WO2019001624A1 - Actuator arrangement for changing a transmission ratio of a stepless transmission - Google Patents

Actuator arrangement for changing a transmission ratio of a stepless transmission Download PDF

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WO2019001624A1
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shaft
brake
servomotor
conical disk
actuator arrangement
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PCT/DE2018/100518
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French (fr)
Inventor
Keiju Abo
Shinobu Kamada
Masahiro Toriumi
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • F16H63/04—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms a single final output mechanism being moved by a single final actuating mechanism
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    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/2018—Screw mechanisms with both screw and nut being driven, i.e. screw and nut are both rotating

Definitions

  • Actuator arrangement for changing a transmission ratio of a stepped transmission
  • the invention relates to an actuator arrangement, with the aid of which a transmission ratio of a stepped transmission can be changed.
  • a continuously variable transmission in which an axial distance of conical disks of a conical disk set by means of an actuator arrangement can be changed.
  • a servo motor via gear pairings of an intermediate shaft rotatably rotatably mounted on an axially displaceable conical disk actuator, which is supported via a ball screw mechanism on an axially fixed bearing, so that the conical disk can be moved axially together with the actuating element upon rotation of the actuating element to change the axial distance to a counter-disc, whereby a verpresster between the conical disc and the opposite disc belt for changing the gear ratio can be moved to another effective radius.
  • an actuator arrangement for changing a transmission ratio of a stepped transmission of a motor vehicle is provided with a shaft for introducing and / or discharging a torque, a rotationally fixed but axially displaceable received on the shaft cone pulley for transmitting torque to a A wrap-around means pressed between the conical disk and a counter-disk, an actuating element acting on the conical disk for axially displacing the conical disk relative to the shaft in response to a relative rotation of the actuating element relative to the conical disk, a servomotor for actuating the actuating element, wherein the servomotor has a having the actuator coupled to the motor shaft for transmitting torque, and one, in particular electrically actuated, brake for holding the motor shaft of the servomotor.
  • the brake it is possible to hold the motor shaft of the servo motor, so that the actuator and the conical disk can be held immobile. Axial forces occurring on the conical disk can be supported by the brake, so that an undesired axial displacement of the conical disk can be prevented.
  • the brake can be configured such that for holding the motor shaft in a brake position of the brake there is a lower energy requirement or preferably no energy demand of the brake. If the servomotor receives a signal that the gear ratio is to be changed, this signal can be used simultaneously to open the brake and move from the braking position to a freewheeling position.
  • the actuator receives a signal that the desired gear ratio is reached and should not be changed, this signal can be used simultaneously to close the brake and move from the freewheeling position to the braking position.
  • the energy required to operate the brake can be significantly lower than the servomotor even at a constant transmission ratio to energize permanently.
  • the brake has an electric motor, which can be energized to open and / or close the brake. Due to the brake, an energy requirement for the servomotor for holding the conical disk at a constant transmission ratio can be avoided so that an energy-efficient operation of a continuously variable transmission is made possible.
  • CVT transmission continuously variable transmission
  • CVT transmission can correspond to a correspondingly configured input-side counter disk by changing the axial distance of an input-side conical disk and a corresponding change in the axial distance of an output-side conical disk
  • the minimum and maximum ratio of the continuously variable transmission are defined by the minimum and maximum effective diameters of the input and output conical disk sets on the belt
  • the set of conical disks may be coupled to a drive shaft of an automobile engine or may form the drive shaft
  • the shaft of the output conical disk set may be connected with e iner output shaft to be coupled to drive a drive wheel of a motor vehicle or form the output shaft.
  • the brake is connected to a transmission control to specify the transmission ratio of the continuously variable transmission.
  • the transmission controller may generate a signal that is intended to trigger a change in the current transmission ratio of the continuously variable transmission to another transmission ratio. With the help of this signal, for example, the servo motor can be controlled and regulated.
  • the signal of the transmission control simultaneously indicates whether a transmission ratio of the continuously variable transmission should be changed or remain the same. Due to the informational connection of the brake to the transmission control, the triggering of a change in the transmission ratio can be detected and converted into an opening of the brake. Accordingly, a gear ratio to be kept constant, which corresponds to an absence of a signal for changing the gear ratio, can be recognized and converted into a closing of the brake. This allows a simple and quick operation of the brake.
  • the brake is designed self-locking.
  • the brake can remain in the braking position without the need for an energy input into the brake.
  • the self-locking can be overcome by an energy input into the brake, so that the brake between the braking position and the freewheeling position can change.
  • a preloaded return spring is provided which automatically moves the brake with a spring force in the braking position and holds in the braking position without external energy input, the brake can be opened against the spring force of the return spring.
  • the motor shaft has a radially projecting brake disk, wherein the brake is designed for the frictional pressing of the brake disk in a braking position, wherein in particular the brake disk rotatably but axially fixed relative to the motor shaft. A direct attack of the brake on the motor shaft is thereby avoided.
  • the brake disk can be positioned at a location offset from the actuator, so that space can be saved.
  • the brake disk can provide a significantly larger contact surface compared to the motor shaft, so that a sufficiently large holding force can be achieved with a smaller braking force on a larger friction contact surface which can hold the motor shaft against rotation even in the event of sudden axial impacts on the conical disk ,
  • the brake is arranged offset axially to the servo motor.
  • the brake can thereby be positioned in a more suitable space, which is provided spaced from the servomotor.
  • the space requirement can be kept low.
  • the brake preferably has a spindle drive for axially displacing a pressure plate relative to a counterplate.
  • the spindle drive can be configured particularly easily self-locking.
  • even a slight rotation of the spindle drive is sufficient to open and / or close the brake. Accordingly, only a small input of energy into the brake is required to switch the brake between the braking position and the freewheeling position.
  • a short energizing the In particular, an electric motor having brake is already sufficient for this purpose.
  • the actuator is mounted rotatably relative to the shaft on the shaft, wherein the actuating element is coupled via a, in particular designed as a ball screw, helical gear with the conical disk, in particular between the conical disk and the actuating element, a spring element for biasing the conical disk in the axial Direction is provided.
  • the adjusting element can engage, in particular, in a space provided inside the conical disk, in order to save space there for the helical drive.
  • the axial extent can be kept low.
  • the spring element can pretend by its bias a certain minimum contact pressure on the belt, so that a correspondingly high maximum torque can be transmitted without slippage of the belt.
  • a bias of the spring element can be easily supported by the brake in the braking position, so that an undesired axial displacement of the conical disk can be avoided even under a changing load on the conical disk.
  • the servomotor is coupled to the actuating element via a transmission device for translating an actuating force applied by the servomotor to the actuating element, wherein the transmission device is designed as a summing gear and the transmission device for branching a part of the shaft, in particular drive shaft of an automotive engine, introduced torque is additionally coupled to the actuating element with the shaft.
  • the summing gear allows the power required to adjust the axial distance of the conical disk to be dissipated from the power flow passing from an automotive engine to drive wheels via the continuously variable transmission.
  • the shaft extends in spatial proximity to the actuator and thereby can be coupled space-saving.
  • the power of the servomotor can be used in particular to produce and / or interrupt a torque flow from the shaft to the actuator. This makes it possible, with a minimum use of energy for the servomotor, to shift the conical disk axially in order to change the transmission ratio of the continuously variable transmission. If the gear ratio is not changed should, the servo motor, preferably in an off state, in the summation of the transmission device bring about a gear state in which the connected to the shaft gear member rotates substantially no load. A drag torque of the transmission device on the shaft can thereby be minimized. When the gear ratio is to be changed, the servo motor in the summing gear of the gear device can bring about a gear state in which a power flow from the shaft to the actuator can take place.
  • the servomotor transmits its power to the control element, automatically sets a gear state in the transmission device, in which a part of the power of the shaft is branched off to the actuator.
  • the connection of the shaft with the aid of the transmission device designed as a summing gear makes it possible to divert power from the shaft for actuating the control element and to minimize the energy required to generate power in the servomotor, so that an energy-efficient changing of the transmission ratio of a continuously variable transmission is made possible.
  • the brake is designed to provide a slip operation when changing from the braking position to the freewheeling position, so that the smoothest possible branching off of the power from the shaft into the actuating element can take place.
  • the transmission device has a first planetary gearbox coupled to the servomotor and to the actuating element and a second planetary gearbox coupled to the shaft and to the first planetary gearbox.
  • the two coupled planetary gear can be easily formed a summation, in which two independently rotatable input elements can be coupled to a common output element.
  • the transmission device can provide a continuously variable transmission, so that preferably the shaft can be coupled with a ratio between zero and a non-zero transmission ratio with the actuator. In the braking position of the brake, the servomotor can not initiate power in the first planetary gear, so that with the help of the closed brake for the shaft, a gear ratio of zero can be maintained.
