DE4215925A1 - Stufenlos veraenderbares getriebe mit doppelt wirkendem servomotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein stufenlos veränder­ bares Getriebe mit einer primären verändlichen Riemenscheibe und einer sekundären veränderlichen Riemenscheibe zum Steu­ ern des Übertragungsverhältnisses zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle. Insbesondere befaßt sich die vorliegende Er­ findung mit einem doppelt wirkendem Servomotor für die se­ kundäre veränderliche Riemenscheibe eines stufenlos verän­ derbaren Getriebes, welcher größere Spannkräfte bei niedri­ geren Übertragungsverhältnissen liefert.

Ein stufenlos veränderbares Getriebe (CVT) verwendet zwei verstellbare bzw. veränderliche Riemenscheiben, die auf zwei Wellen angebracht sind, sowie einen endlosen Riemen, um Drehmoment von einer Eingangswelle wie z. B. einer Brenn­ kraftmaschine an ein Ausgangsglied wie z. B. ein Fahrzeug­ treibglied zu übertragen. Jede Riemenscheibe besitzt min­ destens ein Scheibenteil, das axial feststeht, und ein ande­ res Scheibenteil, das relativ zu dem ersten Scheibenteil beweglich ist. Ein flexibler Riemen aus Metall oder elasto­ merem Material verbindet die beiden Riemenscheiben.

Die inneren Stirnseiten der Scheibenteile der Riemenscheiben sind abgeschrägt, so daß eine Bewegung des axial verstellba­ ren Scheibenteiles relativ zu dem feststehenden Scheibenteil den Abstand zwischen den Scheibenteilen und somit den wirk­ samen Riemenscheibendurchmesser verstellt. Die erste bzw. primäre Riemenscheibe ist auf einer primären bzw. Eingangs­ welle angebracht und wird direkt von der Brennkraftmaschine oder von der Brennkraftmaschine über einen Drehmomentwand­ ler, eine Strömungskupplung oder eine Starterkupplung ange­ trieben. Die zweite bzw. sekundäre Riemenscheibe ist auf eine sekundären bzw. Ausgangswelle angebracht, und die se­ kundäre Welle treibt das Treibglied des Fahrzeuges. Das Treibglied kann mit der sekundären Welle durch eine Kupplung verbunden sein. Weitere Einzelheiten bezüglich derartiger stufenlos veränderbarer Getriebe sind beispielsweise der US- A-44 33 594 entnehmbar.

Die primäre und sekundäre Riemenscheibe enthalten jeweils einen Servomotor zum Verstellen der Scheibenteile. Das ver­ stellbare Scheibenteil jeder Riemenscheibe enthält eine ringförmige Kammer, die mit Strömungsmittel beaufschlagbar ist, um das Scheibenteil zu bewegen und somit den wirksamen Riemenscheibendurchmesser zu ändern. Durch Erhöhen des Drucks in der Kammer wird der wirksame Durchmesser der Rie­ menscheibe vergrößert. Wenn Strömungsmittel aus der Kammer abgelassen wird, verringert sich der Durchmesser der Riemen­ scheibe. Der wirksame Durchmesser der primären Riemenscheibe ändert sich in einer Richtung, wenn sich der wirksame Durch­ messer der zweiten Riemenscheibe in der entgegengesetzten Richtung ändert.

Eine Bewegung des Scheibenteils des primären Servomotors re­ gelt das Übertragungsverhältnis des Getriebes. Die Bewegung des Scheibenteils des sekundären Servormotors regelt die auf den Riemen ausgeübte Spannkraft. Eine ausreichende Spann­ kraft ist erforderlich, um Schäden zu verhindern, die ein Rutschen des Riemens zur Folge haben könnten. Die vorliegen­ de Erfindung befaßt sich in erster Linie damit, eine ausrei­ chende Spannkraft an dem senkundären Servomotor zu erzeugen, um einen Riemenschlupf zu verhindern.

Das Erzeugen einer ausreichenden Spannkraft wird besonders schwierig bei Anwendung großer Drehmomentübertragung. Bei derartigen Anwendungen sind bestimmte Formen herkömmlicher Getriebe nicht geeignet, den notwendigen Bereich von über­ tragungsverhältnissen bzw. eine ausreichende Größe des Ab­ triebsmomentes zu liefern. Beispielsweise kann in einem Kraftfahrzeuggetriebe ein einzelnes Zweischeiben-CVT nicht in der Lage sein, alle vier der folgenden Bedingungen zu erfüllen: (a) Das hohe Drehmoment zu erzeugen, das notwendig oder wünschenswert ist, um das Fahrzeug aus dem Stand in optimaler Weise in Bewegung zu setzen, ohne daß der Riemen auf der sekundären Riemenscheibe rutscht, insbesondere dann, wenn das Fahrzeug an einer steilen Steigung steht oder einen Anhänger ziehen muß; (b) ein ausreichend kleines Übertra­ gungsverhältnis zu liefern, um ein ausreichend großes Start­ moment bereitszustellen, damit das Fahrzeug bei einer prak­ tikablen Maschinendrehzahl sich sehr langsam bewegen kann; (c) ein ausreichend großes Übertragungsverhältnis zu lie­ fern, damit sich das Fahrzeug mit einer großen Geschwindig­ keit wie z. B. auf einer Autobahn bewegen kann; (d) dem unerwünschten Zentrifugalkraftanstieg in den umlaufenden hydraulischen Scheibenteilzylindern entgegenzuwirken, die bei hohen Geschwindigkeiten zu beobachten sind. Diese Fak­ toren werden noch genauer weiter unten beschrieben.

Das Erfordernis eines großen Radmomentes bzw. eines kleinen Übertragungsverhältnisses beim Start wird dadurch kompli­ ziert, daß die Brennkraftmaschine bei niedrigen Maschinen­ drehzahlen ein niedriges Drehmoment liefert. Um das von der Brennkraftmaschine gelieferte Startmoment zu maximieren, muß das Drehmoment der Brennkraftmaschine bei niedrigen Ge­ schwindigkeiten dadurch vervielfacht werden, daß ein her­ kömmlicher Drehmomentwandler zwischen dem Abtriebsglied der Brennkraftmaschine und dem Eingangsglied des CVT eingesetzt wird. Andererseits muß das Übertragungsverhältnis des CVT bei niedrigen Geschwindigkeiten extrem niedrig sein, was dementsprechend die Obergrenze des Schnellgang-Übertragungs­ verhältnisses begrenzt.

Die Verwendung eines Drehmomentwandlers überwindet diese Übertragungsverhältnisprobleme bei kleinem Drehmoment und im Langsamgang, ohne daß ein Kompromiß hinsichtlich des Schnellganges eingegangen werden muß. Der Drehmomentwandler hat keine Vervielfachungswirkung bezüglich des Eingangs­ oder Ausgangsdrehmomentes bei hohen Übertragungsverhältnis­ sen, da der Drehmomentwandler bei hohen Übertragungsverhält­ nissen verriegelt ist. Bei bestimmten Anwendungen ist die Ausgangsleistung des CVT-Getriebes allein nicht ausreichend, um das Fahrzeug in der gewünschten Weise in Gang zu setzen. Unglücklicherweise erhöht die vom Drehmomentwandler erzeugte Drehmomentvervielfachung die zum Verhindern eines Riemen­ schlupfes erforderliche sekundäre Spannkraft.

