quer-Bauweise. Die Direktschaltstufe 30 ist in Figur 2 unterhalb des Kurbelwellenmittelpunkts 33 und in Richtung des Stirnrads 18 des Differenzials 16 angeordnet. Front-Quer-Bauweise bedeutet, dass der Antrieb 3, insbesondere der Verbrennungsmotor, und das Getriebe, hier der Variator 10 und das Teilgetriebe 20, in Fahrzeugquerrichtung nebeneinander angeordnet sind, zum Beispiel vor oder über einer Vorderachse.
In den Figuren 1 und 2 ist das Teilgetriebe 20 als Planetengetriebe mit zwei Planetensätzen und zwei Lamellenpaketen ausgeführt. Das als Planetengetriebe ausgeführte Teilgetriebe 20 ermöglicht ein Umschalten zwischen einem ersten Bereich low und einem zweiten Bereich high. Darüber hinaus dient das Teilgetriebe 20 zur Darstellung eines Rückwärtsgangs R.
In Figur 3 ist ein Übersetzungskennfeld für den in den Figuren 1 und 2 dargestellten CVT- Antriebsstrang 1 dargestellt. Das Übersetzungskennfeld ist als kartesisches Koordinatendiagramm mit einer x-Achse 51 und einer y-Achse 52 ausgeführt. Auf der x-Achse 51 ist eine Variatorübersetzung aufgetragen. Auf der y-Achse 52 ist eine Getriebeübersetzung aufgetragen. Eine obere Kennlinie 53 dient zur Darstellung des ersten Betriebsbereichs, der auch als low- Bereich bezeichnet wird. Eine unter Kennlinie 54 dient zur Darstellung des zweiten Betriebsbereichs, der auch als high-Bereich bezeichnet wird. Der low-Bereich 53 beginnt bei einer Variatorübersetzung von etwa 0,65 und einer Getriebeübersetzung von etwa 4,7. Der high- Bereich beginnt bei einer Variatorübersetzung von etwa 0,57 und einer Getriebeübersetzung von etwa 2,1.
Durch eine parallel zur x-Achse 51 verlaufende Linie 55 ist angedeutet, dass die Direktschaltstufe, die auch als Konstantstufe bezeichnet wird, zum Umschalten zwischen den Bereichen
53 und 54 bei immer gleicher Getriebeübersetzung verwendet wird. Dabei wird in Figur 2 die Getriebeübersetzung von etwa 4,6 verwendet, die am unteren Ende der Kennlinie 53 und am oberen Ende der Kennlinie 54 vorliegt. Die Linie 55 verbindet also das obere Ende der Kennlinie 54 mit dem unteren Ende der Kennlinie 53. Dadurch kann die zur Verfügung stehende Variatorspreizung optimal ausgenutzt werden.
Durch gestrichelte Linien am Beginn beziehungsweise den unteren Enden der Kennlinien 53 und 54 ist angedeutet, dass die Übersetzungsbereiche gemäß einem Aspekt der Erfindung so gelegt werden, dass die Variatorrandbereiche an den unteren Enden der Kennlinien 53 und
54 nicht benutzt werden. Dabei werden die Übersetzungsbereiche gemäß einem weiteren Aspekt so gelegt, dass bei dem zweiten Betriebsbereich oder Übersetzungsbereich, der auch als high-Bereich bezeichnet wird, der Randbereich am unteren Ende der Kennlinie 54 stärker reduziert wird als der Randbereich am unteren Ende der Kennlinie 53.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird beim Fahren in der Direktschaltstufe 30 und mit abgekoppeltem, nicht rotierenden Variator 10 eine Ventilschaltung verwendet, um den Variator 10 beziehungsweise ein Variatorf luidsystem gegen Leerlaufen zu schützen. Die Ventilschaltung umfasst vorteilhaft ein Ventil, das keine oder nahezu keine Leckage aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird bei einer durch einen Fahrer eines mit dem CVT-Antriebsstrang ausgestatteten Kraftfahrzeugs gewünschten Schnellrückverstellung der Getriebeübersetzung direkt von einem Bereich in den anderen Bereich gesprungen, ohne die Direktschaltstufe zu verwenden und ohne komplett stufenlos zurück zu verstellen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Schalteinrichtung 29 der Direktschaltstufe 30 als Klauenkupplung ausgeführt. Diese Klauenkupplung ist zur Darstellung einer Sicherheitsfunktion gegen Triebstrangverspannen bei einem Systemfehler mit einer Normally-Open- Funktion ausgestattet. Normally open bedeutet, dass die Klauenkupplung normalerweise geöffnet ist und aktiv zugedrückt oder geschlossen wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Anfahrelement 5, insbesondere die Anfahrkupplung 24, als Steuerelement gegen Triebstrangverspannen beim Schalten der Direktschaltstufe 30 verwendet, und zwar insbesondere in einer Zeit, in welcher der Variator 10 und die Direktschaltstufe 30 sich gleichzeitig im Kraftfluss befinden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Anfahrelement 5, insbesondere die Anfahrkupplung 24, in einem Schlupfbetrieb benutzt, um den stehenden Variator 10 zu beschleunigen, bevor die Direktschaltstufe 30 abgekoppelt wird und der Kraftfluss wieder auf den Variator 10 geleitet wird.
