DE19960656A1 - Stufenloses Automatgetriebe - Google Patents

Stufenloses Automatgetriebe

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Abstract

Bei einem stufenlosen Automatikgetriebe mit zumindest einer Antriebs- (1) und Abtriebswelle (2), auf welchen eine Mehrzahl aus jeweils zwei Scheibenelementen (6.1 bis 6.4) bestehenden Riemenscheiben (3.1, 3.2) zur Aufnahme von wenigstens zwei Riemen (4, 5) angeordnet sind, soll mit der Antriebs- (1) und Abtriebswelle (2) jeweils ein Scheibenelement (6.1) drehfest verbunden sein, wobei die anschließenden übrigen Scheibenelemente (6.2 bis 6.4) axial bewegbar angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein stufenloses Automatgetriebe mit zumindest einer Antriebs- und Abtriebswelle, auf welchen eine Mehrzahl aus jeweils zwei Scheibenelementen bestehenden Riemenscheiben zur Aufnahme von wenigstens zwei Riemen angeordnet sind.
Ein derartiges stufenloses Automatgetriebe ist bspw. in der EP 0 309 427 A1 beschrieben. Dort sitzen auf Antriebs- und auf Abtriebswellen entsprechende Druckzylinder, welche durch Druckbeaufschlagung die Keilriemen bei einem Doppel-Riemen- Antrieb entsprechend stufenlos verstellen. Nachteilig dabei ist, dass eine Mehrzahl von Betätigungszylindern aufwendig vorgesehen sein müssen, um die beiden Riemen stufenlos zu verstellen. Dabei sind sehr hohe seitliche Anpresskräfte notwendig, um die Riemen auf den entsprechenden Riemenscheiben zu verstellen.
Zudem ist nachteilig, dass für jede axial bewegbare Scheibe, insbesondere axial bewegbares Scheibenelement ein zusätzliches Stellglied, insbesondere Betätigungszylinder auf der Welle angeordnet sein muss, was zu Abdichtungsproblemen und insbesondere zu Platzproblemen führt. Zudem ist eine derartige Anordnung äusserst kostspielig und aufwendig herzustellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stufenloses Automatgetriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die genannten Nachteile beseitigt, und welchem stufenlos sehr hohe Drehmomente bevorzugt mit trocken laufenden Riemen übertragen werden können. Weiter soll eine hohe Spreizung, eine Geared-Neutral-Anordnung zum Anfahren sowie ein Rückwärtsgang möglich sein.
Zudem soll ein derartiges Getriebe sehr platzsparend eingebaut und kostengünstig herzustellen sein. Ferner soll ein dynamischer Beschleunigungsvorgang ohne Zugkraftunterbrechung erfolgen.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass mit der Antriebs- und Abtriebswelle jeweils ein Scheibenelement fest verbunden ist, wobei die anschliessenden übrigen Scheibenelemente drehfest aber axial bewegbar angeordnet sind.
Bei der vorliegenden Erfindung lässt sich, insbesondere durch die Anordnung einzelner Scheibenelemente von Riemenscheiben zumindest ein Riemen mittels lediglich nur eines Betätigungselementes stufenlos gegenüber der Riemenscheibe bewegen, um eine stufenlose Drehmomentübertragung ohne Zugkraftunterbrechung zu erzeugen.
Insbesondere bietet diese Lösung Verstellmöglichkeiten bei benachbarten Riemen auf den einzelnen Riemenscheiben, welche mittels einer Verriegelungseinrichtung auch getrennt verstellt werden können. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll auch liegen, dass mehrere Riemenscheiben und Riemen parallel auf Antriebs- und/oder Abtriebswelle vorgesehen werden, so dass eine weitere Aufteilung des Leitungsflusses noch möglich ist.
Dabei können unterschiedlich bestimmbare Leistungsflüsse der beiden Riemenscheiben zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle erzeugt werden, die in entsprechend hier nicht näher beschriebenen Getriebe, Differentiale, Planetengetriebe od. dgl. wieder zusammengeführt werden können.