Das Abtriebsdrehmoment des CVT-Getriebes und der wirksame Durchmesser der primären Riemenscheibe bestimmen somit die zum Verhindern eines Bandschlupfes erforderlichen Spannkraft an der sekundären Riemenscheibe. Beim Anfahren des Fahrzeu­ ges erfordert ein höheres Abtriebsdrehmoment eine höhere Spannkraft. Außerdem ist beim Anfahren des Fahrzeuges der wirksame Durchmesser der primären Riemenscheibe in seiner kleinsten Stellung. Die erforderliche Spannkraft des sekun­ dären Servomotors ist daher beim Anfahren am höchsten. Um die Kraft am sekundären Servomotor zu vergrößern, kann die Fläche der Servomotorkammer oder der Druck des der Kammer zugeführten Strömungsmittels vergrößert werden.

Ein wichtiger Aspekt beim Bemessen des sekundären Servomo­ tors für die bei kleinen Übertragungsverhältnissen erhöhte Spannkraft ist die Auswirkung der Konstruktion auf die Zen­ trifugalkräfte, die von dem mit dem Servomotor umlaufenden Öl erzeugt werden. Die vom Öl erzeugte Zentrifugalkraft ver­ größert sich mit dem Quadrat der Mittelgeschwindigkeit der Riemenscheibe und der vierten Potenz des Riemenscheibenra­ dius. Die von dem Öl auf den Servomotor ausgeübte Zentral­ kraft wirkt in der Weise, daß sie die auf den Riemen ausge­ übte Spannkraft erhöht, und kann bei hohen Winkelgeschwin­ digkeiten der sekundären Riemenscheibe zu große Spannkräfte hervorrufen.

Die herkömmliche Methode, die negativen Auswirkungen der Öl- Zentrifugalkraft möglichst gering zu halten, besteht darin, den Servomotor hinsichtlich seiner Zentrifugalkräfte auszu­ gleichen. Dies wird typischerweise dadurch erreicht, daß eine einzige sekundäre Riemenscheibe mit einem Ausgleichsbe­ hälter neben dem Servomotor verwendet wird, um eine gegen­ wirkende Zentrifugalkraft zu erzeugen. Dieser Behälter kann entweder durch eine Öffnung im Beaufschlagungsservomotor oder von einer externen Quelle aus mit Öl gefüllt gehalten werden. Der Behälter ist typischerweise zur Atmosphäre hin offen und hat lediglich die Wirkung, die Riemen-Spannkraft durch die Zentrifugalkraft des im Behälter befindlichen als zu verringern.

Große sekundäre Kräfte aufgrund der Zentrifugalwirkung rufen nicht nur extrem große Spannkräfte am Riemen hervor, die zur Verringerung des Getriebewirkungsgrades beitragen; diese Kräfte können es vielmehr auch schwierig oder gar unmöglich machen, das erforderliche Riemenspannkraftverhältnis von der primären zur sekundären Riemenscheibe zu erzeugen, das er­ forderlich ist, um ein erwünschtes Übertragungsverhältnis aufrecht zu erhalten. Wenn daher die auf die sekundäre Rie­ menscheibe ausgeübte Kraft groß ist, muß die auf die primäre Riemenscheibe ausgeübte Kraft sehr viel größer sein, um das erforderliche Kraftverhältnis aufrecht zu erhalten.

Eine Vergrößerung der Spannkraft läßt sich durch eine Ver­ größerung des Drucks der hydraulischen Flüssigkeit erhalten. Da die hydraulische Flüssigkeit des sekundären Servomotors durch eine Pumpe unter Druck gesetzt wird, kann die Flüssig­ keit dem Servomotor beim Anfahren mit Serumdruck zugeführt werden, um die erforderliche Spannkraft zu erzeugen. Der Flüssigkeitsdruck kann dann bei höheren Winkelgeschwindig­ keiten geändert werden, insbesondere wenn die Flüssigkeit durch die Zentrifugalkraft sich selbst unter Druck setzt.

Unglücklicherweise ist diese Lösung bei bestimmten Anwen­ dungen nicht praktikabel. Erstens muß die Pumpe unnötig groß ausgelegt werden, um einen Druck ausreichender Größe zu er­ zeugen und dadurch die beim Anfahren erforderliche Spann­ kraft bei einem Servomotorkolben von normalem Durchmesser bereitzustellen. Zweitens ist selbst dann, wenn eine ent­ sprechende Pumpe vorgesehen wird, der Druck, der an den Ser­ vomotor abgegeben werden kann, durch die Druckaufnahmefähig­ keit der Dichtungen der Abtriebswelle begrenzt. Außerdem ist in einem CVT-Getriebe mit einem Drehmomentwandler der Durch­ messer des einzigen sekundären Servomotors, der zur Bereit­ stellung der erforderlichen Beaufschlagungsfläche erforder­ lich ist, so groß, daß Zentrifugalkraftprobleme auftreten.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein CVT-Getriebe ge­ schaffen werden, das in der Lage ist, beim Anfahren ein hohes Abtriebsdrehmoment bereitzustellen, während es gleich­ zeitig die oben beschriebenen Probleme überwindet.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Wenngleich CVT-Getriebe mit einem doppelt wirkenden primären Servomotor im Stand der Technik bekannt sind, benutzt dage­ gen die vorliegende Erfindung einen doppelt wirkenden sekun­ dären Servomotor, um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden.

Das stufenlos veränderbare Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt einen verbesserten sekundären Servomotor, der ausreichende Spannkräfte bei Zuständen hohen Drehmomen­ tes liefert. Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Getriebe sind mehrere Strömungsmittelkammern vorgesehen, die eine Vergrößerung des Flächenbereiches für die Druckbeaufschla­ gung ermöglichen. Strömungskanäle zwischen den Kammern er­ möglichen eine Strömungsverbindung der Kammern, um die Stel­ lung der beweglichen Scheibenteile der veränderlichen Rie­ menscheiben zu steuern.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird ein sekun­ därer Servomotor mit zwei Servoflächenbereichen und einem Ausgleichsraum zwischen den Servoflächenbereichen verwendet. Diese Anordnung ermöglicht die erforderlichen Kraftverhält­ nisse, die notwendig sind, um das CVT-Getriebe ohne einen vollständigen Zentrifugalkraftausgleich des sekundären Ser­ vomotors zu betreiben. Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Druck der primären Riemenscheibe direkt dem Ausgleichs­ raum zugeführt. Wenn der Druck des primären Servomotors grö­ ßer wird, wird dem Ausgleichsraum Strömungsmittel zugeführt, um den Kräften in den beiden Beaufschlagungsbereichen des sekundären Servomotors entgegenzuwirken. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Ausgleichsraum mit einem kon­ stanten Druck beaufschlagt. Ein Ventil steuert die Zufuhr des Strömungsmitteldrucks zu dem Ausgleichsraum, um die se­ kundäre Spannkraft zu verringern.

Somit ist gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein stufenlos veränderbares Getriebe vorgesehen, das die Über­ tragung eines Drehmomentes von einem Drehmomenteingangsglied auf ein Drehmomentausgangsglied ermöglicht. Der Übertra­ gungszug umfaßt eine Eingangs- und Ausgangswelle sowie einen Riementrieb zum Verbinden der Eingangswelle mit der Aus­ gangswelle. Der Riementrieb besteht aus einer ersten verän­ derlichen Riemenscheibe, die mit der Eingangswelle drehbar ist, einer zweiten veränderlichen Riemenscheibe, die mit der Ausgangswelle drehbar ist, und einem endlosen Riemen bzw. endlosen Kette, der bzw. die die beiden Riemenscheiben mit­ einander verbindet.