  • a torque flux from the servomotor to the actuator extends exclusively through the first planetary gear, wherein a torque flux from the shaft to the actuator extends over a portion of the first planetary gear.
  • the torque fluxes coming from the servomotor and from the shaft can thereby come together in the first planetary gear. Since the shaft usually rotates permanently, it is thus easier to divert a gradually increasing torque from the shaft with the help of the servomotor driven from the state.
  • the torque coming from the shaft can thereby be branched off very carefully, so that oversteering of the actuating element can be more easily avoided by a too large suddenly effective torque coming from the shaft. This facilitates a control of the axial distance of the conical disk to the counter pulley and avoids an unstable control.
  • a first planet carrier of the first planetary gear is connected to a second planet carrier of the second planetary gear.
  • the connection of the planet carrier makes it easier to circulate the second ring gear and / or the second sun gear of the second planetary gear substantially no load.
  • the shaft can be easily coupled with a zero ratio to the actuator, if a change in the gear ratios is currently not provided.
  • a first ring gear of the first planetary gear is connected to the actuating element, wherein a first sun gear of the first planetary gear is connected to the servomotor, wherein in particular between the first sun gear and the servo motor, an intermediate ratio is provided.
  • the first sun gear need not be positioned coaxially with a motor shaft of the servomotor. Instead, the intermediate gear allows an eccentric connection of the servomotor to the first sun gear via a gear pair with or without intermediary intermediate shaft.
  • the servo motor can thereby be positioned in a more suitable space, so that, for example, the axial space can be kept low.
  • a speed or torque can be over- or under-reduced by the intermediate ratio, so that the servo motor can achieve a change in the transmission ratio with a low drive power.
  • the coupled with the servomotor first sun can be fixed in rotation by fixing the motor shaft of the servomotor with the help of the closed brake also by the brake.
  • a second ring gear of the second planetary gear is fastened to the shaft, wherein in particular a second sun gear of the second planetary gear is fixedly mounted.
  • the second sun gear may be easily led out of the transmission device through the first sun gear of the first planetary gear on the side facing away from the shaft to fix and support the second sun gear with a fixed part.
  • the actuating element is immovably supported by a thrust bearing on the shaft or on the transmission device in the axial direction, wherein in particular the actuating element is supported on a rotatably fixed to the shaft transmission component of the transmission device.
  • the servomotor is designed as an electric motor.
  • the servomotor may in particular be connected to a rechargeable motor vehicle battery. Due to the shaft connected via the transmission device, only a small amount of electrical power is required to operate the adjusting motor in order to change the transmission ratio.
  • the servomotor can be dimensioned accordingly small, which space can be saved.
  • the brake can also be connected to the rechargeable motor vehicle battery, so that the servo motor and the brake can partly share a common energy supply infrastructure.
  • the invention further relates to a continuously variable transmission for substantially continuously varying a transmission ratio in a drive train of a motor vehicle, having an input cone pulley set for introducing a torque, an output cone pulley set for outputting the torque, and a looping means, in particular V-belt, coupling the input bevel pulley set with the output conical disk set.
  • a transmission ratio with the aid of an actuator arrangement which acts on the input cone pulley set and / or on the output cone pulley set and which, as described above, continues to be formed and continued. It can be adjustable.
  • the brake of the actuator arrangement an energy requirement for the servo motor for holding the conical disk can be avoided at a constant gear ratio, so that an energy-efficient operation of a continuously variable transmission is possible.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a part of a continuously variable transmission.
  • a drive train for a motor vehicle has a motor vehicle engine, which drives via a shaft 14 in Fig. 1 partially illustrated designed as a conical-Umschlingungsgetriebe continuously variable transmission 16.
  • the continuously variable transmission 16 has an input cone pulley set 18 and an output cone pulley set connected via a belting device 20 designed as a V-belt.
  • the output cone pulley set can transmit the torque converted in the continuously variable transmission 16 via a differential gear to two drive wheels.
  • a main power flow thus passes from the motor vehicle engine via the continuously variable transmission 16 to the drive wheels.
  • the input bevel gear set 18 and the output conical disk set each have an axially displaceable conical disk 30, which can be axially displaced relative to an axially fixed conical disk 30 corresponding to the conical disk 30, in order to move the belting means 20 to a different effective radius, whereby the transmission ratio of the Continuously variable transmission 16 can be varied steplessly.
  • an actuator arrangement 34 is provided, which preferably acts on the input cone pulley set 18 but can additionally or alternatively also engage on the output conical disk set.
  • the actuator assembly 34 has a servo motor designed as an electric motor 36, which is coupled via a transmission device 38 with an axially immovable but rotatably received on the shaft 14 adjusting element 40.
  • a control power flow from the servomotor 36 are transmitted via the transmission device 38 to the adjusting element 40, wherein a rotational speed and a torque of the servomotor 36 with the aid of the transmission device 38 converted to the actuator 40 may arrive.
  • the adjusting element 40 is coupled to the conical disk 30 via a helical gear 44 designed as a ball screw drive, so that the conical disk 30 coupled via a spline 46 in a rotationally fixed manner but axially movable with the shaft 14 can be axially displaced during a rotation of the actuating element 40.
  • a spring element 48 configured as a helical spring can be clamped between the conical disk 30 and the adjusting element 40, which can provide a minimal contact pressure to the belt 20 and / or can damp axial shocks.
  • the transmission device 38 is designed as a summing gear having a coupled to the servo motor 36 and the actuator 40 first planetary gear 50 and a coupled to the shaft 14 and the first planetary gear 50 second planetary gear 52.
  • the shaft 14 can thereby be coupled to the adjusting element 40 via the transmission device 38 designed as a summing gear, so that a secondary power flow can be diverted from the shaft 14 via the gear device 38 to the adjusting element 40.
  • the first planetary gear 50 may have a first ring gear 56 connected to the adjusting element 40, which is coupled to a first sun gear 62 via first planet gears 60 mounted on a first planet carrier 58.
  • the first sun gear 62 is coupled to the servo motor 36, wherein optionally between the first sun gear 62 and the servo motor, a further intermediate gear ratio can be provided.
  • the second planetary gear 52 has a fixedly connected to the shaft 14 second ring gear 70, on which the actuator 40 can be relatively rotatably supported axially via a thrust bearing 72.
  • the transmission device 38 may be substantially free of axial forces.
  • the second ring gear 70 is coupled via a second planet carrier 72 mounted second planet gears 74 with a fixed second sun gear 78.
  • the first planet carrier 58 is connected to the second planet carrier 74, so that the first planetary gear 50 with the second planetary gear 52 via the planet carrier 58, 72 are coupled together.
  • the secondary power flow coming from the shaft 14 and the actuating power flow coming from the servomotor 36 can be brought together and transmitted jointly to the actuating element 40 via the first ring gear 56, so that a significant increase in Part of the axial displacement of the conical disk 30 required power from the shaft 14 can come and can be saved in the servo motor 36.
  • the servomotor 36 has a motor shaft 80 directly or indirectly coupled to the first sun gear 62, with which a brake disk 82 is fixed in a rotationally fixed but axially displaceable manner.
  • An electrically operated brake 84 can act on the brake disk 82 in order to hold the motor shaft 80 and thus also the adjusting element 40 and the conical disk 30 immovably in the braking position of the brake 84 having an electric motor.
  • the servomotor 36 does not need to be energized in order to maintain a specific transmission ratio of the continuously variable transmission 16.
  • the brake 84 may have an axially displaceable by a spindle drive 86 pressure plate 88, by means of which the brake disc 82 between the pressure plate 88 and an axially fixed counter-plate 90 in the braking position of the brake 84 can be pressed frictionally.
  • the spindle drive 86 is designed in particular self-locking, so that the brake 84 without external energy input in the braking position and / or and in the freewheeling position of the brake can be held sufficiently strong by the acting on the spindle drive friction 86 to the acting on the conical disk 30 axial forces without being able to support an axial displacement of the conical disk 30.

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Abstract

An actuator arrangement (34) for changing a transmission ratio of a stepless transmission (16) of a motor vehicle is provided with a shaft (14) for conducting in and/or out a torque, a tapered disc (30) which is held in a rotationally fixed but axially movable fashion on the shaft (14) and has the purpose of transmitting torque at a wrap-around means (20) pressed between the tapered disc (30) and an opposing disc (32), an actuating element (40) which acts on the tapered disc (30) and has the purpose of axially shifting the tapered disc (30) relative to the shaft (14) in reaction to a relative rotation of the actuating element (40) relative to the tapered disc (30), a servomotor (36) for activating the actuating element (40), wherein the servomotor (36) has a motor shaft (80) which is coupled to the actuating element (40) and has the purpose of transmitting a torque, and a brake (84) for securing the motor shaft (80) of the servomotor (36). By means of the brake (84), an energy requirement for the servomotor (36) for fixedly retaining the tapered disc (30) at a constant transmission ratio can be avoided, so that a more energy-efficient operation of a stepless transmission (16) is made possible.

