DE19822632A1 - Zugmittelspanneinrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Einrichtung zum Spannen des Zugmittels (5) in einem stufenlosen Zugmittelgetriebe (1) mit einem Variator (2) zum Antrieb von Nebenaggregaten (100) eines Kraftfahrzeuges zeichnet sich durch eine auf einem Kreisbogen bewegbare, drehbar gelagerte, vom Zugmittel (5) umschlungene Rolle (3) aus.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Spannen des Zugmittels in einem stufenlosen Zugmittelgetriebe mit einem Variator zum An­ trieb von Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeuges.

Aus der DE 195 30 615 A1 ist ein stufenloses Getriebe bekannt, das in den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges integriert ist. Bei diesem stufenlosen Getriebe stellt sich die Getriebeübersetzung aufgrund des durch einen Keilriemen bestimmten Gleichgewichtes der Gesamtanpreßkraft an der einen Keilriemenscheibe und der Anpreßkraft an der anderen Keilriemenscheibe ein, wobei die Gesamtanpreßkraft einen drehmomentabhängigen Anteil und einen von wenigstens einem äußere Betriebsparameter abhängigen Anteil aufweist. Die Spannung des Mittels wird durch die beiden Keilriemenscheibenpaare einge­ stellt. Eine zusätzliche Spanneinrichtung für das Zugmittel ist nicht vorgesehen.

Üblicherweise werden die Nebenaggregate eines Kraftfahrzeuges über einen von der Kurbelwelle angetriebenen Keilriemen angetrieben. In aller Regel ist das Übersetzungsverhältnis durch die verschiedenen Keilriemenscheiben fest vorgegeben, so daß die Nebenaggregate mit der Motordrehzahl schwankend angetrieben werden. Die Nebenaggregate sind folglich so auszulegen, daß sie schon bei geringer Motordreh­ zahl (Kurbelwellendrehzahl) ihre notwendige Leistung abgeben und müssen teilweise, um eine Überlast zu vermeiden, bei zu hoher An­ triebsdrehzahl abschaltbar sein. Die Nebenaggregate werden auch dann angetrieben, wenn ihre notwendige oder gewünschte Leistungsabgabe nur gering ist. So liefert beispielsweise die Lichtmaschine bei einer vorgegebenen Motordrehzahl eine vorgegebene Leistung, unabhän­ gig davon, ob keine, wenige oder alle Verbraucher im Kraftfahrzeug eingeschaltet sind. Der Kraftstoffverbrauch ist folglich oftmals höher als notwendig.

Die bedarfsgerechte und von der momentanen Drehzahl des Antriebs­ motors unabhängige Steuerung der Drehzahl der Nebenaggregate eines Kraftfahrzeuges birgt folglich ein großes Potential zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades des Antriebsstranges und damit auch eine Kraftstoffersparnis bei gleicher Fahrleistung in sich. Um dies zu erreichen, ist aus der US 3,981,205 ein stufenloses Zugmittelgetrie­ be bekannt, das über einen ersten Antriebsriemen angetrieben wird. Über einen seinen Wirkdurchmesser verändernden, sich selbst zen­ trierenden Variator wird zunächst die Eingangsdrehzahl des Getriebes verändert. Die Nebenaggregate werden über weitere Zugmittel ange­ trieben, die ebenfalls mit ihren Durchmesser stufenlos verändernden Aktuatoren in Verbindung stehen, die über das erste Zugmittel ange­ trieben werden. Die Spannung der Zugmittel wird ebenfalls nur durch die Riemenscheiben bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Spannen des Zugmittels in einem stufenlosen Zugmittelgetriebe mit einem Variator zum Antrieb von Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeuges zu schaffen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine auf einem Kreisbogen bewegbare, drehbar gelagerte, vom Zugmittel umschlungene Rolle.

Entsprechend der gewünschten Riemenspannung kann die Rolle mehr oder weniger weit verschwenkt werden. Vorzugsweise ist die Rolle an einer schwenkbar gelagerten Kupplungsplatte angeordnet, die mittels einer Feder gegen ein Kupplungsgehäuse vorgespannt ist.

Durch diese Ausbildung erfolgt die Spannung des Zugmittels über die Federkraft. Wenn die Kupplungsplatte arretierbar ist, ist sicherge­ stellt, daß eine Veränderung der Riemenspannung bei einem Anstieg des Drehmomentes, das zu einer der Federkraft entgegenwirkenden Kraft auf die Spannrolle führt, keine Lageveränderung der Spannrolle und damit kein Abfall der Spannung des Zugmittels eintritt, was zu Schlupf und damit einer Wirkungsgradverminderung führen würde.