Jede der beiden Riemenscheiben besitzt ein feststehendes und ein bewegliches Scheibenteil sowie eine Vorspanneinrichtung, die die beiden Scheibenteile jeder Riemenscheibe kontinuier­ lich zusammendrückt. Die Vorspanneinrichtung der zweiten Riemenscheibe umfaßt mehrere Strömungsmittelkammern, die mit einer Druckmittelquelle verbindbar sind. Durch Zufuhr und Abfuhr von Strömungsmitteln zu und aus den Kammern wird eine Relativbewegung zwischen den Scheibenteilen ermöglicht. Das bewegliche Scheibenteil der zweiten Riemenscheibe ist aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung bewegbar, wo­ bei diese Bewegung eine Bewegung aus einer Stellung nächst dem feststehenden Scheibenteil zu einer Stellung entfernt von dem feststehenden Scheibenteil der sekundären Riemen­ scheibe entspricht.

Bei einem Ausführungsbeispiel weisen die erste und dritte Kammer die Druckbeaufschlagungsflächen des sekundären Servo­ motors auf. Die zweite Kammer bildet den Ausgleichsraum. Die zweite Kammer ist mit dem Ausgleichsbehälter verbunden. Die erste Kammer steht mit der Druckmittelquelle über einen Strömungskanal in direkter Strömungsverbindung. Wenn sich das bewegliche Scheibenteil in der ersten Stellung befindet, klaubt ein Strömungskanal eine Strömungsverbindung zwischen der ersten und dritten Kammer. Wenn sich das bewegliche Scheibenteil in der zweiten Stellung befindet, ermöglich derselbe Strömungskanal eine Strömungsverbindung zwischen der zweiten und der dritten Kammer, nicht jedoch zwischen der ersten und der dritten Kammer. Die erste Kammer besitzt eine mit dem feststehenden Scheibenteil einteilige erste In­ nenfläche und eine mit dem beweglichen Scheibenteil eintei­ lige zweite Innenfläche. Eine Translationsbewegung des be­ weglichen Scheibenteiles ändert das zur Verfügung stehende Strömungsmittelvolumen der ersten Kammer durch eine Transla­ tionsbewegung der ersten und zweiten Innenfläche. Die zweite und dritte Kammer haben ebenfalls eine mit dem feststehen­ den Scheibenteil einteilige Innenfläche und eine mit dem beweglichen Scheibenteil einteilige Innenfläche. Eine Trans­ lationsbewegung des beweglichen Scheibenteiles hat dann die Wirkung, daß das zur Verfügung stehende Strömungsmittelvolu­ men sowohl der zweiten wie auch der dritten Kammer durch eine Translationsbewegung jede der Innenflächen geändert wird.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel erlaubt ein zusätzli­ cher Strömungskanal eine direkte Strömungsverbindung zwi­ schen der dritten Kammer und der hydraulischen Druckmittel­ quelle. Wenn sich das bewegliche Scheibenteil in der zweiten Stellung befindet, kann dies die Strömungsverbindung zwi­ schen der dritten Kammer und der hydraulischen Druckmittel­ quelle durch diesen Strömungskanal verhindern. Ein Ventil kann ebenfalls vorgesehen werden, um die Strömung durch diesen Kanal zu steuern.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der primäre Druck direkt der zweiten Kammer oder dem Ausgleichsraum des sekundären Servomotors zugeführt. Im Leerlauf (niedrigstes Übertragungsverhältnis) wird kein Druck dem primären Sevo­ motor zugeführt. Somit gelang kein Druck in den Ausgleichs­ raum, was die maximale Spannkraft auf die sekundäre Riemen­ scheibe ermöglicht. Wenn das Übertragungsverhältnis vergrö­ ßert wird und der Drehmomentwandler verriegelt ist, wird Strömungsmitteldruck (Öldruck) der primären Riemenscheibe zugeführt, um ein Hochschalten des CVT-Getriebes hervorzu­ rufen. Der Druck wird außerdem dem Ausgleichsraum zugeführt, was die sekundäre Spannkraft verringert. Dies hat beim Her­ unterschalten den zusätzlichen Vorteil, daß die sekundäre Spannkraft größer wird, wenn der Primärdruck abfällt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der zweiten Kam­ mer oder dem Ausgleichsraum ein konstanter Druck zugeführt. Dieser konstante Druck wird durch ein Ventil gesteuert. Wenn ein Abfall der sekundären Spannkraft erwünscht ist, wird das Ventil geöffnet, und der Ausgleichsraum wird mit konstantem Druck beaufschlagt. Der Druck im Ausgleichsraum wirkt dem Druck in den beiden anderen Räumen entgegen, wodurch die Spannkraft verringert wird. Der Ausgleichsraum dient ferner als Zentrifugalkraftausgleich.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Er­ findung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein herkömmliches CVT-Ge­ triebe zur Veranschaulichung der Umgebung der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 2, 3 und 4 schematische Schnittansichten durch die Mittelachse des Servomotors für die sekundäre Rie­ menscheibe in den Betriebszuständen des kleinsten Übertragungsverhältnisses, eines mittleren Über­ tragungsverhältnisses und des größten Übertra­ gungsverhältnisses;

Fig. 5 bis 7 den Fig. 2 bis 4 entsprechende Ansichten eines anderen Ausführungsbeispieles des Servo­ motors;

Fig. 8 eine den Fig. 3 und 6 entsprechende Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles eines Servomotors im Zustand eines mittleren Übertragungsverhält­ nisses,

Fig. 9 eine Schnittansicht durch die Mittelachse der Ser­ vomotoren für die primäre und sekundäre Riemen­ scheibe eines weiteren Ausführungsbeispieles;

Fig. 10 a, b Schnittansichten durch die Mittelachse des Servomotors für die sekundäre Riemenscheibe eines weiteren Ausführungsbeispiels;

Fig. 11 ein Diagramm, in dem der Druck des primären und sekundären Servomotors (jeweils in bar) über der Fahrzeuggeschwindigkeit (in km/h) für ein herkömm­ liches CVT-Getriebe in einem Kraftfahrzeug aufge­ tragen ist;

Fig. 12 ein Diagramm, in dem der Druck für den primären und sekundären Servomotor (jeweils in bar) über der Fahrzeuggeschwindigkeit (in km/h) für ein CVT- Ge­ triebe aufgetragen ist, dessen sekundärer Servomo­ tor gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.

Fig. 1 zeigt eine kompakte Anordnung eines stufenlos verän­ derten Getriebes (CVT), wie es an sich bekannt ist. Der Auf­ bau dieses Getriebes ist in der US-A-50 06 092 genauer be­ schrieben. Die Einzelheiten des Getriebes werden hier nur soweit beschrieben, wie sie zum Verständnis der Erfindung erforderlich sind.

Das Getriebe ist in Fig. 1 mit 10 bezeichnet und umfaßt eine Starterrutschkupplung, die sich stromauf eines Riementriebes 14 befindet. Die Starterkupplung kann anstelle eines Drehmo­ mentwandlers verwendet werden. Nicht dynamische Vorwärts- und Rückwärtsgangkupplungen 16, 18 befinden sich stromab des Riementriebes. Dieses System aus Kupplungen 12, 16, 18 kann je nach Bedarf in dem Getriebe vorgesehen sein, bildet je­ doch nicht Teil der vorliegenden Erfindung.

Das CVT-Getriebe umfaßt eine Eingangswelle 20 sowie eine primäre Welle 21 für den Eingang des Drehmomentes von der Brennkraftmaschine zum Getriebe sowie zwei Ausgangswellen 22, 23 für den Abtrieb vom Getriebe zu den angetriebenen Fahrzeugrädern. Eine erste veränderliche Riemenscheibe 24 mit einem ersten beweglichen Scheibenteil 26 und einem ersten feststehenden Scheibenteil 27 ist auf der Welle 21 angeordnet. Eine zweite veränderliche Riemenscheibe 28 mit einem zweiten beweglichen Scheibenteil 30 und einem zweiten feststehenden Scheibenteil 31 befindet sich auf einer sekun­ dären Welle 32. Erste Kammern 34, 35 werden zum Verstellen des ersten beweglichen Scheibenteils 26 mit Strömungsmittel beaufschlagt, und eine zweite Kammer 36 wird zum Verstellen des zweiten beweglichen Scheibenteils 30 mit Strömungsmittel beaufschlagt.

