DE10233090A1 - Wechselgetriebe mit einem stufenlosen Toroidgetriebe - Google Patents

Wechselgetriebe mit einem stufenlosen Toroidgetriebe Download PDF

Info

Publication number
DE10233090A1
DE10233090A1 DE2002133090 DE10233090A DE10233090A1 DE 10233090 A1 DE10233090 A1 DE 10233090A1 DE 2002133090 DE2002133090 DE 2002133090 DE 10233090 A DE10233090 A DE 10233090A DE 10233090 A1 DE10233090 A1 DE 10233090A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
toroidal
potential energy
change gear
driven
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2002133090
Other languages
English (en)
Inventor
Wolfgang Dipl.-Ing. Elser
Steffen Dipl.-Ing. Henzler
Dinh Cuong Dipl.-Ing. Nguyen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE2002133090 priority Critical patent/DE10233090A1/de
Publication of DE10233090A1 publication Critical patent/DE10233090A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/66Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings
    • F16H61/664Friction gearings
    • F16H61/6649Friction gearings characterised by the means for controlling the torque transmitting capability of the gearing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H37/00Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H2037/088Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft
    • F16H2037/0886Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft with switching means, e.g. to change ranges
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H37/00Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H37/086CVT using two coaxial friction members cooperating with at least one intermediate friction member

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft Wechselgetriebe mit einem Toroidvariator zur stufenlosen Übersetzungsänderung.
Bei herkömmlichen Toroidvariatoren wird ca. 10% der Anpresskraft des Rollers an die Torusscheiben (11) von einem Federelement aufgebracht. Die weitere notwendige Anpresskraft wird mittels eines Hydrauliksystems aufgebracht. Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Aufbringung der Anpresskraft mit verbesserten Variationsmöglichkeiten vorzuschlagen.
Erfindungsgemäß beträgt die durch das Federelement (132) aufgebrachte Anpresskraft weniger als 4% der maximal wirkenden Anpresskraft.
Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Wechselgetriebe, bei dem im Kraftfluß zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle ein stufenloses Toroidgetriebe angeordnet ist, gemäß ausgewählten Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Bei stufenlosen Wechselgetrieben erfolgt die Übertragung eines Antriebsmomentes über reibschlüssige Verbindungen von Getriebeelementen unter Veränderung des Reibradius. Hierzu ist die Aufbringung einer bestimmten Anpresskraft erforderlich, damit die notwendigen Reibkräfte übertragen werden können.
  • Für infolge der veränderten Kontaktbedingungen vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung abweichende stufenlose Umschlingungsgetriebe ist es aus der DE-OS 28 53 028 bekannt, die Anpresskraft zum einen mittels eines potentiellen Energiespeichers, hier eine Feder, aufzubringen. Die Feder gewährleistet hierbei eine Grundanpressung der beteiligten Reibpartner. Zum anderen wird eine weitere Komponente der Anpresskraft durch einen druckmittelbetätigten Kraftgeber gewährleistet, hier ein Zylinder-Kolben-Aggregat.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wechselgetriebe mit einem stufenlosen Toroidgetriebe vorzuschlagen, welches über, insbesondere hinsichtlich der Variabilität der Anpresskraft, optimierte Mittel zur Aufbringung der Anpresskraft verfügt.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Bei dem Wechselgetriebe ist im Kraftfluss zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle ein stufenloses Toroidgetriebe angeordnet. Neben diesem Toroidgetriebe können weitere Getriebegruppen in dem Wechselgetriebe vorgesehen sein. Insbesondere handelt es sich bei dem Wechselgetriebe um ein leistungsverzweigtes Getriebe, beispielsweise mit mehreren Fahrbereichen.
  • Das stufenlose Toroidgetriebe verfügt über mindestens eine Antriebstorusscheibe, eine Abtriebstorusscheibe und einen Roller, der zwischen Antriebs- und Abtriebstorusscheibe mit einer Anpresskraft eingespannt ist. Mittels des Rollers erfolgt eine Übertragung eines Antriebsmomentes eines Antriebsaggregates von der Antriebstorusscheibe zur Abtriebstorusscheibe. Infolge einer Veränderung des Reibradius des Rollers mit der Antriebs- bzw. Abtriebstorusscheibe ist die Übersetzung stufenlos veränderbar.
  • Eine erste Torusscheibe, nämlich die Antriebstorusscheibe(n) bzw. Abtriebstorusscheibe(n), stützt sich gegenüber einem benachbarten Bauteil, beispielsweise einem Getriebegehäuse oder einem Getriebeelement wie ein Zahnrad oder eine (Hohl-)Welle, ab. Eine zweite Torusscheibe, nämlich die Abtriebstorusscheibe(n) bzw. Antriebstorusscheibe(n), ist axial verschieblich gegenüber einem benachbarten Bauteil gelagert. Über den Verschiebefreiheitsgrad ist die Aufbringung der Anpresskraft ermöglicht. Die zweite Torusscheibe ist zum einen mit einem potentiellen Energiespeicher beaufschlagt, welcher eine Grundanpresskraft zur Verfügung stellt. Zum anderen ist zumindest in Teilbetriebsbereichen die zweite Torusscheibe mit einem druckmittelbetätigten Kraftgeber beaufschlagt, so dass nach Maßgabe des Druckmittels die Anpresskraft zwischen der Grundanpresskraft und einer maximalen Anpresskraft variiert werden kann.