Wenn die Arretierung mittels eine Magnetkupplung lösbar ist, ist es möglich, bei Ausfall des Variatorantriebes die Spannrolle in ihre Endlage zu führen und dadurch das Zugmittel so stark zu spannen, daß der kleinste Antriebsdurchmesser und damit eine Minimaldrehzahl für die Nebenaggregate eingestellt wird, wodurch diese wirksam vor Überlast geschützt werden.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Spanneinrichtung wird erzielt, wenn die Rolle an einem Ende eines Armes befestigt ist, der im Bereich seines anderen Endes ein Zahnsegment aufweist, das in Eingriff mit dem Ritzel eines Aktuators steht. Dieser Aktuator ist vorzugsweise ein Elektroinotor. Die Einstellung der Riemenspannung kann dann elektromotorisch erfolgen.

Wenn das Ritzel des Aktuators auf einer arretierbaren Welle angeord­ net ist, ist eine Selbsthemmung realisiert, die eine Verstellung der Spannrolle bei einem Drehmomentanstieg verhindert. Auch bei dieser Ausführungsfarm kann die Arretierung der Welle mittels einer Magnet­ kupplung lösbar sein, so daß diese mechanisch, beispielsweise durch Federkraft, einstellbar ist, so daß die Arretierung nicht durch Zuführen zusätzlicher Energie hervorgerufen werden muß, sondern eine Energiezufuhr nur dann notwendig ist, wenn die Zugmittelspannung verändert werden soll, also nur ein kurzzeitiger Energieeinsatz erfolgt.

Wenn der Arm, an dem die Rolle befestigt ist, von der Kraft einer Feder beaufschlagt wird, kann auch hier bei Ausfall der Variator­ steuerung das Spannelement in seine Endlage verschwenkt werden, um durch die entsprechende Krafterhöhung im Zugmittel dann den klein­ sten Durchmesser im Variator einzustellen und die Nebenaggregate mit der Minimaldrehzahl anzutreiben. Vorzugsweise ist die Feder eine Druckfeder.

In Fortbildung der Erfindung können zwei an den gegenüberliegenden Enden eines Armes angeordnete Rollen vorgesehen sein und der Arm zwischen den Rollen ein Zahnsegment aufweisen, das in Eingriff mit dem Ritzel eines Aktuators steht.

Wenn die Rolle des Spannelementes von der anderen Seite des Zug­ mittels umschlungen wird als der Variator kann das Zugmittel auf dieser Seite beispielsweise verzahnt oder als Poly-V-Profil ausge­ bildet werden, wodurch Schlupf an der Rolle und an den Antriebs­ rädern für die Nebenaggregate wirksam vermieden werden kann.

Wenn das Zugmittel im Querschnitt asymmetrisch ausgebildet ist, kann die eine Scheibe des Variators relativ steil gestellt werden, so daß sich in axialer Richtung ein geringer Platzbedarf ergibt, wodurch das Zugmittelgetriebe raumsparend ausgebildet ist.

Vorzugsweise sind zur Beeinflussung der auf das Zugmittel einwirken­ den Anpreßkraft und der Abtriebsdrehzahl des Zugmittelgetriebes zwei unabhängige Einrichtungen vorgesehen.

Durch die von der Drehzahlveränderbarkeit unabhängige Anpreßkraft- Veränderbarkeit des Zugmittelgetriebes stellt das Zugmittel statio­ när und dynamisch immer mit möglichst geringem Schlupf die Drehzahl­ übersetzung von der Kurbelwelle an die Nebenaggregate ein. Wenn das Moment in dieser Richtung wirkt, muß die Zugmittelpressung und Trummkraft durch das Zusammenspiel beider Parameter genau dosiert werden.

Wenn das Moment infolge der Massenträgheit der Nebenaggregate bei starkem Abbremsen des Antriebsstranges des Kraftfahrzeuges in die anderen Richtung fließt, also die Kurbelwelle von den Nebenaggrega­ ten angetrieben werden würde, wirkt ein Freilaufsystem im Variator für eine Entkopplung.