Die erste und zweite Riemenscheibe 24, 28 sind durch einen endlosen Riemen 38 miteinander verbunden. Der flexible Rie­ men kann einen metallischen oder elastomeren Aufbau haben, wie an sich bekannt. Geeignete Getrieberiemen sind bei­ spielsweise in der US-A-43 13 730 und 45 07 106 beschrieben.

Die Starterkupplung 12 ist zwischen der Eingangswelle und der primären Welle 21 angeordnet. Die Starterkupplung über­ trägt das Drehmoment von der Welle 20 auf die Welle 21. In den Zeichnungen ist die Starterkupplung als strömungsmittel­ betätigte Rutschkupplung dargestellt; es kann sich jedoch auch um einen Drehmomentwandler oder eine andere Strömungs­ mittelkupplung oder eine elektrische Teilchenkupplung zwi­ schen der Brennkraftmaschine und der Eingangswelle handeln.

Das Übertragungsverhältnis des Getriebes 10 wird durch den Druck des an die primären Kammern 34, 35 und die sekundäre Kammer 36 abgegebenen Strömungsmittel gesteuert. Der Druck in den primären Kammern 34, 35 verstellt das erste bewegli­ che Scheibenteil 26 zum Ändern des Verhältnisses zwischen der Welle 21 und der sekundären Welle 32. Der an die sekun­ däre Kammer 36 abgegebene Strömungsmitteldruck verstellt das zweite bewegliche Scheibenteil, um die auf den Riemen ausge­ übte Spannkraft zu steuern und dadurch ein Rutschen zu ver­ hindern. Wie aus der weiteren Beschreibung hervorgeht, be­ faßt sich die vorliegende Erfindung in erster Linie mit dem Aufbau der sekundären Kammer.

Stromab des Riementriebes 14 ist die Vorwärtsgangkupplung 16 auf der sekundären Welle 32 angeordnet, und die Rückwärts­ gangkupplung 18 ist auf einer Gegenwelle 44 angeordnet. Wer­ den die Vorwärtsgang- und Rückwärtsgangkupplungen einge­ rückt, so bewirkt dies über eine Reihe von Zahnrädern, daß sich die Ausgangswellen 22, 23 in Vorwärts- und Rückwärts­ richtung drehen. Ein Vorwärtsgang-Zahnradsystem 46, das ein treibendes Zahnrad 40 und ein getriebenes Zahnrad 42 umfaßt, ist mit der bewegbaren Kupplungsplatte 39 der Vorwärtsgang­ kupplung 16 drehfest verbunden. Die Gegenwelle 44 ist mit den Ausgangswellen 22, 23 durch ein Zahnradsystem 47 gekup­ pelt, das ein treibendes Zahrad 48 und ein getriebenes Zahn­ rad 50 umfaßt. Ein Rückwärtsgang-Getriebesystem 52, das ein treibendes Zahnrad 54, ein Loserad 56 und ein getriebenes Zahnrad 58 umfaßt, kuppelt die Gegenwelle mit der bewegbaren Kupplungsplatte 60 der Rückwärtsgangkupplung 18.

Fig. 1 zeigt außerdem die Einzelheiten des primären und se­ kundären Servomotors. Der primären Riemenscheibe und insbe­ sondere dem beweglichen Scheibenteil 24 ist ein doppelt wir­ kender primärer Servomotor 66 mit einer Kolbenfläche 68 und einer Reaktionsplatte 69 (verbunden durch Zylindermittel) zugeordnet. Abgedichtete ringförmige Zylinder 34, 35 werden durch eine teleskopierbare äußere Hülse 72 und innere Plat­ ten 74, 76, die Reaktionsplatte 69 und die Kolbenfläche 68 gebildet.

Hydraulikflüssigkeit wird an die Zylinder 34, 35 abgegeben und der Druck wird durch eine Strömungsmittelzuführeinrich­ tung gesteuert, die durch eine Öffnung 80 mit einer externen hydraulischen Druckmittelquelle (nicht gezeigt) in Verbin­ dung steht. Die Öffnung 80 stellt eine Strömungsverbindung zwischen den Zylindern 34, 35 und einer ringförmigen Ausneh­ mung 82 her, die die Welle 22 umgibt. Das umlaufende Reser­ voir der Zylinder 34, 35 steht somit mit einer stationären hydraulischen Druckmittelquelle in Verbindung.

Die sekundäre Riemenscheibe 28 des in Fig. 1 gezeigten Ge­ triebes ist weitgehend der primären Riemenscheibe 24 ver­ gleichbar. Die sekundäre Riemenscheibe 28 besteht aus flanschartigen Scheibenteilen 90 und 92. Die Flächen der Scheibenteile 90, 92 bilden eine Nut für die Aufnahme des Riemens 38.

Der sekundäre Servomotor 94 steuert die Stellung des beweg­ lichen Scheibenteils 30. Der Hauptzweck des sekundären Ser­ vomotors 94 besteht darin, eine Spannkraft zu erzeugen, die groß genug ist, um ein Rutschen des Riemens 38 zu verhin­ dern. Der Servomotor 94 besitzt einen Hydraulikflüssigkeits- Zylinder 36 mit einem ringförmigen Reservoir. Das Reservoir wird von einer äußeren Hülse 96 und einer Kolbenfläche 98 begrenzt. Es steht mit einer Druckmittelquelle in Verbin­ dung.

Fig. 1 veranschaulicht die Änderung des Übertragungsverhält­ nisses des Getriebes. In Fig. 1 nimmt das Getriebe seine Stellung des kleinsten Übertragungsverhältnisses ein, da die primäre Riemenscheibe 24 ihren kleinsten wirksamen Radius und die sekundäre Riemenscheibe 28 ihren größten wirksamen Radius hat. Die Scheibenteile der Riemenscheibe 24 legen das gewünschte Verhältnis für den Riemen 38 fest. Die sekundäre Riemenscheibe 28 sorgt für die erforderliche Spannung im Riemen 38, um zu verhindern, daß er an einer der Riemen­ scheiben rutscht. Die Riemenscheibe 24 und die Eingangswelle 20 drehen sich somit sehr viel schneller als die sekundäre Riemenscheibe 28 und die sekundäre Welle 32. Wenn ein Dreh­ momentwandler eingesetzt wird, vervielfacht er das von der Brennkraftmaschine auf die Eingangshülle 20 übertragene Drehmoment.

Der Riemen 38 ist in Fig. in strichpunktierten Linien für den Zustand dargestellt, bei dem das Getriebe dadurch "geschaltet wurde", daß die Kraft zwischen den Scheibentei­ len der ersten Riemenscheibe 24 erhöht wurde. Dies vergrö­ ßert den wirksamen Radius der Riemenscheibe 24, in dem der Riemen 38 radial nach außen und nach rechts (in Fig. 1) gedrückt wird. Diese Verschiebung des Riemens 38 an der primären Riemenscheibe 28 zieht den um die sekundäre Rie­ menscheibe 28 laufenden Abschnitt des Riemens 30 nach innen und rechts (in Fig. 1). Die Verschiebung des Riemens 38 drückt die Fläche 90 und 92 auseinander, wodurch die Nut erweitert und somit der wirksame Radius der zweiten Riemen­ scheibe 28 verkleinert wird. In der Zwischenzeit hält der sekundäre Servomotor 94 die an den Flächen 90, 92 wirksame, auf den Riemen 38 ausgeübte Spannkraft aufrecht, um ein Rut­ schen des Riemens 38 zu verhindern.