  • In herkömmlichen Toroidgetrieben liegt das von dem potentiellen Energiespeicher zur Verfügung gestellte Kraftniveau bei ca. 10% der maximal wirkenden bzw. notwendigen Anpresskraft. Dieser Auslegung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich abhängig von den Betriebszuständen die minimale notwendige Anpresskraft verändert, beispielsweise nach Maßgabe der Temperatur des Kontaktmediums, der Kontaktgeometrie oder den kinematischen Kontaktbedingungen wie die Relativgeschwindigkeiten. Eine weitere Rolle bei der herkömmlichen Auslegung spielt insbesondere der neben weiteren Betriebsbedingungen nach Maßgabe der Anpresskraft erfolgende sogenannte "Glasübergang" des Kontaktmediums. Mit Ausbleiben des "Glasüberganges" fällt der Reibkoeffizient zwischen Torusscheiben und Roller rapide ab, so dass nur eine verminderte Momentenübertragung gewährleistet ist. Eine herkömmliche Auslegung berücksichtigt daher die ungünstigsten Betriebszustände und dimensioniert die Grundanpressung nach diesem ungünstigsten Betriebszustand unter Zuschlag einer Sicherheit.
  • Erfindungsgemäß beträgt die Anpresskraft des potentiellen Energiespeichers weniger als 4% der während der Übertragung eines Antriebsmomentes maximal wirkenden Anpresskraft. Das Kraftniveau des potentiellen Energiespeichers stellt eine Grenze der Variationsmöglichkeiten der Anpresskraft während eine Betriebes des Wechselgetriebes dar. Infolge der erfindungsgemäßen Senkung der durch den potentiellen Energiespeicher aufgebrachten Anpresskraft kann somit die Variabilität der Kontaktbedingungen des Toroidgetriebes vergrößert werden.
  • Der vorgenannten erfindungsgemäßen Auslegung der Anpresskraft liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Auslegung des potentiellen Energiespeichers nicht für die ungünstigsten Betriebsbedingungen erfolgen muss, da dieses dazu führt, dass in günstigeren Betriebsbedingungen eine Überanpressung vorliegt, welche beispielsweise zu einem erhöhten Verschleiß sowie einem geringeren Wirkungsgrad führt. Vielmehr erfolgt die Auslegung erfindungsgemäß nach günstigeren Betriebsbedingungen, insbesondere den günstigsten Betriebsbedingungen, so dass bei Vorliegen dieser Betriebsbedingungen die minimal notwendige Anpresskraft (ggf. mit einer geringen Sicherheit) durch den potentiellen Energiespeicher aufgebracht wird. Infolge der geringen Anpresskraft ist der Verschleiß minimiert. In abweichenden (ungünstigeren) Betriebsbedingungen wird die ergänzend notwendige Anpresskraft durch den druckmittelbetätigten Kraftgeber nachgeführt, so dass die Anpresskraft lediglich minimal oberhalb des notwendigen Kraftniveaus liegt.
  • Ist in Ausnahmesituationen ein definierter Schlupf des Rollers gegenüber den Torusscheiben notwendig, so kann dieser durch eine kleine Änderung des druckmittelbetätigten Kraftgebers herbeigeführt werden. Diese Möglichkeit besteht erfindungsgemäß für einen vergrößerten Bereich der Anpresskraft.
  • Vorzugsweise ist die Grundanpressung so gering, dass diese lediglich die Anlage des Rollers an der Antriebstorusscheibe und der Abtriebstorusscheibe gewährleistet, da ansonsten die vorgenannten Bauteile „klappern" würden.
  • Die erfindungsgemäße Gestaltung hat weiterhin den Vorteil, dass der potentielle Energiespeicher niedriger dimensioniert werden kann, wodurch sich Gewichts- und Bauteilvorteile ergeben.
  • Gemäß einer Weiterbildung des Wechselgetriebes ist der potentielle Energiespeicher mit einer Druckfeder gebildet. Druckfedern stellen billige, einfache und im wesentlichen von der Betriebstemperatur unabhängige potentielle Energiespeicher dar.
  • Vorzugsweise sind in dem Wechselgetriebe der potentielle Energiespeicher und der druckmittelbetätigte Kraftgeber in mechanischer Parallelschaltung zueinander angeordnet. In diesem Fall addieren sich die von dem potentiellen Energiespeicher und dem druckmittelbetätigten Kraftgeber bewirkten Kräfte. Diese Ausgestaltung der Erfindung hat eine besonders effektive Nutzung der bereitgestellten Kräfte zur Folge. Des weiteren wird der potentielle Energiespeicher mit einer Druckmittelbeaufschlagung und einer zugeordneten Verformung bzw. Verschiebung der zugeordneten Torusscheibe entlastet.
  • Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind in dem Wechselgetriebe der potentielle Energiespeicher und der druckmittelbetätigte Kraftgeber in Reihenschaltung zueinander angeordnet. Demgemäss wird mit zunehmender Druckmittelbeaufschlagung der potentielle Energiespeicher beaufschlagt. Für den Einsatz einer Druckfeder bedeutet dies, dass die Druckfeder für ein erreichtes Kraftniveau der Anpresskraft „auf Block" gehen kann, so dass der potentielle Energiespeicher wirkungsmäßig eine starre Abstützung bildet.
  • Vorzugsweise ist in dem Wechselgetriebe der druckmittelbetätigte Kraftgeber als hydraulisches System ausgebildet. Hierbei können zur Bereitstellung des Druckes an sich bekannte Hydrauliksysteme verwendet werden, welche in großen Stückzahlen hergestellt werden können und deren Tauglichkeit hinreichend nachgewiesen ist.
  • Insbesondere erfüllt das hydraulische System neben der Gewährleistung der Anpresskraft mindestens eine weitere Funktion. Beispielsweise findet eine ohnehin vorhandene elektrische Pumpe Einsatz, bspw. eine Pumpe eines Starter-Generators, eine Schmiermittelpumpe oder eine Steuerungspumpe.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der druckmittelbetätigte Kraftgeber in zeitlicher Umgebung des Startvorganges eines Antriebsaggregates oder einer Betätigung des Wechselgetriebes automatisiert betätigt. Mit dem Startvorgang eines Antriebsaggregates steht eine Energiequelle zur Verfügung, welche für den druckmittelbetätigten Kraftgeber genutzt werden kann. Alternativ ist es ebenfalls möglich, vor Start des Antriebsaggregates das Hydrauliksystem mittels einer von einer Hilfsenergiequelle wie eine Batterie betriebenen Pumpe zu betreiben, so dass bei Start des Antriebsaggregates bereits die volle Funktion gewährleistet ist. Somit kann die Druckmittelbeaufschlagung unmittelbar oder mittelbar mit dem Startvorgang des Antriebsaggregates gekoppelt sein. Alternativ ist es ebenfalls möglich, den druckmittelbetätigten Kraftgeber bei einer Umschaltung des Wechselgetriebes von einer Ruhestellung in eine Fahrbetriebsstellung, beispielsweise beim Übergang von "P" oder "N" nach "D" oder "R", zu beaufschlagen oder eine Änderung eines Fahrbetriebsbereiches des Wechselgetriebes erst nach einer Wartezeit nach dem Start des Antriebsaggregates zuzulassen, so dass der druckmittelbetätigte Kraftgeber voll funktionsfähig ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Wechselgetriebes werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt:
  • 1 eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Wechselgetriebes in schematischer Darstellung im Halbschnitt,
  • 2 einen Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Variators mit Parallelschaltung des potentiellen Energiespeichers und des druckmittelbetätigten Kraftgebers,
  • 3 einen Teilschnitt eines Variators mit Reihenschaltung des potentiellen Energiespeichers und des druckmittelbetätigten Kraftgebers,
  • 4 eine Prinzipdarstellung eines Hydrauliksystemes zur Beaufschlagung des druckmittelbetätigten Kraftgebers mit einem Magnetventil und einem Regelschieber und
  • 5 eine beispielhafte Reibkennlinie des Kontaktmediums zwischen Roller und Torusscheiben in Abhängigkeit von der Anpresskraft.
  • Die Erfindung findet Einsatz in Wechselgetrieben, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Bei dem Wechselgetriebe handelt es sich um ein Ein- oder Mehrbereichsgetriebe mit oder ohne Leistungsverzweigung und mit oder ohne einen Direktgang.
  • Gemäß 1 sind im Kraftfluß zwischen einer von einem Antriebsmotor in üblicher Weise antreibbaren Eingangswelle 5 und einer mit den Fahrzeugrädern eines Kraftfahrzeuges in üblicher Weise koppelbaren Ausgangswelle 6 ein stufenloses Toroidgetriebe 7, ein Planetenräder-Zwischengetriebe 8 und ein Planetenräder-Endgetriebe 9 angeordnet.
  • Die Eingangswelle 5 ist mit der benachbarten toroidalen zentralen Antriebsscheibe 11 des Toroidgetriebes 7 und über eine koaxiale zentrale Zwischenwelle 10 mit einem zweistegigen Planetenträger 18 des Zwischengetriebes 8 bewegungsfest verbunden, der seinerseits mit der ihm benachbart angeordneten, der ersten Antriebsscheibe 11 im Kraftfluß parallel geschalteten zweiten zentralen toroidalen Antriebsscheibe 12 des Toroidgetriebes 7 drehfest verbunden ist. Eine zur gemeinsamen geometrischen Drehachse 52-52 von Ein- und Ausgangswelle 5 und 6 koaxial angeordnete und von der zentralen Zwischenwelle 10 mit Spiel durchsetzte konzentrische Zwischenwelle 14 ist mit den beiden zueinander benachbart angeordneten zentralen toroidalen Abtriebsscheiben 16 und 17 des Toroidgetriebes 7 sowie mit einem inneren Zentralrad 19 des Zwischengetriebes 8 bewegungsfest verbunden. In der bei Toroidgetrieben üblichen Weise steht die Antriebsscheibe 11 bzw. 12 mit ihrer zugehörigen Antriebsscheibe 16 bzw. 17 über kreisscheibenförmige Planeten, sog. Roller 13 bzw. 15, in Reibkontakt, die sowohl um je eine eigene Drehachse drehbar als auch um eine zu ihrer Drehachse senkrechte Schwenkachse schwenkbar – im übrigen jedoch gegenüber der mit der Drehachse 52-52 zusammenfallenden Zentralachse des Toroidgetriebes 7 lageunveränderlich angeordnet sind.