Mit einem stufenlos verstellbaren Zugmittelgetriebe, das mit dem erfindungsgemäßen Spannelement versehen ist, kann die Drehzahl der Antriebsmaschine von der Drehzahl der Nebenaggregate eines Fahr­ zeuges entkoppelt werden. Die Einstellung der Nebenaggregate-Dreh­ zahl erfolgt abhängig vom jeweiligen Bedarf, wobei die Grundstellung aller Nebenaggregate diejenige mit der kleinstmöglichen Drehzahl ist. Diese Stellung ist auch die fail-safe-Position. Bei steigender Leistungsanforderung erfolgt die Verstellung der Drehzahl der Neben­ aggregate in zeitlichen Intervallen, die so ausgelegt werden, daß die Winkelbeschleunigung einen niedrigen Wert behält und somit die mittlere Verstelleistung minimal bleibt. Zur Vermeidung von Riemen­ schlupf erfolgt eine lastmomentabhängige Erhöhung der Anpreßkraft auf den Riemen durch hochdynamische axiale Annäherung der Variator­ scheiben entweder mechanisch selbstregelnd oder elektronisch gere­ gelt mit einem dynamischen Abstandsaktuator (z. B. Piezostack), wobei als Regelgröße die Differenzdrehzahl von Antriebswelle und angetrie­ bener Welle des Nebenaggregats dient. Per Datenschnittstelle kann ein Eingriff in das Drehmoment der Antriebsmaschine vorgesehen werden, um bei einem plötzlichen Beschleunigen (Kick-down) Riemen­ schlupf zu vermeiden. Bei einem Systemdefekt, der mit einer On- Board-Diagnose leicht festgestellt werden kann, wird über die Rück­ stellfedern immer die fail-safe-Position angefahren und der Aktuator verriegelt. Damit die Rückstellfeder in der Spanneinrichtung wirken kann, ist der Verstellantrieb stromlos zu schalten und gegebenen­ falls die elektromagnetische Blockierkupplung zu lösen.

Mit Hilfe einer Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 die schematische Ansicht eines Zugmittelgetriebes;

Fig. 2 die Ansicht der Spannrolle mit ihrer Verstelleinrich­ tung;

Fig. 3 den Schnitt entlang der Linie III-III nach Fig. 2 in vergrößerter Darstellung;

Fig. 4 das Zugmittelgetriebe gemäß Fig. 1 mit einem veränder­ ten Zugmittelverlauf;

Fig. 5 den Schnitt durch den Variator nach Fig. 1 entlang der Linie V-V in vergrößerter Darstellung mit einem im Quer­ schnitt asymmetrischen Zugmittel;

Fig. 6 die vergrößerte Darstellung der Fig. 5 mit einem im Querschnitt symmetrischen Zugmittel;

Fig. 7 den Schnitt durch den Variator entlang der Line VII-VII nach Fig. 4;

Fig. 8 die Teilansicht gemäß Sichtpfeil VIII nach Fig. 7;

Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Zugmittelgetrie­ bes;

Fig. 10 das Zugmittelgetriebe gemäß Fig. 9 mit einer abgewan­ delten Spanneinrichtung;

Fig. 11 das Zugmittelgetriebe gemäß Fig. 10 mit der Spannein­ richtung in ihrer anderen Endlage;

Fig. 12 das Zugmittelgetriebe gemäß Fig. 10 mit einer veränder­ ten Zugmittelführung;

Fig. 13 den Schnitt durch einen Verstellaktuator für die Spann­ einrichtung in schematischer Darstellung;

Fig. 14 die Draufsicht auf ein Voll-CVT-Getriebe in Teildarstel­ lung;

Fig. 15 die Seitenansicht auf das Getriebe gemäß Fig. 14 in schematischer Darstellung;

Fig. 16 eine gegenüber der Fig. 14 abgewandelte Ausführungsform des CVT-Getriebes;

Fig. 17 einen Ausschnitt aus Fig. 14 in vergrößerter Darstel­ lung;

Fig. 18 die schematische Draufsicht auf ein CVT-Getriebe mit veränderter Verstelleinrichtung.

Das in den Figuren schematisch dargestellte Zugmittelgetriebe 1 be­ steht aus dem über die Kurbelwelle 26 angetriebenen Variator 2, dessen wirksamer Durchmesser über den Aktuator 14 verstellbar ist und dem um die Spannrolle 3 und die Antriebsrolle 100 eines Neben­ aggregates, beispielsweise einer Lichtmaschine oder einer Wasser­ pumpe, geführten Zugmittel 5, das vorzugsweise ein Keilriemen ist. Die Spannrolle 3 ist an einer Kupplungsplatte 13 drehbar gelagert, die gegenüber einem stationären Kupplungsgehäuse 7 verschwenkbar ist. Hierzu ist die Kupplungsplatte 13 mit einem Zapfen 32 versehen, der an seinem der Kupplungsplatte 13 abgewandten Ende eine Platte 12 aufweist. Der Zapfen 32 ist durch das Kupplungsgehäuse 12 hindurch­ geführt und wird von einer Magnetspule 9 umgeben. Im Inneren des Kupplungsgehäuses 7 ist zwischen Gehäusewand 7' und der Platte 12 eine Platte 11 vorgesehen, die eine zentrische Bohrung 4 aufweist, durch die der Zapfen 32 hindurchragt. Zwischen der Platte 11 und dem Kupplungsgehäuse 7 sind Druckfedern 8 vorgesehen, die die Platte 11 gegen die Platte 12 pressen und somit den Zapfen 32 bzw. die Kupp­ lungsplatte 13 relativ zum Kupplungsgehäuse z arretieren. Eine Drehfeder 6 ist mit ihrem einen Ende am Kupplungsgehäuse 7 und ihrem anderen Ende an der Kupplungsplatte 13 befestigt. Wird die Magnet­ spule 9 im Inneren des Kupplungsgehäuses 7 bestromt, zieht sie die Platte 11 an und die Arretierung der Kupplungsplatte 13 wird gelöst, so daß diese in Folge der Kraft der Drehfeder 6 zusammen mit der Spannrolle 3 in ihre Endlage verschwenkt wird. Diese Endlage ist in Fig. 1 mit einer unterbrochenen Linie und in Klammern gesetzter Positionsziffern dargestellt.