Nachdem dieser grundsätzliche Aufbau des Getriebes erläutert wurde, läßt sich die vorliegende Erfindung leichter be­ schreiben. Die vorliegene Erfindung betrifft insbesondere den sekundären Servomotor 94, wobei anhand der Fig. 2 bis 10 verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel. Das flanschartige Scheibenteil 124 umfaßt hier eine Kolbenfläche 154, die einen Teil einer ersten Kammer 140 bildet. Das Strömungsmittel wird der Kammer 140 durch einen Strömungska­ nal zugeführt, der eine Öffnung 156, eine ringförmige Aus­ nehmung 158, eine Öffnung 160 und eine axiale Bohrung 162 der sekundären Welle umfaßt, die mit dem hydraulischen Sys­ tem verbunden ist. Die axiale Abmessung der ringförmigen Ausnehmung 158 in Verbindung mit der Öffnung 156 sorgt da­ für, daß die Ausnehmung 158 für alle Stellungen des Schei­ benteiles 124 mit der Öffnung 156 in Strömungsverbindung bleibt. Der Strömungsmitteldruck in der ersten Kammer 140 drückt die Kolbenfläche 154 und somit die Fläche 136 des Scheibenteils in Richtung auf die Fläche 134. Eine äußere Hülse 148, die von dem Scheibenteil 124 axial abgeht, bildet einen oberen Abschnitt 140.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bis 4 umfaßt axial fest­ stehende und axial beabstandete Reaktionsplatten 180 und 182, die bei diesen vereinfachten Ausführungsbeispielen mit der sekundären Welle einteilig ausgebildet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Reaktionsplatten 180, 182 an der sekundären Welle 32 auf derselben Seite der sekundären Riemenscheibe wie die Kolbenfläche 154 angeordnet. Die Reak­ tionsplatten 180, 182 sind durch eine axial verlaufende Hül­ se 184 verbunden. Der Servomotor besitzt ferner eine Kolben­ platte 186, die hier als radiale Verlängerung der Hülse 188 ausgebildet ist.

Die erste Reaktionsplatte 180 ist axial festgelegt und be­ sitzt einen oberen Rand 190, an dem die innere zylindrische Fläche 192 der Hülse 148 in axialer Richtung im wesentlichen abgedichtet gleitet. Die erste Reaktionsplatte 180 besitzt einen unteren Rand 194, an dem die äußere zylindrische Flä­ che 196 in axialer Richtung im wesentlichen abgedichtet gleitet. Die aus der Kolbenfläche 154, der ersten Reaktions­ platte 180, der inneren zylindrischen Fläche 192 und der äußeren zylindrischen Fläche 196 bestehenden vier Flächen bilden somit das Reservoir der ersten Kammer 140.

Die Kolbenplatte 186 ist axial beweglich und besitzt einen oberen Rand 198, der im wesentlichen abgedichtet zu der in­ neren zylindrischen Fläche 200 der Hülse 184 gleitbar ist. Die Kolbenplatte 186 besitzt einen inneren Rand 202, der in den inneren Rand der inneren Hülse 188 übergeht und der im wesentlichen abgedichtet zur zylindrischen äußeren Fläche 204 der sekundären Welle 132 gleitbar ist. Die aus der Reak­ tionsplatte 180, der Kolbenplatte 186, der inneren zylindri­ schen Fläche 200 und der äußeren zylindrischen Fläche 196 bestehenden vier Flächen bilden das Reservoir der zweiten Kammer 206.

Die zweite Reaktionsplatte 180 ist abgedichtet zu und im vorliegenden Fall einteilig ausgebildet mit der Hülse 184 und der zylindrischen äußeren Fläche 204. Die Kolbenplatte 186, die Reaktionsplatte 182, die äußere zylindrischen Flä­ che 204 und die innere zylindrische Fläche 200 bilden das Reservoir einer dritten Kammer 208.

Die innere Hülse 188 enthält einen ungefähr L-förmigen Strö­ mungskanal 210 mit einem radial verlaufenden Schenkel und einem axial verlaufenden Schenkel, der unter bestimmten Umständen Strömungsmittel von der dritten Kammer 208 zur ersten Kammer 140 und unter anderen Umständen zur zweiten Kammer 206 weiterleitet. Das Strömungsmittel gelangt von der zweiten Kammer 206 durch die Öffnung 214 zu dem Ausgleichs­ raum 216. Dies ist in den Fig. 2 bis 4 veranschaulicht.

In Fig. 2 befindet sich der wirksame Radius der sekundären Riemenscheibe in der Nähe seines Maximums, so daß der Riemen 38 nahe der Außenseite der Nut zwischen den Flächen 134 und 136 liegt. Das Scheibenteil 124 ist somit vollständig nach links verschoben, so daß sich die Fläche 136 an ihrem zur Fläche 134 nächsten Punkt befindet. Gleichzeitig stellt der Strömungskanal 210 eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Kammer 140 und der dritten Kammer 108 her. Das Strö­ mungsmittel wird somit von dem hydraulischen System mittels der beschriebenen Kanäle an die Kammern 140 und 20S gleich­ zeitig und im wesentlichen mit gleichem Druck (abgesehen von dem geringfügigen Druckabfall an der Öffnung 210) abgegeben.

Die das Scheibenteil 124 nach links (in Fig. 2) drückende Spannkraft umfaßt den Druck, der durch das Strömungsmittel in der ersten Kammer 140 und der dritten Kammer 208, die die Druckbeaufschlagungsflächen aufweisen, erzeugt wird. Die Größe der Spannkraft wird durch den Strömungsmitteldruck und die kombinierten ringförmigen Flächenbereiche der Kolbenflä­ che 154 und der Kolbenplatte 186 bestimmt. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Servomotor wird somit eine ungefähr zweimal so große Spannkraft auf das Scheibenteil 154 ausgeübt, als wenn lediglich Druckmittel an die erste Kammer 140 abgegeben wur­ de. Wie in Fig. 2 veranschaulicht, wird durch die Druckbe­ aufschlagungsflächen der ersten und dritten Kammer auf das Scheibenteil 124 bei diesem kleinen Grenzverhältnis eine große Spannkraft ausgeübt, um ein Rutschen des Riemens 38 zwischen den Flächen 134 und 136 zu verhindern.

Fig. 3 zeigt das Scheibenteil 124, wie es axial in eine Zwi­ schenstellung (zwischen denen der Fig. 2 und 4) verschoben wurde. Der Riemen 38 hat sich radial nach innen zwischen die Flächen 134 und 136 bewegt, um mit ihnen in Anlage zu blei­ ben, so daß das Getriebe ein höheres Übertragungsverhältnis als in Fig. 2 hat. Wie in Fig. 3 gezeigt, befindet sich die radiale Öffnung 210 unterhalb des engeren Randes 194 der ersten Reaktionsplatte 180, so daß der Strömungskanal zwi­ schen der ersten Kammer 140 und der dritten Kammer 208 ver­ schlossn ist. In dieser Stellung bleibt das Strömungsmittel in der Kammer 208, ist jedoch über der ersten Kammer 140 abgetrennt.