  • Das innere Zentralrad 20 enthält an dem einen Steg des Planetenträgers 18 des Zwischengetriebes 8 gelagerte Hauptplaneten 46 mit beiderseits eines radialen Antriebssteges des Planetenträgers 18 angeordneten Zahnkränzen 43, von denen der eine Zahnkranz 43 mit dem mit der konzentrischen Zwischenwelle 14 verbundenen inneren Zentralrad 19 und der andere Zahnkranz 43 mit einem axial auf der anderen Seite des radialen Antriebssteges angeordneten zweiten inneren Zentralrad 48 kämmt, welches schließlich seinerseits eine – eine ein- und ausrückbare Kupplung K2 enthaltende – Antriebsverbindung 50 mit dem das erste Getriebeglied des Endgetriebes bildenden inneren Zentralrad 21 aufweist. Der mit dem einen inneren Zentralrad 19 des Zwischengetriebes 8 kämmende Zahnkranz 43 des Hauptplaneten 46 steht zusätzlich im Kämmeingriff mit einem Nebenplaneten 63, der an dem zweiten Steg des Planetenträgers 18 gelagert ist und seinerseits mit einem äußeren Zentralrad 22 kämmt, dass eine – ein- und ausrückbare Kupplung K1 enthaltende – Antriebsverbindung 23 mit einem ein zweites Getriebeglied des Endgetriebes 9 bildenden äußeren Zentralrad 24 aufweist.
  • Das Endgetriebe 9 weißt ein drittes Getriebeglied in Form eines Planetenträgers 25 auf, welcher durch einen radialen Abstützsteg 36 gegenüber einem nicht drehenden Gehäuseteil 26 undrehbar festgelegt ist und Planetenräder 34 mit zwei Zahnkränzen 37 gleicher Zähnezahl lagert, welche beiderseits des Abstützsteges 36 angeordnet sind, und von denen der eine, dem Zwischengetriebe 8 benachbart liegende Zahnkranz 37 sowohl mit dem inneren als auch mit dem äußeren Zahnrad 21 bzw. 24 kämmt.
  • Das Endgetriebe 9 weist ein viertes Getriebeglied in Form eines zweiten äußeren Zentralrades 27 auf, welches mit dem anderen Zahnkranz 37 der Planetenräder 34 kämmt und eine Abtriebsverbindung 28 mit der Ausgangwelle 6 aufweist.
  • Am Außenumfang des äußeren Zentralrades 27 ist ein Parksperrenrad 33 konzentrisch und bewegungsfest angeordnet.
  • Im unteren Fahrbereich sind die Kupplung K1 eingerückt und die Kupplung K2 ausgerückt, so dass die Leistung verzweigt über die Zwischenwellen 10, 14 dem Zwischengetriebe 8 zugeführt und – in letzterem wieder zusammengeführt – über die Antriebsverbindung 23 und das hierbei in die Teilübersetzung 1:1 geschaltete Endgetriebe 9 an die Ausgangswelle 6 abgegeben wird.
  • Die Zahnkränze 44 und 45 des Hauptplaneten 47 im Zwischengetriebe 8 können gleiche oder unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen. Über eine Variation des Verhältnisses der Zähnezahlen der Zahnkränze 44 und 45 kann das Übersetzungsverhältnis im oberen Fahrbereich variiert werden.
  • Andere Aspekte von Wechselgetrieben, welche problemlos mit den erfindungsgemäßen Merkmalen kombinierbar sind, sind aus den Druckschriften DE 100 21 912 , DE 100 40 126 , DE 200 224 53 , DE 100 40 039 , DE 100 30 779 , DE 101 32 674 , DE 101 21 042 , DE 101 25 817 , DE 102 02 754 , DE 101 54 095 , DE 101 54 928 , DE 102 18 356 und DE 102 06 202 bekannt, deren Offenbarung zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
  • Die 2 und 3 zeigen beispielhafte Ausgestaltungen einer drehfesten Anbindung einer Torusscheibe an eine Welle mit der Möglichkeit einer Aufbringung einer in Richtung der Achse 52-52 orientierten Normalkraft an der Torusscheibe, welche zur Gewährleistung des Reibkontaktes zwischen den Torusscheiben und mindestens einem Roller dienen. Gemäß den in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen wird das erfindungsgemäße Prinzip beispielhaft anhand der Anbindung der Antriebstorusscheibe 11 an die Eingangswelle 5 dargestellt.