Bezugszeichenliste
I CVT-Antriebsstrang
3 Antrieb
5 Anfahrelement
6 Anfahrausgangsteil
8 Zahnrad
9 Zahnrad
10 Variator
I I antriebsseitiger Kegelscheibensatz
12 abtriebsseitiger Kegelscheibensatz
13 Umschlingungsmittel
15 Abtrieb
16 Differenzial
18 Stirnrad
19 Teilgetriebeausgangszahnrad
20 Teilgetriebe
22 Drehschwingungsdämpfer
24 Anfahrkupplung
25 Eingangsteil
26 Ausgangsteil
28 Zahnrad
29 Schalteinrichtung
30 Direktschaltstufe
31 Pfeil
33 Kurbelwelle
34 Anlasserzahnkranz
51 x-Achse
52 y-Achse
53 Kennlinie low
54 Kennlinie high
55 Linie

Claims

Patentansprüche
1. CVT-Getriebe mit einem Anfahrelement (5), einem Variator (10) und mit einer Direktschaltstufe (30) zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high), dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Getriebeübersetzung des zweiten Betriebsbereichs (high) einer minimalen Getriebeübersetzung des ersten Betriebsbereichs (low) entspricht.
2. CVT-Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine minimale Variatorübersetzung des zweiten Betriebsbereichs (high) größer als eine minimale Variatorübersetzung des ersten Betriebsbereichs (low) ist.
3. CVT-Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem Variatorfluidsystem eine Schließventileinrichtung so zugeordnet ist, dass das Variatorfluidsystem durch die Schließventileinrichtung fluiddicht verschlossen wird, wenn die Direktschaltstufe bei abgekoppeltem Variator (10) zum Antrieb verwendet wird.
4. CVT-Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplung, insbesondere eine Klauenkupplung, der Direktschaltstufe (30), als normalerweise offene Kupplung ausgeführt ist.
5. CVT-Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Variator (10) überbrückende Direktschaltstufe (30) direkt an den Antrieb angebunden ist.
6. CVT-Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilgetriebe (20) zwischen dem Variator (10) und einem Differenzial (16) angeordnet ist.
7. Verfahren zum Betreiben eines CVT-Getriebes mit einem Anfahrelement (5), einem Variator (10) und mit einer Direktschaltstufe (30) zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high), insbesondere eines CVT-Getriebes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Variatorrandbereiche der Betriebsbereiche (low und high) nicht benutzt werden.
8. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Schnellrückverstellung der Getriebeübersetzung direkt von einem Betriebsbereich in den anderen Betriebsbereich gesprungen wird, ohne die Direktschaltstufe (30) zu verwenden und ohne komplett stufenlos zurück zu verstellen.
9. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7, insbesondere nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahrelement (5), insbesondere die Anfahrkupplung (24), als Steuerelement gegen Triebstrangverspannen beim Schalten der Direktschaltstufe (30) verwendet wird.
10. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7, insbesondere nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahrelement (5), insbesondere die Anfahrkupplung(24), in einem Schlupfbetrieb verwendet wird, um den stehenden Variator (10) zu beschleunigen, bevor die Direktschaltstufe (30) abgekoppelt und der Kraftfluss wieder auf den Variator (10) geleitet wird.
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