Wenn sich das Scheibenteil 124 und somit die Hülse 188, wie in Fig. 4 gezeigt, weiter verschiebt, werden die zweite und dritte Kammer 206 und 208 in Strömungsverbindung mit dem Strömungskanal 210 gebracht. Die Hydraulikflüssigkeit in der dritten Kammer 208 wird somit in die zweite Kammer 206 oder den Ausgleichsraum geleitet. Das Strömungsmittel wird aus der zweiten Kammer 206 durch die Öffnung 214 entfernt, um den Ausgleichsraum 216 zu füllen. Wenn der Ausgleichsraum 216 überläuft, kehrt das Strömungsmittel zu einem Sumpf (nicht gezeigt) zurück, um wieder verwendet werden zu kön­ nen. Das in der zweiten Kammer 206 verbleibende Strömungs­ mittel wirkt ebenfalls als Zentrifugalkraftausgleich.

Das von außen zugeführte Strömungsmittel in der zweiten und dritten Kammer 206, 208 ist drucklos, wenn sich das Schei­ benteil 124 am Ende seiner axialen Bewegung oder in dessen Bewegung befindet, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Die erste Kammer 140 erzeugt dann allein die auf den Riemen 38 wir­ kende Spannkraft. Aufgrund des umlaufenden Öls ist jedoch noch durch die Zentrifugalkräfte hervorgerufener Druck in der zweiten und dritten Kammer vorhanden.

Wenn sich das Getriebe in seiner Endstellung mit dem klein­ sten Übertragungsverhältnis befindet (Fig. 2), ist die zwei­ te Kammer 206 im wesentlichen drucklos (da die Hydraulik­ flüssigkeit aus der Öffnung 214 abfließt), während der Druck in den Kammern 104 und 208 beträchtlich ist. Es sind daher Strömungsmittel-Steuermittel vorgesehen, um den Druck in der dritten Kammer 208 relativ zu dem Druck in der zweiten Kam­ mer 208 abzusenken, wenn das Scheibenteil 124 in die in Fig. 4 gezeigte Endstellung des großen Übertragungsverhältnisses verschoben wurde. Als Folge wird bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bis 4 in der Stellung der Fig. 2 eine wesentlich größere Spannkraft (bei gegebenem Strömungsmitteldruck) als in der Stellung der Fig. 4 erzeugt.

Bei großem Übertragungsverhältnis ist der von außen angeleg­ te Strömungsmitteldruck nicht der einzige wirksame Strö­ mungsmitteldruck. Die Zentrifugalkraft in der umlaufenden Hydraulikflüssigkeit in den Kammern 140, 206 und 208 vergrö­ ßert die Drehzahl der Welle der sekundären Riemenscheibe 28. Die Zentrifugalkraftwirkung der Kammer 206 soll die Wirkung der Kammer 208 aufheben. In der gleichen Weise soll der Aus­ gleichsraum 216 die Zentrifugalkraftwirkung der Kammer 140 aufheben.

Die in den Fig. 2 bis 4 aufgebrachte Spannkraft ist eine Kraft, die die Tendenz hat, daß Scheibenteil 124 nach links zu verschieben; die Fig. 2 bis 4 zeigen jedoch, daß das Scheibenteil 124 tatsächlich nach rechts verschoben wird, wenn die Drehzahl der sekundären Welle 32 größer wird. Das Scheibenteil 124 folgt tatsächlich dem Riemen 38 statt umge­ kehrt. Der an die erste und dritte Kammer 140 und 208 abge­ gebene Druck wirkt somit einer Verschiebung des Scheiben­ teils 124 entgegen, statt sie zu unterstützen.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der wichtigste Unterschied gegenüber dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht darin, daß bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 bis 7 eine radiale Öffnung 230 vorgesehen ist, die die Bohrung 162 und die dritte Kam­ mer 208 miteinander verbindet. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 bis 7 funktioniert im wesentlichen in der gleichen Weise wie das vorhergehend beschriebene Ausführungsbeispiel, abgesehen davon, daß zwei Strömungsverbindungen zwischen der ersten und dritten Kammer 140, 208 (wie in Fig. 6 gezeigt) vorgesehen ist, um die Kammern mit Strömungsmittel gefüllt, zu erhalten. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bis 4 sorgt die Öffnung 210 für diese Strömungsverbindung. Durch die Öffnung 230 und 160, die Ausnehmung 158 und die radiale Öffnung 156 ist jedoch eine parallele Strömungsverbindung vorgesehen. Die Öffnung 236 entlüftet die zweite Kammer 206 zu dem Ausgleichsraum. Wenn der Ausgleichsraum überfließen kann, kehrt das Strömungsmittel zu dem Sumpf zurück.

Anhand der Fig. 6 wird der Unterschied zu dem Ausführungs­ beispiel der Fig. 2 bis 4 deutlich. Obgleich die Öffnungen 210 wie in Fig. 3 durch den inneren Rand 194 abgedeckt und somit gegen eine Verbindung mit einer Kammer gesperrt ist, bleibt die Öffnung 230 in Strömungsverbindung mit der drit­ ten Kammer 208. Die erste und dritte Kammer 140 und 208 üben daher weiterhin gleiche Spannkräfte aus.

Wenn sich die Öffnung 210 nach rechts an seine Schließstel­ lung vorbei bewegt und mit der zweiten Kammer 206 in Strö­ mungsverbindung tritt (was die in Fig. 7 gezeigte Stellung ist), so ist der Druck zwischen der zweiten und dritten Kam­ mer 206 und 208 im wesentlichen wieder ausgeglichen. Die Kammer 206 bleibt weiterhin durch die Öffnung 210 mit Druck beaufschlagt, da Druck weiterhin der dritten Kammer 208 durch die Öffnung 230 zugeführt wird. Das Strömungsmittel in der zweiten Kammer 206 wurde unter Druck gesetzt, um eine gegenwirkende hydraulische Kraft zu erzeugen.

Wenn sich das Scheibenteil 124 in seiner rechtsseitigen End­ stellung großen Übertragungsverhältnisses (Fig. 7) befindet, wird eine Spannkraft durch Strömungsmittelzufuhr zur Kammer 140 erzeugt, wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bis 4. Strömungsmittel wird durch die Öffnung 236 in den Aus­ gleichsraum abgelassen, was den Druck in der Kammer 206 auf­ baut.

In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 210 weggelas­ sen, die für eine Strömungsverbindung zwischen den Kammern sorgt. Die Öffnung 230 der Fig. 5 bis 7 ist durch eine ra­ diale Öffnung 240 und eine axiale Öffnung 246 ersetzt, die die dritte Kammer 208 mit einem extern gesteuerten Ventil 250 durch einen Strömungskanal 248 verbinden. Wenn eine gro­ ße Spannkraft erforderlich ist - wie z. B. zum Anfahren - wird das Ventil 250 geöffnet, und der Servomotor arbeitet in der gleichen Weise wie bei den vorstehend beschriebenen Aus­ führungsbeispielen. Nach dem Anfahren oder stattdessen nach Verriegelung des Drehmomentwandlers wird das Ventil 250 so verstellt, daß eine Strömungsverbindung zwischen der dritten Kammer 208 und einem Niederdruckbereich hergestellt wird, wodurch der Druck in der Kammer 208 abgesenkt wird. Die zweite Kammer 206 wird mit Strömungsmittel gefüllt, um zu­ sammen mit dem Ausgleichsraum 216 für eine zentrifugale Aus­ gleichskraft zu sorgen.

In Fig. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Fig. 9 stellt sowohl den primären wie auch sekundären Motor für das Getriebe dar. Der Riemen und die Servomotoren sind in den Zuständen großen und kleinen Übertragungsverhältnisses dargestellt. Der sekundäre Servomotor 300 umfaßt eine erste und dritte Kammer 302 und 304 zum Aufbringen des Spanndruc­ kes. Die erste und dritte Kammer sorgen für die erforderli­ che Spannkraft bei kleinem Übertragungsverhältnis, wie oben anhand der anderen Ausführungsbeispiele beschrieben wurde.