  • Die Antriebswelle 5 verfügt in einem dem Antriebsaggregat zugewandten Bereich 100 über ein Außengewinde 101, einen hieran in Richtung des Zwischengetriebes 8 anschließenden Teilbereich 102 mit einer Keilverzahnung 103, deren Außendurchmesser geringfügig gegenüber dem Gewinde 101 vergrößert ist, sowie einen hieran anschließenden zylinderförmigen Teilbereich 104.
  • Drehfest mit dem Teilbereich 102 ist ein Flansch 105 verbunden, welcher über eine Nabe 106 sowie eine quer zur Achse 52-52 orientierte Flanschscheibe 107 verfügt. Die Nabe 106 weist eine korrespondierend zur Außengeometrie des Teilbereichs 102 ausgebildete Innengeometrie auf, so dass die Welle 5 und die Nabe 106 eine drehfeste Verbindung bilden. Axial in Richtung des Antriebsaggregates stützt sich der Flansch 105 an einer Wellenmutter 108 ab, welche auf das Gewinde 101 aufgeschraubt ist. Neben der Funktion der axialen Sicherung des Flansches 105 kann ergänzend über die Wellenmutter 108 eine exakte Positionierung des Flansches 105 vorgenommen werden. Eine in die Flanschscheibe 107 eingeschraubte Schraube 109 trägt ein Sicherungsmittel 110 zur Fixierung der Wellenmutter 108.
  • Ein Zwischenträger 111 ist koaxial zur Achse 52-52 angeordnet und verfügt über eine Nabe 112. Die Nabe 112 weist eine innere Keilverzahnung 113 auf, an welche in Richtung des Teilgetriebes 8 eine zylinderförmige Bohrung 114 anschließt. Die Keilverzahnung 113 bildet eine drehfeste Verbindung mit der Keilverzahnung 103. Im Bereich der Bohrung 114 ist ein Dichtelement 115 angeordnet, welches die Nabe 112 gegenüber der Antriebswelle 5 im Teilbereich 104 abdichtet. In dem dem Zwischengetriebe 8 abgewandten Endbereich der Nabe 112 verfügt der Zwischenträger 111 über einen hohlzylinderförmigen Fortsatz 116, über welchen sich der Zwischenträger 111 in axialer Richtung gegenüber der Flanschscheibe 107 abstützt. Der Fortsatz 116 umgibt die Nabe 106 unter Ausbildung einer Spiel- oder Übergangspassung.
  • Der Zwischenträger 111 verfügt über einen in dem in 2 dargestellten Teilquerschnitt. U-förmig ausgebildeten Arbeitszylinder 117. Der (um die Achse 52-52 umlaufende) U- förmige Querschnitt des Arbeitszylinders wird mit einem durch die Nabe 112 gebildeten inneren Seitenschenkel 118, einem quer zur Achse 52-52 orientierten (kreisringförmigen) Grundschenkel 119 sowie einem äußeren Seitenschenkel 120 gebildet. Der Arbeitszylinder 117 ist in Richtung des Zwischengetriebes 8 geöffnet.
  • Die Antriebstorusscheibe 11 besitzt in dem dem Antriebsaggregat zugewandten Endbereich einen (ringförmigen) Kolben 121, welcher in dem Arbeitszylinder 117 derart Aufnahme findet, dass über eine Verzahnung 122 zwischen dem Seitenschenkel 120 und der Außenfläche der Antriebstorusscheibe 11 die Antriebstorusscheibe 11 und der Arbeitszylinder 117 drehfest, aber axial verschieblich miteinander verbunden sind, und dass der Kolben 121 mit dem Arbeitszylinder 117 einen Arbeitsraum 123 bildet, welcher durch Dichtelemente 124, 125 im Bereich der Seitenschenkel 118, 120 abgedichtet ist. Das Dichtelement 124 findet Aufnahme in einer außenliegenden Ringnut der Nabe 112 und tritt in Wirkverbindung mit dem Kolben 121 im Bereich einer innenliegenden zylinderförmigen Mantelfläche desselben. Das Dichtelement 125 findet Aufnahme in einer radial außenliegenden Ringnut des Kolbens 121 und tritt in Wirkverbindung mit dem Seitenschenkel 120.
  • Der Arbeitsraum 123 ist hydraulisch mit einem Hydraulikanschluss 126 verbunden. Bei dem Hydraulikanschluss 126 handelt es sich um einen Ringkanal, mittels dessen eine Zuführung eines Hydraulikmediums bei rotierendem Zwischenträger 111 ermöglicht ist. Der Hydraulikanschluss 126 ist vorzugsweise im Bereich der Nabe 112 angeordnet und mittels zweier Dichtelemente 170, 171 abgedichtet. Die Verbindung des Hydraulikanschlusses 126 mit dem Arbeitsraum 123 erfolgt gemäß 2 durch eine von dem Hydraulikanschluss 126 ausgehende Sackbohrung 127, welche quer zur Achse 52-52 orientiert ist, und eine vom Arbeitsraum 123 in Richtung des Antriebsaggregates unter einem spitzen Winkel zur Achse 52,52 geneigte Sackbohrung 128, wobei die Sackbohrungen 127, 128 in ihrem Endbereich ineinander münden. Bei drehfester Verbindung der Antriebswelle 5 mit der Antriebstorusscheibe 11 kann über eine Druckbeaufschlagung des Arbeitsraumes 123 die Antriebstorusscheibe 11 axial in Richtung des Zwischengetriebes 8 mit einer Anpresskraft beaufschlagt werden. Über Wälzlager 129 stützt sich die Antriebstorusscheibe 11 radial innenliegend von dieser gegenüber der Antriebswelle 5 ab. Die Wälzkörper des Wälzlagers 129 sind unter Gewährleitung eines Spieles 130 in axialer Richtung zwischen der Stirnfläche der Nabe 112 und einem radial innenliegend von der Antriebstorusscheibe 11 angeordneten Sicherungsring 131 geführt.