Description

Aktoranordnung zur Änderung eines Übersetzungsverhältnisses eines Stufeniosgetriebes  Actuator arrangement for changing a transmission ratio of a stepped transmission
Die Erfindung betrifft eine Aktoranordnung, mit deren Hilfe ein Übersetzungsverhältnis eines Stufeniosgetriebes geändert werden kann. The invention relates to an actuator arrangement, with the aid of which a transmission ratio of a stepped transmission can be changed.
Aus DE 102 94 154 B4 ist ein Stufenlosgetriebe bekannt, bei dem ein axialer Abstand von Kegelscheiben eines Kegelscheibensatzes mit Hilfe einer Aktoranordnung verän- dert werden kann. Bei der Aktoranordnung kann ein Servomotor über Zahnradpaarungen einer Zwischenwelle ein drehbar an einer axial verlagerbaren Kegelscheibe gelagertes Stellelement verdrehen, das über einen Kugelgewindemechanismus an einem axial feststehenden Lager abgestützt ist, so dass die Kegelscheibe zusammen mit dem Stellelement bei einer Drehung des Stellelements axial verschoben werden kann, um den axialen Abstand zu einer Gegenscheibe zu ändern, wodurch ein zwischen der Kegelscheibe und der Gegenscheibe verpresster Riemen zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses auf einen anderen Wirkradius verlagert werden kann. From DE 102 94 154 B4 a continuously variable transmission is known, in which an axial distance of conical disks of a conical disk set by means of an actuator arrangement can be changed. In the actuator assembly, a servo motor via gear pairings of an intermediate shaft rotatably rotatably mounted on an axially displaceable conical disk actuator, which is supported via a ball screw mechanism on an axially fixed bearing, so that the conical disk can be moved axially together with the actuating element upon rotation of the actuating element to change the axial distance to a counter-disc, whereby a verpresster between the conical disc and the opposite disc belt for changing the gear ratio can be moved to another effective radius.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis ein Stufeniosgetriebes energieeffizient betreiben zu können. There is a constant need to operate a Stufeniosgetriebes energy-efficient.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen energieeffizienten Betrieb eines Stufeniosgetriebes ermöglichen. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Aktoranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Erfindungsgemäß ist eine Aktoranordnung zur Änderung eines Übersetzungsverhältnisses eines Stufeniosgetriebes eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einer Welle zum Einleiten und/oder Ausleiten eines Drehmoments, einer drehfest aber axial verlagerbar auf der Welle aufgenommenen Kegelscheibe zur Drehmomentübertragung an ei- nem zwischen der Kegelscheibe und einer Gegenscheibe verpressten Umschlin- gungsmittel, einem an der Kegelscheibe angreifenden Stellelement zum axialen Verlagern der Kegelscheibe relativ zur Welle in Reaktion auf eine Relativdrehung des Stellelements relativ zur Kegelscheibe, einem Stellmotor zur Betätigung des Stellele- ments, wobei der Stellmotor eine mit dem Stellelement gekoppelte Motorwelle zur Übertragung eines Drehmoments aufweist, und einer, insbesondere elektrisch betätigbaren, Bremse zum Festhalten der Motorwelle des Stellmotors. It is the object of the invention to show measures that enable energy-efficient operation of a stepped transmission. The object is achieved according to the invention by an actuator arrangement having the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are set forth in the subclaims and the following description, each of which individually or in combination may constitute an aspect of the invention. According to the invention, an actuator arrangement for changing a transmission ratio of a stepped transmission of a motor vehicle is provided with a shaft for introducing and / or discharging a torque, a rotationally fixed but axially displaceable received on the shaft cone pulley for transmitting torque to a A wrap-around means pressed between the conical disk and a counter-disk, an actuating element acting on the conical disk for axially displacing the conical disk relative to the shaft in response to a relative rotation of the actuating element relative to the conical disk, a servomotor for actuating the actuating element, wherein the servomotor has a having the actuator coupled to the motor shaft for transmitting torque, and one, in particular electrically actuated, brake for holding the motor shaft of the servomotor.
Wenn bei dem Stufenlosgetriebe ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis eingestellt ist, ist es erforderlich, dass das Umschlingungsmittel zwischen der Kegelscheibe und der Gegenscheibe mit einer minimalen Anpresskraft verpresst ist, damit am Umschlingungsmittel ein zur Übertragung eines Drehmoments ausreichender Reib- schluss auftreten kann. Dies führt dazu, dass die Kegelscheibe in axialer Richtung belastet ist. Die auf die Kegelscheibe wirkenden Axialkräfte können, insbesondere bei einem plötzlichen Schlag in axialer Richtung, zu einer unerwünschten axialen Verlagerung führen. Um dies zu verhindern, ist es möglich, dass der Stellmotor auch zu einem Zeitpunkt, wenn eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses nicht vorgesehen ist, eine Leistung abgibt, um die Kegelscheibe bei auftretenden Axialkräften in der gewünschten Axiallage zu halten. Dies würde jedoch zu einem unnötigen Energiebedarf führen. Durch die Bremse ist es jedoch möglich die Motorwelle des Stellmotors festzuhalten, so dass auch das Stellelement und die Kegelscheibe unbeweglich festgehalten sein können. An der Kegelscheibe auftretende Axialkräfte können über die Bremse abgestützt werden, so dass eine unerwünschte axiale Verlagerung der Kegelscheibe verhindert werden kann. Im Gegensatz zum Stellmotor kann die Bremse derart ausgestaltet sein, dass zum Festhalten der Motorwelle in einer Bremsstellung der Bremse eine geringerer Energiebedarf oder vorzugsweise gar kein Energiebedarf der Bremse vorliegt. Wenn der Stellmotor ein Signal erhält, dass das Übersetzungsverhältnis geändert werden soll, kann dieses Signal gleichzeitig genutzt werden die Bremse zu öffnen und von der Bremsstellung in eine Freilaufstellung zu bewegen. Wenn der Stellmotor ein Signal erhält, dass das gewünschte Übersetzungsverhältnis erreicht ist und nicht mehr geändert werden soll, kann dieses Signal gleichzeitig genutzt werden die Bremse zu schließen und von der Freilaufstellung in die Bremsstellung zu bewegen. Der Energiebedarf zum Betätigen der Bremse kann hierbei deutlich geringer sein, als den Stellmotor auch bei einem konstanten Übersetzungsverhältnis permanent zu bestromen. Vorzugsweise weist die Bremse einen Elektromotor auf, der zum Öffnen und/oder Schließen der Bremse bestromt werden kann. Durch die Bremse kann ein Energiebedarf für den Stellmotor zum Festhalten der Kegelscheibe bei einem konstanten Übersetzungsverhältnis vermieden werden, so dass ein energieeffizi- enter Betrieb eines Stufenlosgetriebes ermöglicht ist. If a specific gear ratio is set in the continuously variable transmission, it is necessary that the belt is pressed between the conical disk and the counter-disk with a minimal contact force, so that a friction fit sufficient for transmitting a torque can occur on the belt. This results in that the conical disk is loaded in the axial direction. The axial forces acting on the conical disk can lead to an undesired axial displacement, in particular in the case of a sudden impact in the axial direction. To prevent this, it is possible that the servomotor at a time when a change in the transmission ratio is not provided, outputs a power to hold the conical disk at axial forces occurring in the desired axial position. However, this would lead to unnecessary energy requirements. The brake, however, it is possible to hold the motor shaft of the servo motor, so that the actuator and the conical disk can be held immobile. Axial forces occurring on the conical disk can be supported by the brake, so that an undesired axial displacement of the conical disk can be prevented. In contrast to the servomotor, the brake can be configured such that for holding the motor shaft in a brake position of the brake there is a lower energy requirement or preferably no energy demand of the brake. If the servomotor receives a signal that the gear ratio is to be changed, this signal can be used simultaneously to open the brake and move from the braking position to a freewheeling position. If the actuator receives a signal that the desired gear ratio is reached and should not be changed, this signal can be used simultaneously to close the brake and move from the freewheeling position to the braking position. The energy required to operate the brake can be significantly lower than the servomotor even at a constant transmission ratio to energize permanently. Preferably, the brake has an electric motor, which can be energized to open and / or close the brake. Due to the brake, an energy requirement for the servomotor for holding the conical disk at a constant transmission ratio can be avoided so that an energy-efficient operation of a continuously variable transmission is made possible.