Ein Ausgleichsraum 306 oder eine zweite Strömungsmittelkam­ mer bildet ein Reservoir für den Betriebszustand des großen Übertragungsverhältnisses. Eine Strömungsverbindung 305 ist zwischen der Strömungsmittelquelle für den primären Servo­ motor und dem Ausgleichsraum 306 vorgesehen. Die Strömungs­ verbindung kann entweder aus einer Rohrverbindung oder einer Reihe von Kanälen für den Strömungsverlauf innerhalb des Ge­ triebegehäuses bestehen, wie dies in der Strömungstechnik üblich ist. Die Strömungsverbindung sorgt für den Anschluß an der hydraulischen Quelle.

Unter dem primären Druck stehendes Strömungsmittel wird durch die Strömungsverbindung 305 direkt zu dem Ausgleichs­ raum geleitet. Im Leerlauf oder beim Anlassen wird dem pri­ mären Servomotor kein Druck zugeführt, da die primäre Rie­ menscheibe ihren kleinsten wirksamen Durchmesser einnimmt. Da kein Druck dem primären Servomotor zugeführt wird, ge­ langt auch kein Druck durch die Strömungsverbindung 305 zu dem Ausgleichsraum, so daß die maximale Spannkraft für die sekundäre Riemenscheibe zur Verfügung steht.

Wenn das Übertragungsverhältnis größer wird, wird der Dreh­ momentwandler verriegelt, und Strömungsmitteldruck wird der primären Riemenscheibe zugeführt, um für ein Hochschalten zu größeren Übertragungsverhältnissen des Getriebes zu sorgen. Während Druck für den Hochschaltvorgang dem primären Servo­ motor zugeführt wird, gelangt Strömungsmitteldruck auch zu dem Ausgleichsraum, was die sekundäre Spannkraft verringert. Wenn das Getriebe heruntergeschaltet wird, wird die sekundä­ re Spannkraft größer, während der primäre Druck abfällt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 wird der Druck zu dem Ausgleichsraum somit durch Benutzung des dem primären Servo­ motor zugeführten Drucks gesteuert. Dieses Ausführungsbei­ spiel sorgt für die hohen Spannkräfte des sekundären Servo­ motors doppelten Flächenbereichs zusammen mit einer direkte­ ren Steuerung des Strömungsmitteldrucks in dem Ausgleichs­ raum.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 10 a und 10 b dargestellt, die den sekundären Servomotor im Zustand des großen und kleinen Übertragungsverhältnisses darstellen. Die beiden Kammern 320 und 322 erzeugen die erforderliche Spannkraft wie oben beschrieben wurde. Das Strömungsmittel wird den Kammern 320, 322 durch die Strömungsverbindung in Form der Öffnungen 324, 326, 328 zugeführt.

Ein konstanter Strömungsmitteldruck gelangt zu dem Aus­ gleichsraum 330 durch den Strömungskanal in Form der Öffnun­ gen 332, 334, 336. Die Strömung im Strömungskanal wird durch ein Ventil 340 gesteuert, daß in den Fig. 10a, 10b lediglich schematisch angedeutet ist. Das Ventil 340 befindet sich vorzugsweise in der Nähe der hydraulischen Druckquelle.

Der dem Ausgleichsraum zugführte konstante Druck wird durch das Ventil 340 gesteuert. Wenn eine Verringerung der sekun­ dären Kraft erwünscht ist - wie z. B. beim Hochschalten zu einem höheren Übertragungsverhältnis - so wird das Ventil geöffnet, und der Ausgleichsraum wird mit Strömungsmittel versorgt. Der Druck im Ausgleichsraum erzeugt dann eine Reaktionskraft gegen den Druck in den bei den anderen Kam­ mern 320, 322, wodurch die Spannkraft verringert wird. Wenn eine Vergrößerung der sekundären Kraft erwünscht ist - wie z. B. beim Herunterschalten -, so wird das Ventil geschlos­ sen und der Ausgleichsraum 330 wird drucklos gelassen, wäh­ rend Strömungsmittel in die beiden Kammern 320, 322 zuge­ führt wird. Die zweite Kammer wirkt hierbei als Zentrifugal­ kraftausgleich.

Eine graphische Darstellung des Betriebsverhaltens des Ge­ triebes mit einem Drehmomentwandler ist in den Fig. 11 und 12 wiedergegeben. Fig. 11 stellt ein herkömmliches Getriebe dar, während die Fig. 12 ein erfindungsgemäßes Getriebe dar­ stellt. Aus diesen Figuren gehen einige Vorteile der vorlie­ genden Erfindung in graphischer Form hervor. Zwei Kurven in jeder Figur stellen den hydraulischen Druck in dem primären und sekundären Servomotor des Getriebes bei weit geöffneter Drossel dar. Die anderen Kurven stellen in jedem Fall den Druck in dem primären und sekundären Servomotor des Getrie­ bes bei Straßenlast dar. Diese Darstellungen beziehen sich auf nur ein Beispiel und geben das Betriebsverhalten eines erfindungsgemäß ausgebildeten Getriebes nur in allgemeiner Form wieder.

Die Fig. 11 zeigt, daß ein extrem hoher Strömungsmitteldruck - ungefähr 45 bar bei diesem Ausführungsbeispiel - beim An­ fahren dem sekundären Servomotor zugeführt werden muß, um eine ausreichende Klemmkraft in der sekundären Riemenscheibe zu erzeugen. Der erforderliche Strömungsmitteldruck fällt rasch ab und erreicht ein Minimum bei ungefähr 20 km/h, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer wird, während sich das Getriebe in seiner Stellung kleinen Übertragungsverhältnis­ ses befindet. Das Minimum stellt den Punkt dar, bei dem der Drehmomentwandler verriegelt ist. Die abfallende Kurve von 0 bis ungefähr 20 km/h stellt die Verringerung der Drehmoment­ vervielfachung dar, die von dem Drehmomentwandler erzeugt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner wird.

Von ungefähr 20 km/h bis ungefähr 40 km/h läuft die Brenn­ kraftmaschine mit relativ hoher Drehzahl um, während das Getriebe der Fig. 1 noch nicht aus seiner Stellung kleinen Übertragungsverhältnisses geschaltet wurde. Das Drehmoment der Brennkraftmaschine ist bei dieser Drehzahl hoch, so daß die erforderliche Spannkraft in diesem Bereich auf ein rela­ tiv flaches Maximum ansteigt. Rechts von diesem Maximum fällt der erforderliche Druck in dem sekundären Servomotor beständig ab, während das Getriebe von seiner Stellung klei­ nen Übertragungsverhältnisses in seine Stellung großen Über­ tragungsverhältnisses geschaltet wird.

Der Strömungsmitteldruck des primären Servomtors beträgt Null bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 0 km/h bis unge­ fähr 20 km/h, da dann die primären Scheibenteile an Anschlä­ gen anliegen, die der von dem sekundären Servomotor auf den Riemen ausgeübten Kraft entgegenwirken. Der primäre Servomo­ tor wird bei ungefähr 20 km/h auf seinen maximalen Wert mit Druck beaufschlagt. Diese Änderung hat bald zur Folge, daß das Getriebe von seiner Stellung kleinen Übertragungsver­ hältnisses in seine Stellung großen Übertragungsverhältnis­ ses geschaltet wird. Es ist weniger primärer Druck erforder­ lich, um mit diesem Schaltgang fortzufahren als ihn zu be­ dienen, und es ist sogar noch weniger Druck im primären Servomotor erforderlich, um zu verhindern, daß das Getriebe aus seiner Stellung hohen Übertragungsverhältnisses bei ho­ her Drehzahl heruntergeschaltet wird, so daß der primäre Druck abfällt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer wird.