  • Im Arbeitsraum 123 ist (sind) ein (oder mehrere) axial wirkende(s) Federelement(e) angeordnet. Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Federelement über eine Tellerfeder 132, welche koaxial zur Achse 52,52 angeordnet ist.
  • Gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in alternativer oder ergänzender Ausgestaltung ein Federelement 133 zwischen dem Fortsatz 116 und der Flanschscheibe 107 angeordnet, so dass das Federelement 133 eine Verschiebung des Zwischenträgers 111 und damit der Antriebstorusscheibe 11 in Richtung des Zwischengetriebes 8 bewirkt. Bei zusätzlicher Druckbeaufschlagung des Arbeitsraumes 123 wirken die Hydraulikkraft und die Kraft des Federelementes 133 in mechanischer Parallelschaltung.
  • 4 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung für eine Druckversorgung des Hydraulikanschlusses 126. In einer Arbeitsdruckleitung 140 steht ein Arbeitsdruck zur Verfügung, welcher beispielsweise durch eine von einer Antriebsmaschine angetriebenen Pumpe, die ein Hydraulikfluid aus einem Tank in die Arbeitsdruckleitung fördert, bereitgestellt wird. In einer Versorgungsdruckleitung 141 wird ein (konstanter), niedriger Versorgungsdruck bereitgestellt. Die Versorgungsdruckleitung 141 ist mit einem Eingang eines Magnetventils 142 verbunden.
  • Nach Maßgabe eines elektrischen Signals 143 erzeugt das Magnetventil 142 einen Steuerdruck, welcher in einer Steuerdruckleitung 144 den Ausgang des Magnetventils 142 bildet. Der Steuerdruck ist nach Maßgabe des elektrischen Signals 143 in einem vorgegebenen Intervall veränderbar.
  • Einem Regelschieber 145 werden als Eingang die Arbeitsdruckleitung 140 sowie die Steuerdruckleitung 144 zugeführt. Der Regelschieber 145 verarbeitet in an sich bekannter Weise den Arbeitsdruck und den Steuerdruck zu einem Verbraucherdruck, welcher (ggf. unter Rückführung zum Regelschieber 145) über eine Verbraucherdruckleitung 146 dem Hydraulikanschluss 126 zugeführt wird. Mittels des in 4 dargestellten Hydraulikkreislaufes kann ein von einer Regeleinrichtung vorgegebenes elektrisches Signal in ein proportionales Hydraulikdrucksignal transformiert werden. Alternative Ausgestaltungen einer geeigneten Bereitstellung des Hydraulikdruckes sind beispielsweise aus der DE 197 35 820 A1 oder vergleichbaren Druckschriften der IPC-Klasse F16H061-06 bekannt.
  • 5 zeigt den Verlauf eines Reibkoeffizienten eines Traktionsmediums mit der Angabe des Reibkoeffizienten 152 über der Anpress- oder Normalkraft 153 zwischen den Torusscheiben 11, 16 bzw. 17, 12 und dem zugeordneten Roller 13 bzw. 15. Unterhalb einer kritischen Anpresskraft 150 ("Glasübergang") fällt die Reibkennlinie 151 rasch zu kleinen Werten ab, während oberhalb der kritischen Anpresskraft große Reibkoeffizienten bei annähernd konstantem Niveau vorliegen.
  • Zur Auslegung der Arbeitspunkte und Dimensionierung der Federelemente 132, 133 sind sog. „Traction maps" für die einzelnen Traktionsmedien bekannt, vgl. bspw.:
    S. Aihara, S. Natsumeda, H. Achiha: EHL Traction in traction drives with high contact pressure. Research and development Center, NSK Ltd., l-5-50 Kugenuma-Shinmei, Fujisawa, Kanagawa, Japan.