Das Stufenlosgetriebe, auch als CVT-Getriebe („CVT" = continuously variable trans- mission) bezeichnet, kann durch eine Veränderung des axialen Abstands einer ein- gangsseitigen Kegelscheibe zur korrespondierend ausgestalteten eingangsseitigen Gegenscheibe und eine korrespondierende Veränderung des axialen Abstands einer ausgangsseitigen Kegelscheibe zur korrespondierend ausgestalteten ausgangsseiti- gen Gegenscheibe das Übersetzungsverhältnis und damit das übertragene Drehmoment und die übertragene Drehzahl stufenlos ändern. Das minimale und das maximale Übersetzungsverhältnis des Stufenlosgetriebes sind durch den minimalen und den maximalen wirksamen Durchmesser des eingangsseitigen und ausgangsseitigen Kegelscheibensatzes an dem Umschlingungsmittel definiert. Die Welle des eingangsseitigen Kegelscheibensatzes kann mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors gekoppelt sein oder die Antriebswelle ausbilden. Die Welle des ausgangsseitigen Kegelscheibensatzes kann mit einer Abtriebswelle zum Antrieb eines Antriebsrads eines Kraftfahrzeugs gekoppelt sein oder die Abtriebswelle ausbilden. The continuously variable transmission, also referred to as CVT transmission ("CVT" = continuously variable transmission), can correspond to a correspondingly configured input-side counter disk by changing the axial distance of an input-side conical disk and a corresponding change in the axial distance of an output-side conical disk The minimum and maximum ratio of the continuously variable transmission are defined by the minimum and maximum effective diameters of the input and output conical disk sets on the belt The set of conical disks may be coupled to a drive shaft of an automobile engine or may form the drive shaft The shaft of the output conical disk set may be connected with e iner output shaft to be coupled to drive a drive wheel of a motor vehicle or form the output shaft.
Insbesondere ist die Bremse mit einer Getriebesteuerung zur Vorgabe des Übersetzungsverhältnisses des Stufenlosgetriebes verbunden. Die Getriebesteuerung kann ein Signal erzeugen, das eine Änderung des aktuellen Übersetzungsverhältnisses des Stufenlosgetriebes auf ein anderes Übersetzungsverhältnis auslösen soll. Mit Hilfe dieses Signals kann beispielsweise der Stellmotor angesteuert und geregelt werden. Das Signal der Getriebesteuerung indiziert gleichzeitig, ob ein Übersetzungsverhältnisses des Stufenlosgetriebes geändert oder gleich bleiben soll. Durch die informationelle Verbindung der Bremse mit der Getriebesteuerung kann das Auslösen einer Än- derung des Übersetzungsverhältnisses erkannt und in ein Öffnen der Bremse umgesetzt werden. Entsprechend kann ein konstant zu haltendes Übersetzungsverhältnis, was einer Abwesenheit eines Signals zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses entspricht, erkannt werden und in ein Schließen der der Bremse umgesetzt werden. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Betätigung der Bremse. Vorzugsweise ist die Bremse selbsthemmend ausgestaltet. Dadurch kann die Bremse in der Bremsstellung verharren, ohne dass hierzu ein Energieeintrag in die Bremse erfolgen muss. Die Selbsthemmung kann durch einen Energieeintrag in die Bremse wieder überwunden werden, damit die Bremse zwischen der Bremsstellung und der Freilaufstellung wechseln kann. Vorzugsweise ist eine vorgespannte Rückstellfeder vorgesehen, die mit einer Federkraft die Bremse automatisch in die Bremsstellung bewegt und in der Bremsstellung ohne externen Energieeintrag hält, wobei die Bremse gegen die Federkraft der Rückstellfeder geöffnet werden kann. In particular, the brake is connected to a transmission control to specify the transmission ratio of the continuously variable transmission. The transmission controller may generate a signal that is intended to trigger a change in the current transmission ratio of the continuously variable transmission to another transmission ratio. With the help of this signal, for example, the servo motor can be controlled and regulated. The signal of the transmission control simultaneously indicates whether a transmission ratio of the continuously variable transmission should be changed or remain the same. Due to the informational connection of the brake to the transmission control, the triggering of a change in the transmission ratio can be detected and converted into an opening of the brake. Accordingly, a gear ratio to be kept constant, which corresponds to an absence of a signal for changing the gear ratio, can be recognized and converted into a closing of the brake. This allows a simple and quick operation of the brake. Preferably, the brake is designed self-locking. As a result, the brake can remain in the braking position without the need for an energy input into the brake. The self-locking can be overcome by an energy input into the brake, so that the brake between the braking position and the freewheeling position can change. Preferably, a preloaded return spring is provided which automatically moves the brake with a spring force in the braking position and holds in the braking position without external energy input, the brake can be opened against the spring force of the return spring.
Besonders bevorzugt weist die Motorwelle eine radial abstehende Bremsscheibe auf, wobei die Bremse zum reibschlüssigen Verpressen der Bremsscheibe in einer Bremsstellung ausgestaltet ist, wobei insbesondere die Bremsscheibe drehfest aber axial relativ verschiebbar mit der Motorwelle befestigt ist. Ein direktes Angreifen der Bremse an der Motorwelle ist dadurch vermieden. Durch die Bremsscheibe kann die Bremse an einer zum Stellmotor versetzten Stelle positioniert werden, so dass Bauraum eingespart werden kann. Zudem kann die Bremsscheibe im Vergleich zu der Motorwelle eine deutlich größere Kontaktfläche bereitstellen, so dass mit einer geringeren Bremskraft an einer größer dimensionierten Reibkontaktfläche eine ausreichend große Hal- tekraft erreicht werden kann, die auch bei plötzlichen axialen Stößen an der Kegelscheibe die Motorwelle drehfest festhalten kann. Particularly preferably, the motor shaft has a radially projecting brake disk, wherein the brake is designed for the frictional pressing of the brake disk in a braking position, wherein in particular the brake disk rotatably but axially fixed relative to the motor shaft. A direct attack of the brake on the motor shaft is thereby avoided. Through the brake disc, the brake can be positioned at a location offset from the actuator, so that space can be saved. In addition, the brake disk can provide a significantly larger contact surface compared to the motor shaft, so that a sufficiently large holding force can be achieved with a smaller braking force on a larger friction contact surface which can hold the motor shaft against rotation even in the event of sudden axial impacts on the conical disk ,
Insbesondere ist die Bremse zum Stellmotor axial versetzt angeordnet. Die Bremse kann dadurch in einem besser geeigneten Bauraum positioniert werden, der von dem Stellmotor beabstandet vorgesehen ist. Der Bauraumbedarf kann dadurch gering gehalten werden. In particular, the brake is arranged offset axially to the servo motor. The brake can thereby be positioned in a more suitable space, which is provided spaced from the servomotor. The space requirement can be kept low.
Vorzugsweise weist die Bremse einen Spindeltrieb zum axialen Verlagern einer Anpressplatte relativ zu einer Gegenplatte auf. Der Spindeltrieb kann besonders einfach selbsthemmend ausgestaltet sein. Zudem reicht bereits eine geringe Drehung des Spindeltriebs aus, um die Bremse zu öffnen und/oder zu schließen. Entsprechend ist nur ein geringer Energieeintrag in die Bremse erforderlich, um die Bremse zwischen der Bremsstellung und der Freilaufstellung zu schalten. Ein kurzes Bestromen der insbesondere einen Elektromotor aufweisenden Bremse ist hierzu bereits ausreichend. The brake preferably has a spindle drive for axially displacing a pressure plate relative to a counterplate. The spindle drive can be configured particularly easily self-locking. In addition, even a slight rotation of the spindle drive is sufficient to open and / or close the brake. Accordingly, only a small input of energy into the brake is required to switch the brake between the braking position and the freewheeling position. A short energizing the In particular, an electric motor having brake is already sufficient for this purpose.