Ist der Aktuator 14 ausgeschaltet bewirkt die Erhöhung der Zugkraft im Zugmittel 5, daß sich der Variator 2 auf seinen kleinsten Durch­ messer einstellt und somit das Nebenaggregat 100 mit Minimaldrehzahl angetrieben wird. In dieser Endposition für die Spannrolle 3 wird die Magnetkupplung 10 wieder geschlossen und die Kupplungsplatte 13 in ihrer Lage arretiert. Auch eine Erhöhung des Drehmomentes kann nicht zu einer Veränderung der Zugmittelspannung oder Veränderung des Wirkdurchmessers im Variator 2 führen. Zur Erhöhung der Haf­ treibung zwischen den Platten 11 und 12 können nicht näher darge­ stellte Reibbeläge vorgesehen sein.

Wie der Wirkdurchmesser des Variators über den Aktuator 14 einge­ stellt wird, verdeutlichen Fig. 5 und 6. Der Variator 2 besteht aus einem Paar Konusscheiben 18, 19 und kann den Keilriemen 5 stu­ fenlos zwischen einem minimalem und maximalem Laufdurchmesser da­ durch führen, daß der axiale Abstand zwischen den beiden Konusschei­ ben 18, 19 durch den Aktuator 14 einstellbar ist. Hierzu sind die Konusscheiben 18, 19 und der mit der Kurbelwelle 26 verbundene Zapfen 23 über eine Nabenverzahnung 24 miteinander im Eingriff. Hierdurch ist die Übertragung des Drehmomentes von der Kurbelwelle 26 auf die beiden Konusscheiben 18, 19 sichergestellt. Beide Schei­ ben 18, 19 sind auf der Nabenverzahnung 24 schwimmend gelagert. Die Konusscheiben 18, 19 laufen radial innen rohrförmig zu und bilden jeweils den Sitz eines Lagers 25, 25a. Über einen Sprengring 33 ist das Lager 25a auf dem rohrförmigen Ansatz 18' der Konusscheibe 18 fixiert. Die Konusscheibe 18 steht mit dem Hebel 16 und die Konus­ scheibe 19 steht mit dem Hebel 15 in Verbindung, zwischen denen ein Steilgewinde 22 ausgebildet ist. Der Hebel 16 ist in seiner Lage fixiert. Eine Verdrehung des Hebels 15 bewirkt eine axiale Verschie­ bung der Lager 25, 25a zueinander, wodurch der axiale Abstand der Konusscheiben 18, 19 verändert wird. Das Steilgewinde 22 sorgt dafür, daß durch einen relativ kleinen Verdrehwinkel (beispielsweise 45°) der gesamte axiale Weg der Scheiben 18, 19 erreicht wird. Das Lager 25a überträgt die axiale Verstellkraft auf die Konusscheibe 18, das Lager 25 überträgt die Verstellkraft auf die Abstützung 21 und über die Feder 20 auf die Konusscheibe 19.

In der Fig. 6 ist der Keilriemen 5 in minimaler Wirkdurchmesser­ stellung des Variators 2 gezeigt. Der maximale Durchmesser wird durch die punktierte Darstellung des Riemens mit eingeklammerter Positionsziffer angedeutet. Die Feder 20 ist optional vorgesehen, damit die beiden Konusscheiben 18, 19 immer durch eine Grundkraft vorgespannt sind.

