NL1003876C2 - Continu variabele transmissie met tenminste twee pompen in serie-/parallelschakeling. - Google Patents

Description

Continu variabele transmissie met tenminste twee pompen in serie-/parallelschakeling.

5 De uitvinding heeft betrekking op een continu variabele transmis sie, in het bijzonder voor een motorvoertuig, voorzien van een op een primaire as gemonteerde primaire poelie, een op een secondaire as gemonteerde secondaire poelie, een over beide poelies lopende aan-drijfband, waarbij elke poelie twee schijven omvat waarvan de ene 10 axiaal ten opzichte van de andere beweegbaar is onder invloed van een hydraulische cilinder voor instelling van de transmissieverhouding, een pompinrichting met tenminste een pomp voor afgifte van hydraulisch medium aan de hydraulische cilinders, en een stuureenheid om de pomp-afgifte te sturen in afhankelijkheid van de bedrijfscondities van de 15 transmissie.

Een dergelijke continu variabele transmissie is bekend uit de octrooipublicatie DE 3727633 en wordt in het bijzonder gebruikt in voertuigen maar kent eveneens andere toepassingen. De transmissieverhouding van de transmissie wordt ingesteld door axiale beweging van 20 tenminste één van de schijven van de poelies, als gevolg waarvan de effectieve straal van de aandrijfband tussen de poelies wordt veranderd en de transmissieverhouding overeenkomstig wordt veranderd. De axiale beweging van de schijf of schijven wordt teweeggebracht door middel van hydraulische cilinders, waaraan medium via een pompinrich-25 ting wordt toegevoerd. De druk en de volumestroom van het medium behoort ten alle tijde zodanig te zijn dat de vereiste axiale beweging van de schijven wordt verkregen terwijl bovendien de aandrijfband op betrouwbare wijze tussen de poelies wordt geklemd zodanig dat er geen slip kan optreden. De vereiste druk en volumestroom van het door de 30 pompinrichting toegevoerde medium kan tijdens bedrijf van de transmissie afhankelijk van de bedrijfscondities sterk variëren. Zo zijn deze druk en volumestroom afhankelijk van de situaties, waarin het motorvoertuig zich bevindt, zowel stationaire situaties met in hoofdzaak constante snelheden,als niet-stationaire situaties bij 35 schakelacties en plotselinge drukveranderingen.

Een ernstig probleem bij bovengenoemde continu variabele transmissie, zowel in de stationaire- als niet-stationaire situaties, is het geluidsniveau waaraan de pompinrichting een belangrijke bijdrage 1 00 3 87 6 2 levert. Dit pompgeluid wordt veroorzaakt door de drukgradiënten die ontstaan tijdens het op druk brengen van het hydraulisch medium, terwijl boven een bepaald toerental van de pompas ook geluid tengevolge van cavitatie ontstaat dat dan dominant is. Maar ook de 5 sterk wisselende mechanische belastingen binnen de pompinrichting dreigen hieraan bij.

Zo kan bij hoge toerentallen van de pompas cavitatie optreden in de volumestroom doordat de zuigdruk aan de inlaatzijde van de pomp beneden de dampspanning van het medium, bijvoorbeeld olie, komt. Door 10 deze cavitatie ontstaat niet alleen een hoog en zeer hinderlijk geluidsniveau maar eveneens een versterkte slijtage van de betreffende pomp. Verder kunnen door de bedrijfscondities opgelegde drukveranderingen in het medium zich voordoen, waarbij hoge drukgradiënten van bijvoorbeeld tientallen bar binnen een milliseconde 15 optreden. Deze drukgradiënten veroorzaken geluid.

De uitvinding beoogt bovengenoemde problemen te ondervangen en een oplossing aan te geven voor bovengenoemde nadelen. Dit wordt bij een continu variabele transmissie van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding aldus bereikt dat de pompinrichting tenminste 20 twee pompen omvat, waarvan de eerste als opvoerpomp voor de tweede in serieschakeling dient.

Door deze uitvoering volgens de uitvinding wordt door de genoemde opvoerpomp in serieschakeling de zuigdruk aan de inlaat van de tweede pomp boven de dampspanning van het medium gebracht. Door deze oplos-25 sing wordt de veroorzaakte cavitatie en opvolgende geluidsproductie en slijtage sterk verminderd. Eveneens kan bij serieschakeling als gevolg van een passende drukverdeling over beide pompen de over elke afzon** derlijke pomp vallende drukgradiënt kleiner zijn waardoor het bijbehorende optredende geluid minder is. Bij toepassing van meer dan twee 30 pompen in serieschakeling kan de over elke pomp vallende drukgradiënt evenredig kleiner zijn.