Besonders bevorzugt ist das Stellelement relativ drehbar zur Welle auf der Welle auf- gesteckt, wobei das Stellelement über ein, insbesondere als Kugelgewindetrieb ausgestaltetes, Schraubgetriebe mit der Kegelscheibe gekoppelt ist, wobei insbesondere zwischen der Kegelscheibe und dem Stellelement ein Federelement zur Vorspannung der Kegelscheibe in axialer Richtung vorgesehen ist. Das Stellelement kann insbesondere in einen innerhalb der Kegelscheibe vorgesehenen Raum eingreifen, um dort das Schraubgetriebe bauraumsparend vorzusehen. Die axiale Erstreckung kann dadurch gering gehalten werden. Das Federelement kann durch seine Vorspannung einen bestimmten minimalen Anpressdruck an dem Umschlingungsmittel vorgeben, so dass ein entsprechend hohes maximales Drehmoment ohne Durchrutschen des Umschlingungsmittels übertragen werden kann. Eine Vorspannung des Federele- ments kann durch die Bremse in der Bremsstellung leicht abgestützt werden, so dass auch unter einer sich ändernden Belastung der Kegelscheibe eine unerwünschte axiale Verlagerung der Kegelscheibe vermieden werden kann. Particularly preferably, the actuator is mounted rotatably relative to the shaft on the shaft, wherein the actuating element is coupled via a, in particular designed as a ball screw, helical gear with the conical disk, in particular between the conical disk and the actuating element, a spring element for biasing the conical disk in the axial Direction is provided. The adjusting element can engage, in particular, in a space provided inside the conical disk, in order to save space there for the helical drive. The axial extent can be kept low. The spring element can pretend by its bias a certain minimum contact pressure on the belt, so that a correspondingly high maximum torque can be transmitted without slippage of the belt. A bias of the spring element can be easily supported by the brake in the braking position, so that an undesired axial displacement of the conical disk can be avoided even under a changing load on the conical disk.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Stellmotor mit dem Stellelement über eine Getriebeeinrichtung zur Übersetzung einer von dem Stellmotor aufgebrachten Betätigungskraft an das Stellelement gekoppelt, wobei die Getriebeeinrichtung als Summiergetriebe ausgestaltet ist und die Getriebeeinrichtung zur Abzweigung eines Teils des über die Welle, insbesondere Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors, eingeleiteten Drehmoments an das Stellelement zusätzlich mit der Welle gekoppelt ist. Das Summiergetriebe ermöglicht es die Leistung, die zum Verstellen des axialen Ab- stands der Kegelscheibe erforderlich ist, aus dem Leistungsfluss abzuzweigen, der von einem Kraftfahrzeugmotor zum Antrieb von Antriebsrädern über das Stufenlosge- triebe verläuft. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass die Welle in räumliche Nähe zum Stellelement verläuft und dadurch bauraumsparend angekoppelt werden kann. Die Leistung des Stellmotors kann hierbei insbesondere genutzt werden, um einen Drehmomentfluss von der Welle zum Stellelement herzustellen und/oder zu unterbrechen. Dies ermöglicht es mit einem minimalen Energieeinsatz für den Stellmotor die Kegelscheibe zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses des Stufenlosge- triebes axial zu verlagern. Wenn das Übersetzungsverhältnis nicht geändert werden soll, kann der Stellmotor, vorzugsweise in einem ausgeschalteten Zustand, in dem Summiergetriebe der Getriebeeinrichtung einen Getriebezustand herbeiführen, in dem das mit der Welle verbundene Getriebebauteil im Wesentlichen lastlos umläuft. Ein Schleppmoment der Getriebeeinrichtung an der Welle kann dadurch minimiert wer- den. Wenn das Übersetzungsverhältnis geändert werden soll, kann der Stellmotor in dem Summiergetriebe der Getriebeeinrichtung einen Getriebezustand herbeiführen, in dem ein Leistungsfluss von der Welle zum Stellelement stattfinden kann. Hierbei kann insbesondere auch zumindest ein Teil der Leistung des Stellmotors an das Stellelement übertragen werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass, wenn der Stellmotor seine Leistung an das Stellelement überträgt, sich automatisch ein Getriebezustand in der Getriebeeinrichtung einstellt, bei dem auch ein Teil der Leistung der Welle an das Stellelement abgezweigt wird. Die Anbindung der Welle mit Hilfe der als Summiergetriebe ausgestalteten Getriebeeinrichtung ermöglicht es zur Betätigung des Stellelements Leistung von der Welle abzuzweigen und den Energieaufwand zur Erzeugung von Leistung in dem Stellmotor zu minimieren, so dass ein energieeffizientes Ändern des Übersetzungsverhältnisses eines Stufenlosgetriebes ermöglicht ist. Vorzugsweise ist die Bremse ausgestaltet bei einem Wechsel von der Bremsstellung in die Freilaufstellung einen Schlupfbetrieb vorsehen, so dass ein möglichst sanftes Abzweigen der Leistung von der Welle in das Stellelement erfolgen kann. In a preferred embodiment, the servomotor is coupled to the actuating element via a transmission device for translating an actuating force applied by the servomotor to the actuating element, wherein the transmission device is designed as a summing gear and the transmission device for branching a part of the shaft, in particular drive shaft of an automotive engine, introduced torque is additionally coupled to the actuating element with the shaft. The summing gear allows the power required to adjust the axial distance of the conical disk to be dissipated from the power flow passing from an automotive engine to drive wheels via the continuously variable transmission. Here, the knowledge is exploited that the shaft extends in spatial proximity to the actuator and thereby can be coupled space-saving. The power of the servomotor can be used in particular to produce and / or interrupt a torque flow from the shaft to the actuator. This makes it possible, with a minimum use of energy for the servomotor, to shift the conical disk axially in order to change the transmission ratio of the continuously variable transmission. If the gear ratio is not changed should, the servo motor, preferably in an off state, in the summation of the transmission device bring about a gear state in which the connected to the shaft gear member rotates substantially no load. A drag torque of the transmission device on the shaft can thereby be minimized. When the gear ratio is to be changed, the servo motor in the summing gear of the gear device can bring about a gear state in which a power flow from the shaft to the actuator can take place. In this case, in particular, at least a part of the power of the servo motor can be transmitted to the actuator. In particular, it is provided that when the servomotor transmits its power to the control element, automatically sets a gear state in the transmission device, in which a part of the power of the shaft is branched off to the actuator. The connection of the shaft with the aid of the transmission device designed as a summing gear makes it possible to divert power from the shaft for actuating the control element and to minimize the energy required to generate power in the servomotor, so that an energy-efficient changing of the transmission ratio of a continuously variable transmission is made possible. Preferably, the brake is designed to provide a slip operation when changing from the braking position to the freewheeling position, so that the smoothest possible branching off of the power from the shaft into the actuating element can take place.
Insbesondere weist die Getriebeeinrichtung ein mit dem Stellmotor und mit dem Stellelement gekoppeltes erstes Planetengetriebe und ein mit der Welle und mit dem ersten Planetengetriebe gekoppeltes zweites Planetengetriebe auf. Durch die zwei miteinander gekoppelten Planetengetriebe lässt sich leicht ein Summiergetriebe ausbilden, bei dem zwei unabhängig voneinander drehbare Eingangselemente mit einem gemeinsamen Ausgangselement gekoppelt werden können. Insbesondere kann die Getriebeeinrichtung eine stufenlose Übersetzung vorsehen, so dass vorzugsweise die Welle mit einem Übersetzungsverhältnis zwischen einschließlich Null und einem von Null verschiedenen Übersetzungsverhältnis mit dem Stellelement gekoppelt sein kann. In der Bremsstellung der Bremse kann der Stellmotor keine Leistung in das erste Planetengetriebe einleiten, so dass mit Hilfe der geschlossenen Bremse für die Welle ein Übersetzungsverhältnis von Null beibehalten werden kann. Vorzugsweise verläuft ein Drehmomentfluss von dem Stellmotor an das Stellelement ausschließlich über das erste Planetengetriebe, wobei ein Drehmomentfluss von der Welle an das Stellelement über einen Teil des ersten Planetengetriebes verläuft. Die von dem Stellmotor und von der Welle kommenden Drehmomentflüsse können dadurch in dem ersten Planetengetriebe zusammenkommen. Da die Welle in der Regel dauerhaft dreht, ist es dadurch leichter möglich mit Hilfe des aus dem Stand angetriebenen Stellmotors ein allmählich steigendes Drehmoment aus der Welle abzuzweigen. Das von der Welle kommende Drehmoment kann dadurch sehr vorsichtig abgezweigt werden, so dass ein Übersteuern des Stellelements durch ein von der Welle kommendes zu großes plötzlich wirksames Drehmoment leichter vermieden werden kann. Dies erleichtert eine Regelung des axialen Abstands der Kegelscheibe zur Gegenscheibe und vermeidet eine instabile Regelung. In particular, the transmission device has a first planetary gearbox coupled to the servomotor and to the actuating element and a second planetary gearbox coupled to the shaft and to the first planetary gearbox. The two coupled planetary gear can be easily formed a summation, in which two independently rotatable input elements can be coupled to a common output element. In particular, the transmission device can provide a continuously variable transmission, so that preferably the shaft can be coupled with a ratio between zero and a non-zero transmission ratio with the actuator. In the braking position of the brake, the servomotor can not initiate power in the first planetary gear, so that with the help of the closed brake for the shaft, a gear ratio of zero can be maintained. Preferably, a torque flux from the servomotor to the actuator extends exclusively through the first planetary gear, wherein a torque flux from the shaft to the actuator extends over a portion of the first planetary gear. The torque fluxes coming from the servomotor and from the shaft can thereby come together in the first planetary gear. Since the shaft usually rotates permanently, it is thus easier to divert a gradually increasing torque from the shaft with the help of the servomotor driven from the state. The torque coming from the shaft can thereby be branched off very carefully, so that oversteering of the actuating element can be more easily avoided by a too large suddenly effective torque coming from the shaft. This facilitates a control of the axial distance of the conical disk to the counter pulley and avoids an unstable control.