Sofern das Steilgewinde 22 nicht verstellt werden soll, um die Übersetzung konstant zu lassen, aber trotzdem die Scheibenanpreß­ kraft auf den Riemen 5 variiert werden muß, kann an einer beliebigen Position zwischen den Lagern 25, 25a ein Piezoringelement - hier nicht dargestellt - vorgesehen werden, dessen Hub im Bereich von einem Millimeter ausreicht, um mit sehr guter Dynamik eine Änderung der Anpreßkraft auf den Riemen 5 vorzunehmen.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Riemen 5 im Querschnitt asymmetrisch ausgebildet, wodurch die Konusscheibe 18 steiler gestellt werden kann und somit der Bauraum des Getriebes in axialer Richtung minimiert ist.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Zugmittelgetriebe 1 erfolgt die Verstellung der Riemenspannung analog zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel. Der Riemen 5 ist über Umlenkrollen 17, 17a so geführt, daß die Spannrolle 3 und die Antriebsrolle 100 des Neben­ aggregates sowie die Umlenkrollen 17, 17a von der anderen Seite des Riemens 5 umschlungen werden als der Variator 2. Durch diese Riemen­ führung wird nur der Variator 2 von der Keilform des Riemens 5 erfaßt während die übrige Umschlingung der Bauteile durch entspre­ chende Anpassung des Profiles des Riemens 5 schlupffrei erfolgen kann. Hierzu kann eine Verzahnung oder ein Poly-V-Profil vorgesehen sein. Hierdurch wird der Wirkungsgrad des Systemes verbessert.

Fig. 9 zeigt die schematische Darstellung eines Zugmittelgetriebes 1 mit einem passiven Variator 2. Die Spannrolle 3 ist an dem einen Ende eines Armes 35 drehbar gelagert angebracht. Im Bereich des gegenüberliegenden Endes ist der Arm 35 mit einem Zahnsegment 36 versehen, das mit dem Ritzel 41 eines Aktuators 40 kämmt. Über eine Druckfeder 37 ist der Arm 35 vorgespannt. Durch eine Drehung des Ritzels 41 gegen den Uhrzeigersinn schwenkt der Arm 35 unterstützt von der Kraft der Feder 37 in seine entgegengesetzte Endlage, die in gestrichelten Linien mit eingeklammerten Positionsziffern in der Fig. 9 angedeutet ist. Der Arm 35 schwenkt dabei um den Drehpunkt 34. Funktionsvoraussetzung für ein System mit passivem Variator 2 ist, daß das Spannelement in der jeweiligen Position, die mit der gewünschten Übersetzung korrespondiert, ortsfest verriegelbar ist. Dadurch wird die Systemübersetzung bzw. die im Eingriff befindliche Riemenlänge konstant gehalten und nicht durch Lastschwankungen beeinflußt. Der Variator 2 hat nur die Funktion, für den Keilriemen 5 den gewünschten Laufdurchmesser zu ermöglichen, der über das Verschwenken der Spannrolle 3 vorgegeben wird.

Fig. 10 und 11 zeigen eine andere Ausbildung des Spannelementes. An einem Arm 35' ist an den gegenüberliegenden Enden je eine Spann­ rolle 3, 3' schwenkbar gelagert. Mittig zwischen den Spannrollen 3, 3' ist ein Zahnsegment 36' am Arm 35' befestigt, das mit dem Ritzel 41 des Aktuators 40 kämmt. Fig. 10 zeigt das Zugmittelgetriebe mit dem Variator 2 in seiner Stellung mit dem größten Wirkdurchmesser, Fig. 11 in seiner Stellung mit kleinstem Wirkdurchmesser. Durch Drehen des Ritzels 41 gegen den Uhrzeigersinn schwenkt der Arm 35' aus seiner in Fig. 10 dargestellten Stellung in die in Fig. 11 dargestellte Stellung.

Das Ritzel 41 ist im Aktuator 40 auf einer Welle 49 angeordnet, die in den Lagern 47, 48 geführt ist. Über eine Motorwicklung 42 wird die Welle 49 angetrieben. Hinter der Motorwicklung 42 ist eine Scheibe 43 auf der Welle 49 festgeschweißt. Zwischen dem Lager 47 und der Scheibe 43 ist eine Scheibe 44 vorgesehen, die sich gegen Druckfedern 45 an dem Gehäuse 39 eines Elektromagneten abstützt. Die Druckfedern 45 pressen die Scheibe 44 gegen die Scheibe 43 und arretieren damit die Welle 49, so daß eine Drehbewegung des Ritzels 41 ausgeschlossen ist. Wird die Magnetspule 46 bestromt, zieht sie die Platte 44 an und die Kupplung wird gelöst, so daß nach Bestromen der Motorwicklung 42 ein Verschwenken des Armes 35, 35' erfolgen kann. Durch Erhöhung der Riemenspannung reduziert sich nun der Wirkdurchmesser des Variators 2.