Hierdurch wird ein stufenloses, insbesondere trocken laufendes Riemengetriebe für vorzugsweise Front-/Quereinbau geschaffen, bei welchem sehr hohe Motordrehmomente in sehr weiten Übersetzungsbereichen zulässig sind.
Von Vorteil ist ferner durch die Verwendung von trockenlaufenden Riemen, wodurch sehr geringe Verluste bei Verzicht auf Hydraulik-Stellglieder auftreten.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemässes stufenloses Automatgetriebe in einer Anfahr- und Rückwärtsgangposition mit anschliessendem Differential;
Fig. 2 eine Draufsicht auf das stufenlose Automatgetriebe in einem ersten Fahrbereich;
Fig. 3 eine Draufsicht auf ein stufenloses Automatgetriebe gemäss den Fig. 1 und 2 in einem anderen Fahrbereich, insbesondere Schnellgang;
Fig. 4 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines stufenlosen Automatgetriebes mit anschliessendem Differential in einer Geared-Neutral- Stellung beim Anfahren vorwärts oder rückwärts;
Fig. 5 eine Draufsicht auf das stufenlose Automatgetriebe gemäss Fig. 4 in einem Hauptfahrbereich;
Fig. 6 eine Draufsicht auf das stufenlose Automatgetriebe gemäss Fig. 4 in einem Schnellgang.
Gemäss Fig. 1 weist ein erfindungsgemässes stufenloses Automatgetriebe R1 zumindest eine Antriebswelle 1 und eine Abtriebswelle 2 auf. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind Antriebswelle 1 und Abtriebswelle 2 parallel zueinander angeordnet. Auf der Antriebswelle 1 und Abtriebswelle 2 sitzen im bevorzugten Aufsführungsbeispiel jeweils zwei Riemenscheiben 3.1 und 3.2, wobei jeweils die ersten beiden auf Antriebswelle 1 und Abtriebswelle 2 angeordneten Riemenscheiben 3.1 miteinander über einen Riemen 4 und die zweiten beiden Riemenscheiben 3.2 mit einem Riemen 5 miteinander in Verbindung stehen.
Dabei sind die einzelnen Riemenscheiben 3.1, 3.2 vorzugsweise in einzelne Scheibenelemente 6.1 bis 6.4 unterteilt, wobei die Riemenscheibe 3.1 aus den gegenüber der Antriebswelle 1 fest verbundenen Scheibenelement 6.1 und einer weiteren gegenüber dieser axial auf der Antriebswelle 1 bewegbarem Scheibenelement 6.2 gebildet ist. Die Riemenscheibe 3.2 auf der Antriebswelle 1 besteht aus den beiden Scheibenelementen 6.3, 6.4, welche beide axial bewegbar auf der Antriebswelle 1 gelagert sind. Die Scheibenelemente 6.2 bis 6.4 sind auf der Antriebswelle 1 drehfest aber axial bewegbar angeordnet.
Bevorzugt sind die Scheibenelemente 6.2, 6.3 der beiden benachbarten Riemenscheiben 3.1, 3.2 fest miteinander verbunden, jedoch axial gegenüber der Antriebswelle 1 bewegbar. Dem äussersten Scheibenelement 6.4 ist eine Betätigungseinrichtung 7.1 zugeordnet, die durch entsprechende Druckbeaufschlagung die einzelnen Scheibenelemente 6.2 bis 6.4 gegen das auf der Antriebswelle 1 festgelegte Scheibenelement 6.1 mit Druck beaufschlagt, um durch entsprechendes Verfahren der unterschiedlichen Scheibenelemente 6.2 bis 6.4 unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse der Riemen 4, 5 nach dem CVT-Prinzip zu erzeugen bzw. um die erforderliche Riemenvorspannung zu erzeugen.
Die Riemenscheiben 3.1, 3.2 der Abtriebswelle 2 sind ebenfalls in oben beschriebener Weise in Scheibenelemente 6.1 bis 6.4 unterteilt, wobei die Scheibenelemente 6.1, 6.2 die Riemenscheibe 3.2 und die Scheibenelemente 6.3, 6.4 die Riemenscheibe 3.1 bilden.