Een bijkomend belangrijk voordeel is dat door toepassing van een bij de pompinrichting behorend schakelventiel de beide pompen vanuit genoemde seriestand kunnen worden omgeschakeld naar pared Ielstand 35 indien voor de transmissie, bijvoorbeeld bij het wegrijden of sterk gas geven, een hoge volumestroom van het medium nodig is. Door deze parallelschakeling zal de vereiste hoge volumestroom wel door beide pompen gezamelijk kunnen worden geleverd.

1005870 3

Het spreekt vanzelf dat de genoemde tenminste twee pompen uit afzonderlijke pompen dan wel uit pompdelen binnen een pomp kunnen bestaan. In het laatste geval treedt een extra voordeel op doordat als gevolg van de serieschakeling volgens de uitvinding een gedeeltelijke 5 hydraulische balancering binnen de pomp plaatsvindt waardoor de resulterende lagerbelasting veel minder is.

Het is op zich uit Europese aanvrage 91200987-5 bekend om twee pompen parallel te schakelen. Afhankelijk van de bedrijfscondities van de transmissie kan de volledige volumestroom van beide parallel ge-10 schakelde pompen of alleen de volumestroom van één der pompen worden gebruikt terwijl de andere volledig is uitgeschakeld. Hiertoe wordt een stuurventiel gebruikt waarmede de genoemde uit te schakelen andere pomp drukloos wordt gemaakt wanneer voor de transmissie geen behoefte aan debiet van deze pomp bestaat. Deze schakeling wordt alleen ge-15 bruikt om een betere doelmatigheid in energieverbruik te verkrijgen doordat niet langer nutteloos medium wordt rondgepompt.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld met verwijzing naar de tekeningen, waarin:

Figuur 1 een schema geeft van een continu variabele transmissie 20 uit de stand der techniek;

Figuur 2 een schema geeft van de pompinrichting volgens de uitvinding met twee pompen in serieschakeling;

Figuur 3 een schema geeft van de pompinrichting volgens de uitvinding met twee pompen in parallelschakeling; 25 Figuur k een doorsnede toont van een variant van het schakelven- tiel uit de uitvoeringsvormen van de figuren 2 en 3; en

Figuur 5 een grafiek toont als voorbeeld vein de bij de uitvoeringsvormen van figuren 2 en 3 behorende volumestroom als functie van het pomptoerental.

30 Figuur 1 toont een hydraulisch/mechanisch continu variabele transmissie voor een motorvoertuig zoals deze uit de steuid van de techniek bekend is. Het zal echter duidelijk zijn dat de onderhavige uitvinding overeenkomstig in andere typen van continu variabele of automatische transmissies kan worden gebruikt die worden gestuurd door 35 elektronische, hydraulische of andere middelen.

De continu variabele transmissie omvat een, bijvoorbeeld door een motor van een voertuig aangedreven, primaire as 1 waarop een primaire poelie is aangebracht bestaande uit een vaste en een beweegbare coni- 4 sche schijf 2, 3· De schijf 3 is gekoppeld aan de zuiger van een hydraulische cilinder 5 die de cilinderruimte 4 omsluit. De schijf 3 kan derhalve worden bewogen door toevoer of afvoer van medium via de leiding 6. Verder omvat de transmissie een secondaire as 7, welke bij-5 voorbeeld via koppelingen verbonden is met de wielen van het voertuig. De as 2 is eveneens voorzien van een secondaire poelie bestaande uit een vaste en een axiaal beweegbare conische schijf 8. 9* De schijf 9 is integraal gekoppeld aan de hydraulische cilinder 10 waarin de zuiger 11 verbonden is met de secondaire as 7 waarbij de cilinderruimte 10 12 wordt omsloten. Via de leiding 13 kan medium aan de ruimte 12 wor den toegevoerd en daarvan worden afgevoerd. Over de primaire en secondaire poelies is een eindloos transmissieorgaan, zoals een duwband of ketting of dergelijke, aangebracht. Door de conische schijven 3 en 9 axiaal te bewegen kan de straal van de aandrijfband 14 en derhalve de 15 transmissieverhouding worden gevarieerd. De axiale beweging van de conische schijven wordt teweeggebracht door toevoer of afvoer van medium aan of vanaf de cilinderruimten 4 en 11. Het medium in de cilinderruimte 12 moet voldoende druk op de band 14 kunnen uitoefenen teneinde slip van de band tussen secondaire en primaire poelies te 20 vermijden.