Aus Fig. 7 und 8 ist der Aufbau eines passiven Variators 2 er­ sichtlich. Der passive Variator 2 besteht ebenfalls aus den beiden Konusscheiben 18, 19 mit symmetrischem oder asymmetrischem Anstell­ winkel. Ebenfalls ist eine hier nicht näher bezeichnete und zeichne­ risch dargestellte axialbewegliche Nabenverzahnung der Scheiben 18, 19 untereinander zur Übertragung des Drehmomentes vorgesehen. Ein Freilauf 27 verhindert, daß von den Nebenaggregaten 100 kommende Kräfte übertragen werden können. Über die Schraubenfedern 28, 28a, die sich an den Klemmringen 29, 29a abstützen wird eine Anpreßkraft erzeugt, die so hoch ist, daß der Riemen 5 zunächst bei minimalem Lastmoment nicht schlupft. Mit dieser Anordnung wird eine Kennlinie erzeugt, die bei außenlaufendem Riemen 5 niedrigere Anpreßkräfte als mit innenlaufendem Riemen 5 erzeugen. Die Federn 28, 28a können auch aus aufeinander abgestimmten Federpaketen bestehen, die für eine stufige Kennlinie sorgen. Wenn man eine Kennlinie benötigt, die bei außenlaufendem Riemen 5 höhere Anpreßkräfte als mit innenlaufendem Riemen 5 erzeugt, ist eine von nur einer Seite wirkende Tellerfeder mit degressiver Kennlinie vorzusehen. Diese kann auf die Konusschei­ be 18 oder die Konusscheibe 19 drücken.

Zusätzlich ist es notwendig, ein Element vorzusehen, daß bei dynami­ schen Lastschwankungen die Anpreßkraft erhöht, um Schlupf zu ver­ meiden. Dazu befinden sich zwischen dem Zapfen 23 der antreibenden Kurbelwelle 26 und der Scheibenverzahnung Kulissen 31, 31a mit in ihnen laufenden Kulissenrollen 30, die einem eingängigen Steilgewin­ de ähnlich sind. Mit der Geometrie der Kulissen 31, 31a ist es möglich, das Übertragungsverhalten Lastmoment zu Anpreßkraft zu beeinflussen.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades kann auch bei der zuvor beschriebe­ nen Ausführungsform des Getriebes der Riemen 5 so geführt werden, daß seine als Keil ausgebildete Seite nur mit dem Aktuator 2 in Verbindung kommt während die Spannrollen 3, 3' und die Antriebs­ rollen 100 der Nebenaggregate von der anderen Seite des Riemens 5 umschlungen werden, so daß durch eine geeignete Ausbildung eine schlupffreie Umschlingungsführung möglich ist.

Fig. 14 und 15 zeigen eine Verknüpfung des Spannelementes mit einem CVT-Breitkeilriemengetriebe, wie es beispielsweise aus der Fahrzeugantriebstechnik bekannt ist. Das Getriebegehäuse nimmt die Getriebeeinzelteile auf und hat die Hauptfunktion, die Achsen 23 und 52 des Primärscheibenpaares 18, 19 und Sekundärscheibenpaares 53, 54 zu führen. Die Befestigung des Gehäuses 58 garantiert einerseits eine Drehdurchführung für die Achse 23 und eine Anbringung eines Befestigungselementes 55. Im Befestigungselement 55 ist eine Feder, mit der der Riemen 5 vorgespannt wird.

Die innere Primärscheibe 19 wird axial ortsfest auf der Scheibenach­ se 23 geführt, die mit der Kurbelwelle 26 verbunden ist. Eine Hülse 23a verbindet die innere Primärscheibe 19 mit der äußeren Primär­ scheibe 18, damit beide Scheiben 18, 19 ohne Drehwinkelversatz den Keilriemen 59 führen können. Die äußere Primärscheibe 18 stützt sich über eine Grundlastfeder 56 axial an der Scheibenachse 23 (Zapfen) ab, um so immer eine Grundanpressung auf den Keilriemen 59 zu erzeu­ gen. Die äußere Primärscheibe 19 ist axial verschiebbar über eine Kulisse mit der Kurbelwelle 26 in Eingriff (vgl. Fig. 7) damit der Riemen 59 bei dynamischen Lastschwankungen nicht schlupfen kann.

Das Sekundärscheibenpaar 53, 54 wird vom Keilriemen 59 angetrieben und überträgt das Drehmoment über eine axial schwimmende Nabenver­ zahnung auf die Scheibenachse 52, die wiederum über den Freilauf 51 das Moment in einer Drehrichtung an die Abtriebsrolle 57 überträgt. Die Abtriebsrolle 57 ist mit einem der üblichen Zugmittel 5 in Eingriff, welches die Nebenaggregate 100 antreibt.