Besonders bevorzugt ist ein erster Planetenträger des ersten Planetengetriebes mit einem zweiten Planetenträger des zweiten Planetengetriebes verbunden. Die Verbindung der Planetenträger erleichtert es, das zweite Hohlrad und/oder das zweite Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes im Wesentlichen lastlos umlaufen zu lassen. Die Welle kann dadurch leicht mit einer Übersetzung von Null an das Stellelement angekoppelt werden, wenn eine Veränderung des Übersetzungsverhältnisse aktuell nicht vorgesehen ist. Particularly preferably, a first planet carrier of the first planetary gear is connected to a second planet carrier of the second planetary gear. The connection of the planet carrier makes it easier to circulate the second ring gear and / or the second sun gear of the second planetary gear substantially no load. The shaft can be easily coupled with a zero ratio to the actuator, if a change in the gear ratios is currently not provided.
Insbesondere ist ein erstes Hohlrad des ersten Planetengetriebes mit dem Stellelement verbunden, wobei ein erstes Sonnenrad des ersten Planetengetriebes mit dem Stellmotor verbunden ist, wobei insbesondere zwischen dem ersten Sonnenrad und dem Stellmotor eine Zwischenübersetzung vorgesehen ist. Das erste Sonnenrad braucht nicht koaxial zu einer Motorwelle des Stellmotors positioniert sein. Stattdessen ermöglicht die Zwischenübersetzung eine exzentrische Anbindung des Stellmotors an das erste Sonnenrad über eine Zahnradpaarung mit oder ohne zwischengeschaltete Zwischenwelle. Der Stellmotor kann dadurch in einen besser geeigneten Bauraum positioniert werden, so dass beispielsweise der axiale Bauraum gering gehalten werden kann. Zudem kann durch die Zwischenübersetzung eine Drehzahl beziehungsweise ein Drehmoment über- beziehungsweise untersetzt werden, so dass der Stellmotor mit einer geringen Antriebsleistung eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses erreichen kann. Das mit dem Stellmotor gekoppelte erste Sonnenrad kann durch das Festsetzen der Motorwelle des Stellmotors mit Hilfe der geschlossenen Bremse ebenfalls von der Bremse drehfest festgesetzt werden. In particular, a first ring gear of the first planetary gear is connected to the actuating element, wherein a first sun gear of the first planetary gear is connected to the servomotor, wherein in particular between the first sun gear and the servo motor, an intermediate ratio is provided. The first sun gear need not be positioned coaxially with a motor shaft of the servomotor. Instead, the intermediate gear allows an eccentric connection of the servomotor to the first sun gear via a gear pair with or without intermediary intermediate shaft. The servo motor can thereby be positioned in a more suitable space, so that, for example, the axial space can be kept low. In addition, a speed or torque can be over- or under-reduced by the intermediate ratio, so that the servo motor can achieve a change in the transmission ratio with a low drive power. The coupled with the servomotor first sun can be fixed in rotation by fixing the motor shaft of the servomotor with the help of the closed brake also by the brake.
Vorzugsweise ist ein zweites Hohlrad des zweiten Planetengetriebes mit der Welle be- festigt, wobei insbesondere ein zweites Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes feststehend befestigt ist. Das zweite Sonnenrad kann leicht durch das erste Sonnenrad des ersten Planetengetriebes an der von der Welle weg weisenden Seite aus der Getriebeeinrichtung herausgeführt werden, um das zweite Sonnenrad mit einem feststehenden Teil befestigen und abstützen zu können. Preferably, a second ring gear of the second planetary gear is fastened to the shaft, wherein in particular a second sun gear of the second planetary gear is fixedly mounted. The second sun gear may be easily led out of the transmission device through the first sun gear of the first planetary gear on the side facing away from the shaft to fix and support the second sun gear with a fixed part.
Besonders bevorzugt ist das Stellelement über ein Axiallager an der Welle oder an der Getriebeeinrichtung in axialer Richtung unbeweglich abgestützt, wobei insbesondere das Stellelement an einem mit der Welle drehfest befestigten Getriebebauteil der Getriebeeinrichtung abgestützt ist. Dadurch ergibt sich ein besonders kompakter und bauraumsparender Aufbau. Particularly preferably, the actuating element is immovably supported by a thrust bearing on the shaft or on the transmission device in the axial direction, wherein in particular the actuating element is supported on a rotatably fixed to the shaft transmission component of the transmission device. This results in a particularly compact and space-saving construction.
Insbesondere ist der Stellmotor als Elektromotor ausgestaltet. Der Stellmotor kann insbesondere an einer wiederaufladbaren Kraftfahrzeugbatterie angeschlossen sein. Durch die über die Getriebeeinrichtung angebundene Welle ist zum Betrieb des Stell- motors nur eine geringe elektrische Leistung erforderlich, um das Übersetzungsverhältnis zu ändern. Der Stellmotor kann dadurch entsprechend klein dimensioniert sein, wodurch Bauraum eingespart werden kann. Die Bremse kann ebenfalls an der wiederaufladbaren Kraftfahrzeugbatterie angeschlossen sein, so dass sich der Stellmotor und die Bremse zu einem Teil eine gemeinsame Energieversorgungsinfrastruktur tei- len können. In particular, the servomotor is designed as an electric motor. The servomotor may in particular be connected to a rechargeable motor vehicle battery. Due to the shaft connected via the transmission device, only a small amount of electrical power is required to operate the adjusting motor in order to change the transmission ratio. The servomotor can be dimensioned accordingly small, which space can be saved. The brake can also be connected to the rechargeable motor vehicle battery, so that the servo motor and the brake can partly share a common energy supply infrastructure.
Die Erfindung betrifft ferner ein Stufenlosgetriebe zur im Wesentlichen kontinuierlichen Variation eines Übersetzungsverhältnisses in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Eingangskegelscheibensatz zum Einleiten eines Drehmoments, ei- nem Ausgangskegelscheibensatz zum Ausleiten des Drehmoments und einem den Eingangskegelscheibensatz mit dem Ausgangskegelscheibensatz koppelnden Um- schlingungsmittel, insbesondere Keilriemen, wobei ein Übersetzungsverhältnis mit Hilfe einer am Eingangskegelscheibensatz und/oder am Ausgangskegelscheibensatz angreifenden Aktoranordnung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebil- det sein kann, verstellbar ist. Durch die Bremse der Aktoranordnung kann ein Energiebedarf für den Stellmotor zum Festhalten der Kegelscheibe bei einem konstanten Übersetzungsverhältnis vermieden werden, so dass ein energieeffizienter Betrieb eines Stufenlosgetriebes ermöglicht ist. The invention further relates to a continuously variable transmission for substantially continuously varying a transmission ratio in a drive train of a motor vehicle, having an input cone pulley set for introducing a torque, an output cone pulley set for outputting the torque, and a looping means, in particular V-belt, coupling the input bevel pulley set with the output conical disk set. wherein a transmission ratio with the aid of an actuator arrangement which acts on the input cone pulley set and / or on the output cone pulley set and which, as described above, continues to be formed and continued. It can be adjustable. The brake of the actuator arrangement, an energy requirement for the servo motor for holding the conical disk can be avoided at a constant gear ratio, so that an energy-efficient operation of a continuously variable transmission is possible.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt: The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawing with reference to a preferred embodiment, wherein the features shown below, both individually and in combination may represent an aspect of the invention. It shows:
Fig. 1 : ein schematisches Prinzipschaltbild eines Teils eines Stufenlosgetriebes. 1 shows a schematic block diagram of a part of a continuously variable transmission.
Ein Antriebstrang für ein Kraftfahrzeug weist einen Kraftfahrzeugmotor auf, der über eine Welle 14 das in Fig. 1 teilweise dargestellte als Kegelscheiben- Umschlingungsgetriebe ausgestaltete Stufenlosgetriebe 16 antreibt. Das Stufenlosge- triebe 16 weist einen Eingangskegelscheibensatz 18 und einen über ein als Keilriemen ausgestaltetes Umschlingungsmittel 20 angebundenen Ausgangskegelscheiben- satz auf. Der Ausgangskegelscheibensatz kann das im Stufenlosgetriebe 16 gewandelte Drehmoment über ein Differenzialgetriebe an zwei Antriebsräder übertragen. Ein Hauptleistungsfluss verläuft somit von dem Kraftfahrzeugmotor über das Stufenlosgetriebe 16 an die Antriebsräder. A drive train for a motor vehicle has a motor vehicle engine, which drives via a shaft 14 in Fig. 1 partially illustrated designed as a conical-Umschlingungsgetriebe continuously variable transmission 16. The continuously variable transmission 16 has an input cone pulley set 18 and an output cone pulley set connected via a belting device 20 designed as a V-belt. The output cone pulley set can transmit the torque converted in the continuously variable transmission 16 via a differential gear to two drive wheels. A main power flow thus passes from the motor vehicle engine via the continuously variable transmission 16 to the drive wheels.