Von Bedeutung ist bei der vorliegenden Erfindung ferner, dass zwischen den beiden Riemenscheiben 3.1, 3.2 ein Axiallager 8 angeordnet ist, welches unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten der benachbarten Riemenscheiben 3.1, 3.2 bzw. benachbarter Scheibenelemente 6.2, 6.3 kompensiert bzw. ausgleicht.
Eine weitere Besonderheit der vorliegenden Erfindung ist, dass die einzelnen Scheibenelemente 6.3, 6.4 insbesondere die Riemenscheibe 3.1 der Abtriebswelle 2 axial auf dieser bewegbar und gegenüber der Abtriebswelle 2 drehbar ausgebildet ist und drehstarr mit einer zweiten Antriebswelle 9 verbunden ist.
Ein Drehmoment M1, welches über den Riemen 4 übertragen wird, wird separat über eine Abtriebshülse 9 unabhängig von einem Drehmoment M2 der Abtriebswelle 2 abgeleitet und auf Schaltmuffe 12 einer Schaltvorrichtung 13 übertragen.
Dagegen sitzt die Riemenscheibe 3.2 drehfest auf der Abtriebswelle 2, wobei deren Scheibenelement 6.2 axial bewegbar aber drehfest mit der Antriebswelle 2 in Verbindung steht.
Eine Betätigungseinrichtung 7.2 ist dem Scheibenelement 6.4 der Abtriebswelle 2 zugeordnet und beaufschlagt die einzelnen Scheibenelemente 6.4, 6.3 und 6.2 mit Druck, um die erforderliche Riemenvorspannung zu erzeugen, um ggf. eine Grundeinstellung, Justierung oder Feineinstellung einer Übersetzung, insbesondere der Riemen 4, 5 vorzunehmen bzw. um die unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse der Riemen 4, 5 zu erzeugen.
Von Vorteil bei der vorliegenden Erfindung ist ferner, dass lediglich eine Betätigungseinrichtung 7.1 oder 7.2 der Antriebswelle 1 und/oder der Abtriebswelle 2, insbesondere dem Scheibenelement 6.1 zugeordnet sein muss, um die übrigen Scheibenelemente 6.2 bis 6.4 axial zu bewegen.
Ein Drehmoment M wird über die Antriebswelle 1 eingeleitet und auf die beiden Riemenscheiben 3.1, 3.2 verteilt, wobei eine Verteilung bzw. Leistungsverzweigung der einzelnen Drehmomente M1, M2 auf der Antriebswelle 2, insbesondere auf deren Riemenscheiben 3.2, 3.1 erfolgt.
In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemäss Fig. 2 sind beide Riemen 4, 5 in etwa auf gleicher Höhe der Riemenscheiben 3.1, 3.2 sowohl auf Antriebs- 1, als auch auf Abtriebswelle 2 angeordnet, so dass die Geschwindigkeiten der Riemenscheiben 3.1, 3.2 annähernd gleich sind.
Entscheidend bei der vorliegenden Erfindung ist auch, dass die beiden abgegebenen Drehmomente M1, M2, einerseits von der Abtriebswelle 2 sowie von der Abtriebshülse 9 in ein Differential 10 über eine Schaltvorrichtung 13 eingeleitet, und dort über entsprechende Planetengetriebe zu einem gemeinsamen Abtriebsstrang übertragen werden.
Insbesondere durch die entsprechende Betätigungseinrichtung 7.1 lassen sich die Scheibenelemente 6.2 bis 6.4, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, verfahren, so dass unterschiedliche, stufenlos regelbare Übersetzungen und Übersetzungsverhältnisse eingestellt werden können.
Auf diese Weise lassen sich am Abtriebsstrang die Drehmomente M1, M2 und die Geschwindigkeiten stufenlos und beliebig einstellen.
In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemäss den Fig. 4 bis 6 ist ein stufenloses Automatgetriebe R2 aufgezeigt, bei welchem insbesondere der Antriebswelle 1 eine Verriegelungseinrichtung 11 zugeordnet ist, die insbesondere ein Festlegen der Scheibenelemente 6.2, 6.3 wiederlösbar gewährleistet.
Insbesondere durch das Festlegen der Scheibenelemente 6.2, 6.3 lässt sich eine wählbare Übersetzungsstufe der Riemenscheibe 3.1 und/oder 3.2 einstellen und festlegen.