Die Aufgabe der Übersetzungsänderung und somit des im Primärschei­ benpaar 18, 19 erzwungenen Riemenlaufdurchmessers erfüllt ein Aktua­ tor 14, der die motorzugewandte Sekundärscheibe 53 axial verschiebt. Dabei ist wiederum die motorabgewandte Sekundärscheibe 54 über eine hier nicht näher dargestellte Hülse mit der motorzugewandten Sekun­ därscheibe 53 verbunden, damit beide Scheiben 53, 54 ohne Drehwin­ kelversatz den Keilriemen 59 führen können. Die Sekundärscheibe 53 muß dabei auf der Achse 52 ortsfest geführt werden, damit korrespon­ dierend zur Bewegung der Primärscheiben 18, 19 der Keilriemen 59 immer rechtwinklig zu den Achsen 23, 52 läuft.

Fig. 17 zeigt den Aktuatoreingriff auf die motorzugewandte Sekun­ därscheibe. Die axial zu bewegende Sekundärscheibe 53 ist zur Dreh­ momentübertragung über die Nabenverzahnung 24 mit der axialfesten Sekundärscheibe 54 verbunden. Die Schrägen des Primärkeiles 62 und des Sekundärkeiles 63 liegen über einen nicht selbsthemmenden Winkel aufeinander, wobei die Lager 54, 55 zur Drehentkopplung angeordnet sind. Am Primärkeil 62 ist ein Zahnsegment 61 angebracht, dessen Winkelstellung mittels des Zahnrades 60 verändert werden kann. Dadurch ergibt sich eine axiale Bewegung der Scheibe 53. Die Drehung des Zahnrades 60 erfolgt über den Aktuator 14, der als Elektromotor mit Bremseinrichtung ausgebildet sein kann, wie bereits vorstehend erläutert wurde. Zur Reduzierung des Bauraumes kann das CVT-Getrie­ be auch mit einem im Querschnitt asymmetrischen Riemen 59 betrieben werden, wodurch es möglich ist, die motorabgewandten Konusscheiben 18, 54 steiler zu stellen, so daß sich ein - wie aus Fig. 16 her­ vorgeht - geringerer axialer Bauraum ergibt. Dabei bietet es sich ideal an, auf den Achsen 23, 52 die beiden Scheiben 18, 54 mit dem steilen Winkel jeweils als die axiale ortsfeste Scheibe vorzusehen und die Scheiben 19, 53 mit der Andruckfeder 56' bzw. dem Aktuator­ eingriff 61, 62, 63 vorzusehen.

Wie Fig. 18 zeigt, kann für die Verstellung der Scheiben 18, 19; 53, 54 ein von einem Motor 71 angetriebener Drehbalken 70 vorgesehen sein. Dieser verbindet die Scheibe 18 auf der antreibenden Achse 23 mit der Scheibe 53 auf der abtreibenden Achse 52. Bei Drehung des Motors 71 erfolgt folglich eine gleichzeitige Positionsänderung der Scheiben 18 und 53. Dadurch wird die Abtriebsdrehzahl für die Rolle 57 in Abhängigkeit von der Kurbelwellendrehzahl eingestellt. Bei dieser Variante können Andruckfedern und momentabhängige Kullissen­ verstellung entfallen.

Mit dem vorstehend beschriebenen stufenlosen Zugmittelgetriebe 1, dessen Eingang mit der Kurbelwelle eines Antriebsmotors in Verbin­ dung steht und dem erfindungsgemäßen Spannelement sowie einer (hier nicht gezeigten) elektronischen Steuerung mit verschiedenen Regel-, Speicher- und Auswerteeinheiten läßt sich ein Verfahren zum geregel­ ten Antreiben von mehreren Nebenaggregaten (Lichtmaschine, Klimakom­ pressor, Wasserpumpe, . . .) mit folgenden Schritten ausführen:

• - Festlegung der Mindestrehzahl jedes einzelnen Nebenaggregates und Speicherung in der Steuerung;
• - Ermittlung des Drehzahl-Leistung-Diagrammes (Kennfeld) für jedes Nebenaggregat und Speichern in der Steuerung;
• - Festlegung einer Hierarchie innerhalb der mehreren Nebenaggre­ gate;
• - Antrieb aller Nebenaggregate in der Grundstellung mit der höch­ sten Mindestdrehzahl;
• - Erhöhung der Antriebsdrehzahl bei steigender Leistungsanforde­ rung für ein Nebenaggregat auf die zur angeforderten Leistung korrespondierende Drehzahl;
• - für den Fall sinkender Leistungsanforderung für ein Nebenaggre­ gat Prüfung, ob es sich um das aktuell hierarchisch höchste handelt und bejahendenfalls Reduzierung der Antriebsdrehzahl auf die angeforderte Leistung oder die Grundstellung;
• - Ermittlung des aktuellen Lastmomentes jedes Nebenaggregates und
• - Anpassen der Anpreßkraft des Riemens 5 durch axiale Verschie­ bung der Variatorscheiben 18, 19 an das höchste aktuelle Last­ moment.