De druk en de volumestroom in de leidingen 6 en 13 naar de cilinderruimten 4 en 12 worden gestuurd door de stuureenheid 18. Deze besturing door de stuureenheid 18 vindt plaats in afhankelijkheid van een veelheid van variabelen (Vl-Vn), zoals de transmissieverhouding i, 25 het toerental van de primaire (np) en secondaire (n,) assen, de voertuigsnelheid v, versnellingen al en vertragingen α2 van het voertuig, positie β van het gaspedaal, en temperatuur T van het medium. Aan de stuureenheid 18 wordt via een leiding 1*J medium toegevoerd vanaf een pompinrichting 15 die via een filter 19 is aangesloten op het 30 reservoir 16. Met behulp van de pompinrichting 15 kan het medium onder een bepaalde druk worden gehouden. Eventuele overmaat aan medium wordt door de stuureenheid via de af voer leiding 17 teruggevoerd naar het reservoir 16 of naar de pompinrichting 15. In de stuureenheid kunnen vanzelfsprekend druk- en/of stroomregelventielen zijn opgenomen die 35 respectievelijk samenwerken met de naar de primaire en secondaire poelies voerende leidingen 6 en 13.

Bij bepaalde bedrijfscondities van het motorvoertuig, zoals hoge motortoerentallen, kunnen ook hoge toerentallen van de pompas voorko- I · i ·. -'· • v .

5 men. In het geval de pompinrichting uit een enkelvoudige pomp bestaat zal dan het eerdergenoemde probleem zich voordoen dat cavitatie in de volumestroom optreedt als gevolg van het feit dat de zuigdruk aan de inlaatkant van de pomp lager wordt dan de dampspanning van het medium.

5 Hierdoor ontstaan dampbellen die wanneer het medium onder druk wordt gebracht, geen tijd krijgen geleidelijk op te lossen maar daarentegen imploderen. Hierdoor ontstaat behalve een hoog en hinderlijk geluidsniveau tevens een sterk verhoogde slijtage. Tevens kan het genoemde probleem zich voordoen dat een steile drukgradiënt over de enkelvoudi-10 ge pomp valt met als gevolg weer een hinderlijk geluidsniveau.

Bij de oplossing volgens de uitvinding is in de pompinrichting 15 van figuur 1 nu een afzonderlijke opvoerpomp in serieschakeling aangebracht. Hierdoor wordt het medium, bijvoorbeeld olie, vanuit het reservoir 16 door de opvoerpomp op een lage druk gebracht van bijvoor-15 beeld 1 tot 1,5 h 2 bar. De perszijde van de eerste of opvoerpomp is verbonden met de zuigzijde van de tweede pomp, die derhalve een zuigdruk heeft hoger dan de zuigdruk van de eerste of opvoerpomp. De tweede pomp brengt het medium verder op het door de transmissie vereiste drukniveau van bijvoorbeeld 8 tot 80 bar. De uitvoering kan echter ook 20 zodanig zijn dat het medium door de eerste pomp op een hogere druk wordt gebracht, die bijvoorbeeld de helft of een andere deelwaarde bedraagt van de aan de uitlaat of perszijde van de pompinrichting vereiste einddruk, en dat de tweede pomp de andere helft of completerende deelwaarde van de drukverhoging verzorgt.

25 In figuur 2 is een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding aangege ven. Hierin is het eerdergenoemde geval aangegeven dat de eerste of opvoerpomp en de tweede pomp uit pompdelen van één pomp bestaan. Deze pomp 21 zuigt met het pompdeel 25, 26 medium aan vanuit het reservoir 16 via het filter 19 en de leiding 20 naar inlaat 25. Vanuit de uit-30 laat 26 wordt het medium met een lage druk zoals 1,5 tot 2 bar doorgepompt naar het schakelventiel 29 via de leiding 30. Doordat het scha-kelventiel 29 de in figuur 2 aangegeven schakelstand heeft waarin het schakellichaam 34 tegen de veerdruk in van de veer 38 door de oliedruk in de leiding 37 in de linkerstand is gebracht, wordt het medium van-35 uit de leiding 30 via de leiding 31 toegevoerd naar de inlaat 24 van het pompdeel 24, 27. Het onder lage druk toegevoerde medium wordt door het tweede pompdeel op de voor de transmissie vereiste hogere druk gebracht in de uitlaatleiding 28.