Nach dem Festlegen von bspw. der Scheibenelemente 6.1, 6.2 gegen axiales Bewegen gegenüber der Antriebswelle 1 in einer gewünschten Übersetzung lässt sich das Scheibenelement 6.4 mittels des Betätigungselementes 7.1 gegenüber dem feststehenden Scheibenelement 6.3 verfahren. Hierdurch lässt sich eine zweite Übersetzungsstufe gegenüber der ersten festgelegten Übersetzungsstufe stufenlos regeln und steuern.
In Fig. 4 sind die Scheibenelemente 6.2 und 6.3 durch die Verriegelungseinrichtung 11 in einer ersten Position axial verriegelt. Der Riemen 4 verbleibt in der dargestellten Position und der Riemen 5 wird mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit aus der dargestellten Anfahrposition (Geared-Neutral) in Pfeilrichtung verstellt.
In Fig. 5 haben die Riemen 4 und 5 die gleiche Stellung und die Verriegelungseinrichtung 11 gibt die Scheiben 6.2 und 6.3 axial frei. Die Riemen werden mit zunehmender Geschwindigkeit parallel in Pfeilrichtung verstellt.
Um die Spreizung des Getriebes weiter zu erhöhen, besteht die in Fig. 6 gezeigte Möglichkeit der Verriegelung der Scheibenelemente 6.2 und 6.3 in einer weiteren Position der Verriegelungseinrichtung 11. Der Riemen 4 verbleibt in der dargestellten Position und der Riemen 5 wird mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit in Pfeilrichtung verstellt.
Positionszahlenliste
1
Antriebswelle
2
Abtriebswelle
3
Riemenscheibe
4
Riemen
5
Riemen
6
Scheibenelement
7
Betätigungsein­ richtung
8
Axiallager
9
Abtriebshülse
10
Differential
11
Verriegelungs­ einrichtung
12
Schaltmuffe
13
Schaltvorrichtung
R1
Automatgetriebe
R2
Automatgetriebe
M Drehmoment
M1
Drehmoment
M2
Drehmoment

Claims (15)

1. Stufenloses Automatgetriebe mit zumindest einer Antriebs- (1) und Abtriebswelle (2), auf welchen eine Mehrzahl aus jeweils zwei Scheibenelementen (6.1 bis 6.4) bestehenden Riemenscheiben (3.1, 3.2) zur Aufnahme von wenigstens zwei Riemen (4, 5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Antriebs- (1) und Abtriebswelle (2) jeweils ein Scheibenelement (6.1) drehfest verbunden ist, wobei die anschliessenden übrigen Scheibenelemente (6.2 bis 6.4) axial bewegbar angeordnet sind.
2. Stufenloses Automatgetriebe mit zumindest einer Antriebs- (1) und Abtriebswelle (2), auf welchen eine Mehrzahl aus jeweils zwei Scheibenelementen (6.1 bis 6.4) bestehenden Riemenscheiben (3.1, 3.2) zur Aufnahme von wenigstens zwei Riemen (4, 5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein axial bewegbares Scheibenelement (6.2, 6.3) gegenüber der Antriebs- (1) und/oder Abtriebswelle (2) in mindestens einer bestimmbaren Lage axial wiederlösbar, insbesondere axial festlegbar ist.
3. Stufenloses Automatgetriebe mit zumindest einer Antriebs- (1) und Abtriebswelle (2), auf welchen eine Mehrzahl aus jeweils zwei Scheibenelementen (6.1 bis 6.4) bestehenden Riemenscheiben (3.1, 3.2) zur Aufnahme von wenigstens zwei Riemen (4, 5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Riemenscheiben (3.1, 3.2) der Abtriebswelle (2) zumindest ein Axiallager (8) angeordnet ist.