Der Eingangskegelscheibensatz 18 und der Ausgangskegelscheibensatz weisen jeweils eine axial verlagerbare Kegelscheibe 30 auf, die relativ zu einer axial festste- henden zur Kegelscheibe 30 korrespondierenden kegeligen Gegenscheibe 32 axial verstellt werden kann, um das Umschlingungsmittel 20 auf einen anderen Wirkradius zu bewegen, wodurch das Übersetzungsverhältnis des Stufenlosgetriebes 16 stufenlos variiert werden kann. Zum axialen Verlagern der Kegelscheibe 30 ist eine Aktoranordnung 34 vorgesehen, die vorzugsweise an dem Eingangskegelscheibensatz 18 angreift aber zusätzlich oder alternativ auch an dem Ausgangskegelscheibensatz angreifen kann. Die Aktoranordnung 34 weist einen als Elektromotor ausgebildeten Stellmotor 36 auf, der über eine Getriebeeinrichtung 38 mit einem axial unbeweglichen aber drehbar auf der Welle 14 aufgenommenen Stellelement 40 gekoppelt ist. Bei einem Betrieb des Stellmotors 36 kann ein Stellleistungsfluss von dem Stellmotor 36 über die Getriebeeinrichtung 38 an das Stellelement 40 übertragen werden, wobei eine Drehzahl und ein Drehmoment des Stellmotors 36 mit Hilfe der Getriebeeinrichtung 38 gewandelt an dem Stellelement 40 ankommen kann. Das Stellelement 40 ist über ein als Kugelgewindetrieb ausgestaltetes Schraubgetriebe 44 mit der Kegel- scheibe 30 gekoppelt, so dass bei einer Drehung des Stellelements 40 die über eine Steckverzahnung 46 drehfest aber axial beweglich mit der Welle 14 gekoppelte Kegelscheibe 30 axial verlagert werden kann. Zwischen der Kegelscheibe 30 und dem Stellelement 40 kann ein als Schraubenfeder ausgestaltetes Federelement 48 verspannt sein, das einen minimalen Anpressdruck an das Umschlingungsmittel 20 be- reitstellen kann und/oder axiale Schläge dämpfen kann. The input bevel gear set 18 and the output conical disk set each have an axially displaceable conical disk 30, which can be axially displaced relative to an axially fixed conical disk 30 corresponding to the conical disk 30, in order to move the belting means 20 to a different effective radius, whereby the transmission ratio of the Continuously variable transmission 16 can be varied steplessly. For axial displacement of the conical disk 30, an actuator arrangement 34 is provided, which preferably acts on the input cone pulley set 18 but can additionally or alternatively also engage on the output conical disk set. The actuator assembly 34 has a servo motor designed as an electric motor 36, which is coupled via a transmission device 38 with an axially immovable but rotatably received on the shaft 14 adjusting element 40. During operation of the servomotor 36, a control power flow from the servomotor 36 are transmitted via the transmission device 38 to the adjusting element 40, wherein a rotational speed and a torque of the servomotor 36 with the aid of the transmission device 38 converted to the actuator 40 may arrive. The adjusting element 40 is coupled to the conical disk 30 via a helical gear 44 designed as a ball screw drive, so that the conical disk 30 coupled via a spline 46 in a rotationally fixed manner but axially movable with the shaft 14 can be axially displaced during a rotation of the actuating element 40. A spring element 48 configured as a helical spring can be clamped between the conical disk 30 and the adjusting element 40, which can provide a minimal contact pressure to the belt 20 and / or can damp axial shocks.
Die Getriebeeinrichtung 38 ist als Summiergetriebe ausgestaltet, das ein mit dem Stellmotor 36 und mit dem Stellelement 40 gekoppeltes erstes Planetengetriebe 50 und ein mit der Welle 14 und mit dem ersten Planetengetriebe 50 gekoppeltes zweites Planetengetriebe 52 aufweist. Die Welle 14 ist dadurch über die als Summiergetriebe ausgestaltete Getriebeeinrichtung 38 mit dem Stellelement 40 koppelbar, so dass von der Welle 14 ein Nebenleistungsfluss über die Getriebeeinrichtung 38 an das Stellelement 40 abgezweigt werden kann. Hierzu kann das erste Planetengetriebe 50 ein mit dem Stellelement 40 verbundenes erstes Hohlrad 56 aufweisen, das über von ei- nem ersten Planetenträger 58 gelagerten ersten Planetenrädern 60 mit einem ersten Sonnenrad 62 gekoppelt ist. Das erste Sonnenrad 62 ist mit dem Stellmotor 36 gekoppelt, wobei gegebenenfalls zwischen dem ersten Sonnenrad 62 und dem Stellmotor eine weitere Zwischenübersetzung vorgesehen sein kann. Das zweite Planetengetriebe 52 weist ein fest mit der Welle 14 verbundenes zweites Hohlrad 70 auf, an dem sich das Stellelement 40 über ein Axiallager 72 relativ drehbar axial abstützen kann. Im Übrigen kann die Getriebeeinrichtung 38 im Wesentlichen frei von Axialkräften sein. Das zweite Hohlrad 70 ist über von einem zweiten Planetenträger 72 gelagerten zweiten Planetenrädern 74 mit einem feststehenden zweiten Sonnenrad 78 gekoppelt. Der erste Planetenträger 58 ist mit dem zweiten Planetenträger 74 verbunden, so dass das erste Planetengetriebe 50 mit dem zweiten Planetengetriebe 52 über die Planetenträger 58, 72 miteinander gekoppelt sind. Über die Planetenträger 58, 72 kann der von der Welle 14 kommende Nebenleistungsfluss und der von dem Stellmotor 36 kommende Stellleistungsfluss zusammengeführt und gemeinsam über das erste Hohlrad 56 an das Stellelement 40 übertragen werden, so dass ein signifikanter An- teil der zum axialen Verlagern der Kegelscheibe 30 erforderliche Leistung von der Welle 14 kommen kann und bei dem Stellmotor 36 eingespart werden kann. The transmission device 38 is designed as a summing gear having a coupled to the servo motor 36 and the actuator 40 first planetary gear 50 and a coupled to the shaft 14 and the first planetary gear 50 second planetary gear 52. The shaft 14 can thereby be coupled to the adjusting element 40 via the transmission device 38 designed as a summing gear, so that a secondary power flow can be diverted from the shaft 14 via the gear device 38 to the adjusting element 40. For this purpose, the first planetary gear 50 may have a first ring gear 56 connected to the adjusting element 40, which is coupled to a first sun gear 62 via first planet gears 60 mounted on a first planet carrier 58. The first sun gear 62 is coupled to the servo motor 36, wherein optionally between the first sun gear 62 and the servo motor, a further intermediate gear ratio can be provided. The second planetary gear 52 has a fixedly connected to the shaft 14 second ring gear 70, on which the actuator 40 can be relatively rotatably supported axially via a thrust bearing 72. Incidentally, the transmission device 38 may be substantially free of axial forces. The second ring gear 70 is coupled via a second planet carrier 72 mounted second planet gears 74 with a fixed second sun gear 78. The first planet carrier 58 is connected to the second planet carrier 74, so that the first planetary gear 50 with the second planetary gear 52 via the planet carrier 58, 72 are coupled together. Via the planet carriers 58, 72, the secondary power flow coming from the shaft 14 and the actuating power flow coming from the servomotor 36 can be brought together and transmitted jointly to the actuating element 40 via the first ring gear 56, so that a significant increase in Part of the axial displacement of the conical disk 30 required power from the shaft 14 can come and can be saved in the servo motor 36.