  • Die in 5 dargestellte Reibkennlinie ist hinsichtlich der Betriebsbedingungen veränderlich. Insbesondere die kritische Anpresskraft 150 ist von Betriebsparametern, beispielsweise der Umfangsgeschwindigkeit der Traktionskörper, Schwankungsgrößen der Betriebsbedingungen, einem Motorstart oder der Temperatur des Traktionsmediums, abhängig. Herkömmliche Auslegungsverfahren ermitteln die kritische Anpresskraft 150 für alle oder eine Mehrzahl der möglichen Betriebsbedingungen. Die tatsächliche Auslegung erfolgt unter dem Zuschlag einer Sicherheit zu der so ermittelten kritischen Anpresskraft 150. Abweichend hiervon wird erfindungsgemäß die kritische Anpresskraft 150 ohne oder mit verringertem Sicherheitsaufschlag und/oder lediglich in optimierten Betriebsbereichen ermittelt und die Grundanpressung durch das Federelement 130, 134 derart ausgelegt, dass allenfalls in ausgewählten Betriebszuständen die kritische Anpresskraft durch das Federelement 133, 134 bereitgestellt ist. Eine in weiteren Betriebszuständen notwendige weitere Anpresskraft infolge einer Verschiebung der kritischen Anpresskraft 150 wird durch das Hydrauliksystem bereitgestellt.
  • Vorzugsweise beträgt die vom potentiellen Energiespeicher zur Verfügung gestellte Anpresskraft 700 N/mm2, 1500 N/mm2 oder 1800 N/mm2, wonach eine Auslegung des Federelements 132, 133 erfolgt. Hierbei beträgt die maximale Anpresskraft bis ca. 4000 N/mm2.

Claims (7)

  1. Wechselgetriebe, bei dem im Kraftfluss zwischen einer Eingangswelle (5) und einer Ausgangswelle (6) ein stufenloses Toroidgetriebe angeordnet ist, welches über mindestens a) eine Antriebstorusscheibe (11, 12), b) eine Abtriebstorusscheibe (16, 17), c) einen zwischen Antriebs- und Abtriebstorusscheibe (11, 12; 16, 17) unter einer Anpresskraft eingespannten Roller (13, 15) verfügt, mittels dessen eine Übertragung eines Antriebsmomentes zwischen Antriebs- und Abtriebstorusscheibe (11, 12; 16, 17) mit stufenlos veränderbarer Übersetzung erfolgt, wobei d) sich eine erste Torusscheibe (Antriebstorusscheibe 11, 12 bzw. Abtriebstorusscheibe 16, 17) gegenüber einem benachbarten Bauteil abstützt, e) eine zweite Torusscheibe (Abtriebstorusscheibe 16, 17 bzw. Antriebstorusscheibe 11, 12) axial verschieblich gegenüber einem benachbarten Bauteil gelagert ist und f) die zweite Torusscheibe (16, 17 bzw. 11, 12) zumindest in Teilbetriebsbereichen des Wechselgetriebes zur Aufbringung der Anpresskraft – zum einen mit einem potentiellen Energiespeicher und – zum anderen mit einem druckmittelbetätigten Kraftgeber beaufschlagt ist, g) die Anpresskraft des potentiellen Energiespeichers weniger als 4% der während der Übertragung eines Antriebsmomentes maximal wirkenden Anpresskraft beträgt.
  2. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der potentielle Energiespeicher mit einer (Druck-)Feder (132, 133) gebildet ist.
  3. Wechselgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der potentielle Energiespeicher (Feder 132) und der druckmittelbetätigte Kraftgeber in Parallelschaltung zueinander angeordnet sind.
  4. Wechselgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der potentielle Energiespeicher (Feder 133) und der druckmittelbetätigte Kraftgeber in Reihenschaltung zueinander angeordnet sind.
  5. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der druckmittelbetätigten Kraftgeber mit einem hydraulischen System ausgebildet ist.
  6. Wechselgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische System neben der Gewährleistung der Anpresskraft mindestens eine weitere Funktion erfüllt.
  7. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der druckmittelbetätigte Kraftgeber in zeitlicher Umgebung des Startvorganges eines Antriebsaggregates oder einer Betätigung des Wechselgetriebes automatisiert betätigt wird.