4. Stufenloses Automatgetriebe mit zumindest einer Antriebs- (1) und Abtriebswelle (2), auf welchen eine Mehrzahl aus jeweils zwei Scheibenelementen (6.1 bis 6.4) bestehenden Riemenscheiben (3.1, 3.2) zur Aufnahme von wenigstens zwei Riemen (4, 5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Abtriebswelle (2) eine Riemenscheibe (3.1) axial bewegbar und gegenüber der Abtriebswelle (2) drehbar ist, und ggf. die zweite Riemenscheibe (3.2) drehfest und axial bewegbar mit der Abtriebswelle (2) in Verbindung steht.
5. Stufenloses Automatgetriebe mit zumindest einer Antriebs- (1) und Abtriebswelle (2), auf welchen eine Mehrzahl aus jeweils zwei Scheibenelementen (6.1 bis 6.4) bestehenden Riemenscheiben (3.1, 3.2) zur Aufnahme von wenigstens zwei Riemen (4, 5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass den Scheibenelementen (6.4) auf Antriebs- (1) und/oder Abtriebswelle (2) zumindest ein Betätigungselement (7.1, 7.2) zum axialen Verschieben bzw. Vorspannen zugeordnet ist.
6. Stufenloses Automatgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Scheibenelement (6.1) drehfest mit der Antriebswelle (1) verbunden ist, wobei die daran anschliessenden Scheibenelemente (6.2 bis 6.4) axial bewegbar auf der Antriebswelle (1) angeordnet sind und die beiden mittleren Scheibenelemente (6.2, 6.3) benachbarter Riemenscheiben (3.1, 3.2) fest miteinander verbunden sind.
7. Stufenloses Automatgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebswelle (1) und/oder der Abtriebswelle (2) eine Verriegelungseinrichtung (11) zum Festlegen des zumindest einen Scheibenelementes (6.2, 6.3) gegen axiales Bewegen zugeordnet ist.
8. Stufenloses Automatgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (11) die beiden fest miteinander verbundenen Scheibenelemente (6.2, 6.3) benachbarter Riemenscheiben (3.1, 3.2) axial in mindestens einer bestimmten wählbaren Position gegenüber der Antriebswelle (1) wiederlösbar verriegelt.
9. Stufenloses Automatgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Riemen (4) auf der ersten Riemenscheibe (3.1) der Antriebswelle (1) mit einer ersten Riemenscheibe (3.1) der Abtriebswelle (2) und ein zweiter Riemen (5) auf einer zweiter Riemenscheibe (3.2) der Antriebswelle (1) mit einer zweiten Riemenscheibe (3.2) der Abtriebswelle (2) im Eingriff steht.
10. Stufenloses Automatgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Riemenscheibe (3.1) auf der Abtriebswelle (2) axial bewegbar und gegenüber dieser drehbar gelagert ist.
11. Stufenloses Automatgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Riemenscheibe (3.1) der Abtriebswelle (2) aus zwei Scheibenelementen (6.3, 6.4) besteht, wobei die zweite Riemenscheibe (3.2) der Abtriebswelle (2) drehfest mit dieser verbunden ist und ein der Riemenscheibe (3.1) benachbartes Scheibenelement (6.2) axial bewegbar der Abtriebswelle (2) zugeordnet ist.
12. Stufenloses Automatgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden benachbarten Scheibenelementen (6.2 und 6.3) auf der Abtriebswelle (2) der benachbarten Riemenscheiben (3.1, 3.2) das zumindest eine Axiallager (8) zum Ausgleichen unterschiedlicher Geschwindigkeiten angeordnet ist.
13. Stufenloses Automatgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (7.1, 7.2) an das jeweils äusserste Scheibenelement (6.4) von Antriebs- (1) und/oder Abtriebswelle (2) zum axialen Bewegen der Scheibenelemente (6.4 bis 6.2) angreift.
14. Stufenloses Automatgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehmoment (M1) der ersten Riemenscheibe (3.1) der Abtriebswelle (2), unabhängig von dem durch die zweite Riemenscheibe (3.2) auf die Abtriebswelle (2) übertragende Drehmoment (M2) auf ein Differential (10) zum Zusammenführen unterschiedlicher Drehmomente(M1, M2) übertragbar ist.
15. Stufenloses Automatgetriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment (M1) über eine Abtriebshülse (9) auf eine Schaltmuffe (12) oder auf ein erstes Element einer Schaltvorrichtung (13) übertragbar ist.
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