Die Antriebsdrehzahl kann bei steigender Leistungsanforderung in Intervallen erhöht werden. Mittels der elektronischen Steuerung kann das Drehmoment des Antriebsmotors beeinflußt werden, um bei plötzli­ cher Vollast einen Schlupf des Riemens 5 zu vermeiden.

Bezugszeichenliste

1

Zugmittelgetriebe

2

Variator

3

Spannrolle

3

' Spannrolle

4

Bohrung

5

Zugmittel/­ Keilriemen/Riemen

6

Feder/Drehfeder

7

Kupplungsgehäuse

7

' Gehäusewand

8

Druckfeder

9

Magnetspule

10

Magnetkupplung

11

Platte

12

Platte

13

Kupplungsplatte

14

Aktuator

15

Hebel

16

Hebel

17

Umlenkrolle

17

a Umlenkrolle

18

Konusscheibe/Scheibe/Pri­ märscheibe

18

' rohrförmiger Ansatz

19

Konusscheibe/Scheibe/Pri­ märscheibe

20

Feder/Federelement

21

Abstützung

22

Gewinde/Steilgewinde

23

Zapfen

24

Verzahnung

25

Lager

25

a Lager

26

Kurbelwelle

27

Freilauf

28

Feder

28

a Feder

29

Klemmring

29

a Klemmring

30

Kulissenrolle

31

Kulisse

31

a Kulisse

32

Zapfen

33

Sprengring

34

Drehpunkt

35

Arm

35

' Arm

36

Zahnsegment

36

' Zahnsegment

37

Feder

39

Gehäuse

40

Aktuator

41

Ritzel/Antriebsritzel

42

Motorwicklung

43

Scheibe

44

Scheibe

45

Druckfeder/Feder

46

Magnetwicklung

47

Lager/Lagerstelle

48

Lager/Lagerstelle

49

Welle/Ritzelwelle

50

CVT-Getriebe

51

Freilauf

52

Achse

53

Konusscheibe/Sekundär­ scheibe

54

Konusscheibe/Sekundär­ scheibe

55

Befestigung

56

Feder/Druckfeder

56

' Feder/Druckfeder

57

Abtriebsrolle

58

Getriebegehäuse

59

Riemen

60

Zahnrad

61

Zahnsegment

62

Primärteil

63

Sekundärteil

64

Lager

65

Lager

70

Drehbalken

71

Motor/Aktuator

100

Nebenaggregat

Claims (14)

1. Einrichtung zum Spannen des Zugmittels (5) in einem stufenlosen Zugmittelgetriebe (1) mit einem Variator (2) zum Antrieb von Nebenaggregaten (100) eines Kraftfahrzeuges, gekennzeichnet durch eine auf einem Kreisbogen bewegbare, drehbar gelagerte vom Zugmittel (5) umschlungene Rolle (3).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (3) an einer schwenkbar gelagerten Kupplungsplatte (13) angeordnet ist, die mittels einer Feder (6) gegen ein Kupp­ lungsgehäuse (7) vorgespannt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsplatte (13) arretierbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierung mittels einer Magnetkupplung (10) lösbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (3) an einem Ende eines Armes (35) befestigt ist, der im Bereich seines anderen Endes ein Zahnsegment (36) aufweist, das in Eingriff mit dem Ritzel (41) eines Aktuators (40) steht.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei an den gegenüberliegenden Enden eines Armes (35') angeordnete Rollen (3, 3') vorgesehen sind und der Arm (35') zwischen den Rollen (3, 3') ein Zahnsegment (36') aufweist, das in Eingriff mit dem Ritzel (41) eines Aktuators (40) steht.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (40) ein Elektromotor ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (41) auf einer arretierbaren Welle (49) angeordnet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierung der Welle (49) mittels einer Magnetkupplung lösbar ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (35, 35') von der Kraft einer Feder (37) beaufschlagt ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (37) eine Druckfeder ist.

12. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (3, 3') von der anderen Seite des Zugmittels (5) umschlungen wird als der Va­ riator (2).

13. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü­ chen, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel (5) im Quer­ schnitt asymmetrisch ausgebildet ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der auf das Zugmittel (5) einwirkenden Anpreß­ kraft und der Abtriebsdrehzahl des Zugmittelgetriebes (1) zwei unabhängige Einrichtungen vorgesehen sind.