DE2002133090 2002-07-19 2002-07-19 Wechselgetriebe mit einem stufenlosen Toroidgetriebe Withdrawn DE10233090A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002133090 DE10233090A1 (de) 2002-07-19 2002-07-19 Wechselgetriebe mit einem stufenlosen Toroidgetriebe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002133090 DE10233090A1 (de) 2002-07-19 2002-07-19 Wechselgetriebe mit einem stufenlosen Toroidgetriebe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10233090A1 true DE10233090A1 (de) 2004-01-29

Family

ID=29796489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2002133090 Withdrawn DE10233090A1 (de) 2002-07-19 2002-07-19 Wechselgetriebe mit einem stufenlosen Toroidgetriebe

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10233090A1 (de)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2853028A1 (de) * 1978-12-08 1980-06-12 Piv Antrieb Reimers Kg Werner Stufenlos einstellbares kegelscheiben-umschlingungsgetriebe
DE69702132T2 (de) * 1996-04-19 2000-11-09 Torotrak (Development) Ltd., Leyland Steuersystem für ein stufenloses getriebe
DE20022453U1 (de) * 2000-03-01 2001-09-06 Karl Mayer Textilmaschinenfabrik Gmbh, 63179 Obertshausen Kettenwirkmaschine mit einem Gestell zur Kettbaumlagerung
DE10021912A1 (de) * 2000-05-05 2001-11-08 Daimler Chrysler Ag Stufenloses Fahrzeuggetriebe
DE10030779A1 (de) * 2000-06-29 2002-01-10 Laufer Ernst Antrieb mit zwei Treibscheiben für Aufzüge
DE10040126A1 (de) * 2000-08-17 2002-02-28 Daimler Chrysler Ag Getriebe mit einem Toroidvariator
US20020049114A1 (en) * 2000-10-23 2002-04-25 Nsk Ltd Toroidal-type continuously variable transmission
DE10125817A1 (de) * 2001-05-26 2002-11-28 Daimler Chrysler Ag Wechselgetriebe-Anordnung mit einem stufenlosen Toroidgetriebe, einem Planetenräder-Summengetriebe und einem Planetenräder-Umkehrgetriebe
DE10132674A1 (de) * 2001-07-05 2003-01-16 Daimler Chrysler Ag Wechselgetriebe-Anordnung mit einem stufenlosen Toroidgetriebe und einem Summengetriebe der Planetenräder-Bauart
DE10202754A1 (de) * 2002-01-25 2003-02-13 Daimler Chrysler Ag Leistungsverzweigtes Umschlingungsgertiebe mit mehreren Fahrbereichen

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2853028A1 (de) * 1978-12-08 1980-06-12 Piv Antrieb Reimers Kg Werner Stufenlos einstellbares kegelscheiben-umschlingungsgetriebe
DE69702132T2 (de) * 1996-04-19 2000-11-09 Torotrak (Development) Ltd., Leyland Steuersystem für ein stufenloses getriebe
DE20022453U1 (de) * 2000-03-01 2001-09-06 Karl Mayer Textilmaschinenfabrik Gmbh, 63179 Obertshausen Kettenwirkmaschine mit einem Gestell zur Kettbaumlagerung
DE10021912A1 (de) * 2000-05-05 2001-11-08 Daimler Chrysler Ag Stufenloses Fahrzeuggetriebe
DE10030779A1 (de) * 2000-06-29 2002-01-10 Laufer Ernst Antrieb mit zwei Treibscheiben für Aufzüge
DE10040126A1 (de) * 2000-08-17 2002-02-28 Daimler Chrysler Ag Getriebe mit einem Toroidvariator
US20020049114A1 (en) * 2000-10-23 2002-04-25 Nsk Ltd Toroidal-type continuously variable transmission
DE10125817A1 (de) * 2001-05-26 2002-11-28 Daimler Chrysler Ag Wechselgetriebe-Anordnung mit einem stufenlosen Toroidgetriebe, einem Planetenräder-Summengetriebe und einem Planetenräder-Umkehrgetriebe
DE10132674A1 (de) * 2001-07-05 2003-01-16 Daimler Chrysler Ag Wechselgetriebe-Anordnung mit einem stufenlosen Toroidgetriebe und einem Summengetriebe der Planetenräder-Bauart
DE10202754A1 (de) * 2002-01-25 2003-02-13 Daimler Chrysler Ag Leistungsverzweigtes Umschlingungsgertiebe mit mehreren Fahrbereichen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3521932C2 (de) Zahnräderwechselgetriebe
DE19703241C2 (de) Kupplungsanordnung mit einem Planetengetriebe
DE102005019265B4 (de) Stufenloses Riemengetriebe
DE2029515C3 (de) Antriebsblock für Kraftfahrzeuge
DE10257884B4 (de) Kraftübertragungseinrichtung
DE3900075C2 (de)
AT510922B1 (de) Getriebeanordnung zur variablen drehmomentverteilung
DE3001784A1 (de) Stufenlose kraftuebertragung fuer fahrzeuge
DE10132334A1 (de) Planetenräderwerk für einen Traktionsantrieb mit einem über Zahnräder hergestellten, neutralen Zustand
DE2937470A1 (de) Zahnradlager fuer automatische getriebe
DE1630426A1 (de) Differentialsvorrichtung
EP1781969A2 (de) Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, verfahren zu dessen herstellung sowie fahrzeug mit einem derartigen getriebe
DE4321588C2 (de) Stufenloses Reibrollengetriebe
DE2239871C3 (de) Steuerpumpenantrieb eines hydrodynamisch-mechanischen Getriebes eines Kraftfahrzeuges
DE19961275C2 (de) Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug
DE3906337C2 (de) Trägeranordnung in einem Automatik-Getriebe
DE4222115C2 (de) Getriebeanordnung für Fahrzeuge
DE3813516A1 (de) Getriebeaggregat fuer kraftfahrzeuge
DE68924866T2 (de) Automatisches Vierganggetriebe.
DE10233090A1 (de) Wechselgetriebe mit einem stufenlosen Toroidgetriebe
DE10233091A1 (de) Wechselgetriebe mit einem stufenlosen Toroidgetriebe
DE10037136A1 (de) Getriebe
DE3889848T2 (de) Epizyklische Kraftschaltgetriebeeinheit mit drei Geschwindigkeitsverhältnissen für Traktorgetriebe.
DE3906255A1 (de) Oelkanalanordnung in einem automatik-getriebe
DE10032479A1 (de) Stufenloses Getriebe

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8141 Disposal/no request for examination