Das Getriebe der Fig. 12 erfordert im Gegensatz zu dem her­ kömmlichen Getriebe der Fig. 11 keinen hohen Druck im sekun­ dären Servomotor beim Anfahren. Der Druck im sekundären Ser­ vomotor beim Anfahren beträgt bei dem Getriebe der Fig. 12 nur ungefähr 24 bar, was bedeutet, daß bei dem Fahrzeug der Fig. 12 eine Pumpe mit nur ungefähr einer halb so großen Pumpkapazität wie bei dem Fahrzeug der Fig. 11 verwendet werden kann. Dies ist möglich, da der Druck des sekundären Servomotors bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 12 über ungefähr zweifacher Servokolbenfläche im Vergleich zu dem Getriebe nach der Fig. 11 wirkt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 12 wirkt die Zentrifu­ galkraft in allen drei Kammern, die jeweils ungefähr die gleiche Kolbenfläche und den gleichen Kolbenradius haben, wobei die zweite Kammer entgegengesetzt zu der ersten und dritten Kammer wirkt. Die in der zweiten und dritten Kammer aufgebrachte Zentrifugalkraft hebt sich annähernd auf, so daß der Servomotor gemäß Fig. 12 nur ungefähr die gleiche wirksame zentrifugale Spannkraft wie die einzelne Servokam­ mer der Fig. 11 erzeugt.

Zusammenfassend läßt sich festhalten, daß ein CVT-Getriebe beschrieben wurde, das in der Lage ist, ein großes Ausgangs­ drehmoment beim Anfahren abzugeben und das ferner seinen Riemen bzw. anderes umlaufendes Teil in der zweiten sekun­ dären Riemenscheibe mit einer gerade ausreichenden Kraft festspannt, um sicherzustellen, daß der Riemen im gesamten Betriebsbereich nicht durchrutscht. Das Getriebe hat ein ausreichend niedriges Übertragungsverhältnis, so daß sich das zugehörige Fahrzeug mit ausreichendem Raddrehmoment mit einer praktikablen Drehzahl der Brennkraftmaschine sehr langsam dreht, so daß sich das Fahrzeug mit einer ausrei­ chend hohen Geschwindigkeit drehen kann. Die unerwünschte Zentrifugalkraft, die einen Druckanstieg in den umlaufenden hydraulischen Servomotoren bei hohen Geschwindigkeiten ver­ ursachen, ist dadurch abgeschwächt worden, daß ein gegenwir­ kender Strömungsmitteldruck in dem Ausgleichsraum erzeugt oder der wirksame Flächenbereich des sekundären Servomotors verringert wird. Dies alles ist in einem CVT-Getriebe mit nur einem Riementrieb verwirklicht.

Claims (9)

1. Stufenlos veränderbares Getriebe zur Drehmo­ mentübertragung von einem Eingangsglied zu einem Ausgangs­ glied, gekennzeichnet durch:
eine Eingangswelle (20) und eine Ausgangswelle (22);
einen Riementrieb zum Verbinden der Eingangswelle (20) mit der Ausgangswelle (22), wobei der Riementrieb eine mit der Eingangswelle (20) drehbare erste veränderliche Rie­ menscheibe (24), eine mit der Ausgangswelle (22) drehbare zweite veränderliche Riemenscheibe (28) sowie einen die bei­ den Riemenscheiben miteinander verbindenden Riemen (38) auf­ weist, wobei jede der Riemenscheiben ein feststehendes Scheibenteil und ein bewegliches Scheibenteil aufweist;
eine erste Vorspanneinrichtung, die das festste­ hende und bewegliche Scheibenteil der ersten Riemenscheibe kontinuierlich gegeneinander drückt, eine zweite Vorspann­ einrichtung, die das festliegende und bewegliche Scheiben­ teil der zweiten Riemenscheibe kontinuierlich gegeneinander drückt;
wobei die zweite Vorspanneinrichtung mehrere mit einer Druckmittelquelle verbindbare Strömungskammern in Form einer ersten (140), zweiten (206) und dritten (208) Strö­ mungsmittelkammer umfaßt, von denen die erste Kammer (140) mit der hydraulischen Druckmittelquelle in Strömungsverbin­ dung steht sowie durch Druckbeaufschlagung und Druckentla­ stung der Kammern eine Relativbewegung der Scheibenteile hervorgerufen wird,
wobei das bewegliche Scheibenteil (124) der zwei­ ten Riemenscheibe aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung bewegbar ist, wobei diese Bewegung aus der ersten Stellung in die zweite Stellung einer Bewegung aus einer Stellung nächst dem feststehenden Scheibenteil der zweiten Riemenscheibe in eine Stellung entfernt von dem feststehen­ den Scheibenteil entspricht,
wobei das bewegliche Scheibenteil (124) einen ersten Strömungskanal (210) aufweist, durch den Strömungs­ mittel zwischen der ersten Kammer (140) und der dritten Kammer (108) übertragbar ist, wenn sich das bewegliche Scheibenteil (124) in der ersten Stellung befindet.

2. Stufenlos veränderbares Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den ersten Strömungs­ kanal (210) eine Strömungsverbindung zwischen der zweiten Kammer (206) und der dritten Kammer (208) herstellbar ist, wenn sich das bewegliche Scheibenteil (124) in der zweiten Stellung befindet.

3. Stufenlos veränderbares Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (140) eine mit dem feststehenden Scheibenteil (31) einteilige In­ nenfläche (180) und eine mit dem beweglichen Scheibenteil (124) einteilige zweite Innenfläche (154) aufweist, wobei eine Translationsbewegung des beweglichen Scheibenteils (124) durch eine Translationsbewegung der ersten und zweiten Innenfläche (180, 154) das Volumen der ersten Kammer (140) ändert.

4. Stufenlos veränderbares Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der drei Kammern (140, 106, 108) eine mit dem feststehenden Scheibenteil (31) einteilige erste Innenfläche und eine mit dem beweglichen Scheibenteil (124) bewegliche zweite Innen­ fläche aufweist, wobei eine Translationsbewegung des beweg­ lichen Scheibenteils durch eine Translationsbewegung jeder der ersten und zweiten Innenfläche das Volumen jeder der drei Kammern (140, 106, 108) ändert.

5. Stufenlos veränderbares Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Scheibenteil (124) eine sich von dem beweglichen Scheibenteil weg erstreckende Hülse (148) aufweist, die eine Fläche besitzt, welche eine Innenfläche der ersten Kammer (140) bildet.

6. Stufenlos veränderbares Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Strömungskanal (156) die Strömungsverbindung zwi­ schen der ersten Kammer (140) und der hydraulischen Druck­ mittelquelle bildet und das ein dritter Strömungskanal (230; 244-250) eine Strömungsverbindung zwischen der dritten Kam­ mer (108) und der Druckmittelquelle ermöglicht.

7. Stufenlos veränderbares Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Positionierung des be­ weglichen Scheibenteils in der zweiten Stellung eine Strö­ mungsverbindung zwischen der dritten Kammer (108) und der hydraulischen Druckmittelquelle durch den dritten Strömungs­ kanal (130; 244-250) verhindert.

8. Stufenlos veränderbares Getriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Strömungs­ kanal (244-250) ein Ventil (250) zum Regeln der Strömung durch den dritten Strömungskanal enthält.

9. Stufenlos veränderbares Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgleichsraumleitung eine direkte Strömungsverbindung zwi­ schen der zweiten Kammer und der hydraulischen Druckmittel­ quelle ermöglicht, wobei die Ausgleichsraumleitung ein Ven­ til (340) zum Regeln der Strömung durch die Ausgleichsraumleitung enthält.