Der Stellmotor 36 weist eine mit dem ersten Sonnenrad 62 direkt oder indirekt gekop- pelte Motorwelle 80 auf, mit der eine Bremsscheibe 82 drehfest aber axial verschiebbar befestigt ist. An der Bremsscheibe 82 kann eine elektrisch betriebene Bremse 84 angreifen, um in der Bremsstellung der einen Elektromotor aufweisenden Bremse 84 die Motorwelle 80 und damit auch das Stellelement 40 und die Kegelscheibe 30 bewegungsfest festzuhalten. Dadurch braucht der Stellmotor 36 nicht bestromt werden, um ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis des Stufenlosgetriebes 16 beizubehalten. Die Bremse 84 kann eine von einem Spindeltrieb 86 axial verlagerbare Anpressplatte 88 aufweisen, mit deren Hilfe die Bremsscheibe 82 zwischen der Anpressplatte 88 und einer in axialer Richtung feststehenden Gegenplatte 90 in der Bremsstellung der Bremse 84 reibschlüssig verpresst werden kann. Der Spindeltrieb 86 ist insbesondere selbsthemmend ausgestaltet, so dass die Bremse 84 ohne externen Energieeintrag in der Bremsposition und/oder und in der Freilaufposition der Bremse von der an dem Spindeltrieb 86 angreifenden Reibung ausreichend stark festgehalten werden kann, um die an der Kegelscheibe 30 angreifenden Axialkräfte ohne eine axiale Verlagerung der Kegelscheibe 30 zuzulassen abstützen zu können. The servomotor 36 has a motor shaft 80 directly or indirectly coupled to the first sun gear 62, with which a brake disk 82 is fixed in a rotationally fixed but axially displaceable manner. An electrically operated brake 84 can act on the brake disk 82 in order to hold the motor shaft 80 and thus also the adjusting element 40 and the conical disk 30 immovably in the braking position of the brake 84 having an electric motor. As a result, the servomotor 36 does not need to be energized in order to maintain a specific transmission ratio of the continuously variable transmission 16. The brake 84 may have an axially displaceable by a spindle drive 86 pressure plate 88, by means of which the brake disc 82 between the pressure plate 88 and an axially fixed counter-plate 90 in the braking position of the brake 84 can be pressed frictionally. The spindle drive 86 is designed in particular self-locking, so that the brake 84 without external energy input in the braking position and / or and in the freewheeling position of the brake can be held sufficiently strong by the acting on the spindle drive friction 86 to the acting on the conical disk 30 axial forces without being able to support an axial displacement of the conical disk 30.
Bezuqszeichenliste Welle Reference character list Wave
Stufenlosgetriebe CVT
Eingangskegelscheibensatz Input conical disc set
Umschlingungsmittel endless
Kegelscheibe conical disk
Gegenscheibe counter-disk
Aktoranordnung actuator assembly
Stellmotor servomotor
Getriebeeinrichtung transmission device
Stellelement actuator
Schraubgetriebe helical
Steckverzahnung splines
Federelement spring element
erstes Planetengetriebe first planetary gear
zweites Planetengetriebe second planetary gear
erstes Hohlrad first ring gear
erster Planetenträger first planet carrier
erstes Planetenrad first planetary gear
erstes Sonnenrad first sun gear
zweites Hohlrad second ring gear
Axiallager thrust
zweiter Planetenträger second planet carrier
zweites Planetenrad second planetary gear
zweites Sonnenrad second sun wheel
Motorwelle motor shaft
Bremsscheibe brake disc
Bremse brake
Spindeltrieb spindle drive
Anpressplatte pressure plate
Gegenplatte counterplate

Claims

Patentansprüche  claims
Aktoranordnung zur Änderung eines Übersetzungsverhältnisses eines Stufen- losgetriebes (16) eines Kraftfahrzeugs, mit einer Welle (14) zum Einleiten und/oder Ausleiten eines Drehmoments, einer drehfest aber axial verlagerbar auf der Welle (14) aufgenommenen Kegelscheibe (30) zur Drehmomentübertragung an einem zwischen der Kegelscheibe (30) und einer Gegenscheibe (32) verpressten Umschlingungsmittel (20), Actuator arrangement for changing a transmission ratio of a stepped gearbox (16) of a motor vehicle, comprising a shaft (14) for introducing and / or discharging a torque, a conical disk (30) received in a rotationally fixed but axially displaceable manner on the shaft (14) for transmitting torque to a motor between the conical disk (30) and a counter-disk (32), entangling means (20),
einem an der Kegelscheibe (30) angreifenden Stellelement (40) zum axialen Verlagern der Kegelscheibe (30) relativ zur Welle (14) in Reaktion auf eine Relativdrehung des Stellelements (40) relativ zur Kegelscheibe (30), einem Stellmotor (36) zur Betätigung des Stellelements (40), wobei der Stellmotor (36) eine mit dem Stellelement (40) gekoppelte Motorwelle (80) zur Übertragung eines Drehmoments aufweist, und einer, insbesondere elektrisch betätigbaren, Bremse (84) zum Festhalten der Motorwelle (80) des Stellmotors (36). an actuating element (40) acting on the conical disk (30) for axially displacing the conical disk (30) relative to the shaft (14) in response to a relative rotation of the actuating element (40) relative to the conical disk (30), a servomotor (36) for actuation the adjusting element (40), wherein the servomotor (36) has a motor shaft (80) coupled to the adjusting element (40) for transmitting a torque, and a, in particular electrically actuated, brake (84) for holding the motor shaft (80) of the servomotor (36).
Aktoranordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (84) mit einer Getriebesteuerung zur Vorgabe des Übersetzungsverhältnisses des Stufenlosgetriebes (16) verbunden ist. Actuator arrangement according to claim 1, characterized in that the brake (84) is connected to a transmission control for specifying the transmission ratio of the continuously variable transmission (16).
Aktoranordnung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass di< Bremse (84) selbsthemmend ausgestaltet ist. Actuator arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the <brake (84) is designed self-locking.
Aktoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (80) eine radial abstehende Bremsscheibe (82) aufweist, wobei die Bremse (84) zum reibschlüssigen Verpressen der Bremsscheibe (82) in einer Bremsstellung ausgestaltet ist, wobei insbesondere die Bremsscheibe (82) drehfest aber axial relativ verschiebbar mit der Motorwelle (80) befestigt ist. Actuator arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the motor shaft (80) has a radially projecting brake disc (82), wherein the brake (84) for frictionally pressing the brake disc (82) is designed in a braking position, in particular the brake disc (82) rotatably but axially relatively slidably mounted with the motor shaft (80) is attached.
3. Aktoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (84) zum Stellmotor (36) axial versetzt angeordnet ist. 3. Actuator arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the brake (84) to the servomotor (36) is arranged offset axially.
5. Aktoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (84) einen Spindeltrieb (86) zum axialen Verlagern einer Anpressplatte (88) relativ zu einer Gegenplatte (90) aufweist. 5. Actuator arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the brake (84) has a spindle drive (86) for axially displacing a pressure plate (88) relative to a counter-plate (90).
Aktoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (40) relativ drehbar zur Welle (14) auf der Welle (14) aufgesteckt ist, wobei das Stellelement (40) über ein, insbesondere als Kugelgewindetrieb ausgestaltetes, Schraubgetriebe (44) mit der Kegelscheibe (30) gekoppelt ist, wobei insbesondere zwischen der Kegelscheibe (30) und dem Stellelement (40) ein Federelement (48) zur Vorspannung der Kegelscheibe (30) in axialer Richtung vorgesehen ist. Actuator arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the adjusting element (40) is mounted relatively rotatable to the shaft (14) on the shaft (14), wherein the adjusting element (40) via a, in particular designed as a ball screw, helical gear (44 ) is coupled to the conical disk (30), wherein in particular between the conical disk (30) and the adjusting element (40), a spring element (48) for biasing the conical disk (30) is provided in the axial direction.
Aktoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmotor (36) mit dem Stellelement (40) über eine Getriebeeinrichtung (38) zur Übersetzung einer von dem Stellmotor (36) aufgebrachten Betätigungskraft an das Stellelement (40) gekoppelt ist, wobei die Getriebeeinrichtung (38) als Summiergetriebe ausgestaltet ist und die Getriebeeinrichtung (38) zur Abzweigung eines Teils des über die Welle (14) eingeleiteten Drehmoments an das Stellelement (40) zusätzlich mit der Welle (14) gekoppelt ist. Actuator arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the servo motor (36) with the adjusting element (40) via a transmission device (38) for the translation of an actuating motor (36) applied to the actuating element (40) is coupled, wherein the transmission device (38) is designed as a summation gear and the transmission device (38) is additionally coupled to the shaft (14) for branching off part of the torque introduced via the shaft (14) to the control element (40).
Aktoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmotor (36) als Elektromotor ausgestaltet ist. Actuator arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the servomotor (36) is designed as an electric motor.
10. Stufenlosgetriebe zur im Wesentlichen kontinuierlichen Variation eines Übersetzungsverhältnisses in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Eingangskegelscheibensatz (18) zum Einleiten eines Drehmoments, einem Ausgangskegelscheibensatz zum Ausleiten des Drehmoments und einem den Eingangskegelscheibensatz (18) mit dem Ausgangskegelscheibensatz koppelnden Umschlingungsmittel (20), insbesondere Keilriemen, wobei ein Übersetzungsverhältnis mit Hilfe einer am Eingangskegelscheibensatz (18) und/oder am Ausgangskegelscheibensatz angreifenden Aktoranordnung (34) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 verstellbar ist. 10. continuously variable transmission for substantially continuously varying a transmission ratio in a drive train of a motor vehicle, with an input cone pulley set (18) for introducing a torque, a Output cone pulley set for discharging the torque and a belt (20), in particular V-belt, coupling the input poppet set (18) to the output poppet set, wherein a transmission ratio using an actuator arrangement (34) acting on the input poppet set (18) and / or on the output poppet set according to one of claims 1 until 9 is adjustable.
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