100 3 876 6

Het in de leiding 28 aanwezige drukniveau aan de perszijde van het pompdeel 24, 27 wordt in deze serieschakeling geregeld door een verder niet aangegeven drukregelventiel van de transmissie.

Het spreekt vanzelf dat bij deze seriestand de persdruk van de 5 eerste of opvoerpomp met een bepaalde minimale waarde groter moet zijn dan de dampspanning van het medium om te voorkomen dat dampbellen ontstaan in het aanzuigtraject van de tweede pomp. Hierdoor kan in de tweede pomp geen cavitatie optreden waardoor het geluidsniveau van de pompinrichting bij hoge pomptoerentallen wordt verminderd en slijtage 10 wordt tegengegaan. Wanneer deze eerste of opvoerpomp een groter slag-volume (o.a. noodzakelijk vanwege eventuele lekverliezen in de eerste pomp) heeft dan de tweede pomp kan het overschot aan medium via een éénrichtingsventiel of drukregelventiel worden afgevoerd naar het reservoir of naar een kanaal op lage druk zoals smeercircuit of 15 koelcircuit van de transmissie. In de figuur is dit drukregel- of éénrichtingsventiel 33 opgenomen in de leiding aansluitend op de aanzuigleiding 20.

Bij toepassing van éénrichtingventiel 33. bijvoorbeeld kogel ventiel, kan eveneens het drukniveau aan de perszijde van het 20 eerste pompdeel geregeld worden. Het ventiel 33 kan hierbij een eenvoudig kogelventiel zijn waarmee de druk aan de uitlaat of perszijde van de eerste pomp op 1,5 tot 2 bar bijvoorbeeld wordt ingesteld. Het ventiel kan echter ook een inwendig of uitwendig instelbaar drukregelventiel zijn waarmee de druk aan de perszijde van de 25 eerste pomp op een waarde in een gebied van bijvoorbeeld van 4 tot 40 bar wordt gebracht terwijl door de tweede pomp de resterende drukver-hoging tot een waarde in een gebied bijvoorbeeld van 8 tot 80 bar wordt verzorgd. Het drukregelventiel 33 kan hierbij vanaf de stuureen-heid l8 via een niet nader aangegeven verbinding worden ingesteld. Het 30 ventiel kan ook zijn aangebracht tussen de zuigleiding 24 en de zuig- leiding 25 in het pomphuis van de beide pompdelen of in het schakel-llchaam 34 vein het ventiel 29.

Indien bovengenoemde serieschakeling bij bepaalde bedrijfscondi-ties te weinig opbrengst afgeeft om aan de behoefte van de transmissie 35 te kunnen voldoen, met name bij lagere toerentallen, wanneer cavita-tieproblemen geen rol spelen, wordt het schakelventiel 29 onder invloed van de besturing van de stuureenheid 18 in de in figuur 3 aangegeven rechter stand gezet.

1 00 3 87 G ; 7

Hiertoe wordt, eventueel via een aan-uit solenoïde 35» de olietoevoer in de leiding 36 afgesloten zodat de veerkracht aan de linkerzijde van het schakelventiel 29 de overhand krijgt en het schakelele-ment 34 in de rechter positie dwingt. Bij deze uitvoering zijn, zoals 5 in figuur 3 aangegeven, de toevoerleiding 20 aangesloten zowel op de inlaat 25 als op de inlaat 24 via de omleiding 22, 32 en 31. In deze parallelschakeling is derhalve de zuigleiding of inlaat van het eerste of opvoerpompdeel 25, 26 verbonden met de zuigleiding of inlaat van het tweede pompdeel 24, 27. Tevens is de persleiding of uitlaat van de 10 eerste of opvoerpomp verbonden met de persleiding of uitlaat van de tweede pomp. Bij deze parallelschakeling, die slechts in een gering deel, bijvoorbeeld 5%, van de totale bedrijfstijd nodig is, wordt een hoge volumestroom verschaft. Evenals bij de serieschakeling in figuur 2 wordt het drukniveau aan de perszijde van de eerste en tweede 15 pompdelen in de leiding 28 geregeld door een verder niet aangegeven drukregelventiel van de transmissie.

In figuur 4 is een doorsnede gegeven van een variant van het schakelventiel 29, waarin het eerdergenoemde drukregelventiel van de eerste pomp als kogelventiel 39 is opgenomen in het schakellichaam 34. 20 Vanzelfsprekend vervalt dan het in de figuren 2 en 3 getekende ventiel 33· Tevens dienen de leidingen 28, 30» 31 en 32 in een andere volgorde op het ventiel 29 te worden aangesloten.

De afzonderlijke pompen of pompdelen kunnen met een constant of met een variabel instelbaar slagvolume zijn uitgevoerd. De pompen of 25 pompdelen kunnen zowel direct dan wel via een koppeling met een bepaalde overbrengverhouding worden aangedreven door een aandrijfeenheid, zoals de verbrandingsmotor van het motorvoertuig. Tevens is het mogelijk om tenminste één van de afzonderlijke pompen elektrisch aan te drijven.

30 In figuur 5 is de volumestroom of debiet van de pompinrichting aangegeven als functie van het toerental van de pompas. In deze figuur geeft de lijn 40 de door beide pompen in parallelschakeling afgegeven volumestroom aan (bijvoorbeeld in Ι/min.), terwijl de lijn 4l de door beide pompen in serieschakeling afgegeven volumestroom aangeeft. Wan-35 neer, zoals eerder gemeld, een hogere opbrengst nodig is, kan van serie- naar parallelschakeling worden omgeschakeld, zoals bijvoorbeeld bij toerental A aangegeven.

1 ΰ ü ύ 6 / υ

Claims (14)

1. Continu variabele transmissie, in het bijzonder voor een motorvoertuig, voorzien van een op een primaire as gemonteerde primaire 5 poelie, een op een secondaire as gemonteerde secondaire poelie, een over beide poelies lopende aandrijfband, waarbij elke poelie twee schijven omvat waarvan de ene axiaal ten opzichte van de andere beweegbaar is onder invloed van een hydraulische cilinder voor instelling van de transmissieverhouding, een pompinrichting met tenminste 10 een pomp voor afgifte van hydraulisch medium aan de hydraulische cilinders, en een stuureenheid om de pompafgifte te sturen in afhankelijkheid van de bedrijfscondities van de transmissie, net het kenmerk, dat de pompinrichting tenminste twee pompen omvat, waarvan de eerste als opvoerpomp voor de tweede in serieschakeling dient. 15

2. Continu variabele transmissie volgens conclusie 1, voorzien van een schakelventiel, waarmee onder besturing van de stuureenheid de twee pompen vanuit serieschakeling kunnen worden omgeschakeld naar parallelschakeling indien de door de transmissie gevraagde volume- 20 stroom van het medium groter is dan de beschikbare volumestroom in de serieschakeling.

3. Continu variabele transmissie volgens conclusie 1, voorzien van een drukregelventiel, dat is aangesloten op de uitlaat van de 25 eerste pomp, voor regeling van de druk aan de eerste pomp en afvoer van overschot aan medium van de eerste pomp.

4. Continu variabele transmissie volgens conclusie 3· waarin de stuureenheid de drukinstelling van het drukregelventiel stuurt. 30

5. Continu variabele transmissie volgens conclusie 3· waarin het drukregelventiel is aangebracht in het pomphuis van de pomp(en).

6. Continu variabele transmissie volgens conclusie 3· waarin het 35 drukregelventiel is aangebracht in het schakelventiel.

7. Continu variabele transmissie volgens conclusie 3. waarin het drukregelventiel als éénrichtingsventiel is uitgevoerd.

8. Continu variabele transmissie volgens conclusie 1, waarin de pompen zowel afzonderlijke pompen dan wel pompdelen binnen een pomp kunnen zijn. 5

9« Continu variabele transmissie volgens conclusie 1, waarin één of beide pompen zowel direct dan wel via een overbrenging met bepaalde overbrengverhouding worden aangedreven door een aandrijf motor van het motorvoertuig.

10. Continu variabele transmissie volgens conclusie 1, waarin tenminste één pomp elektrisch wordt aangedreven.

11. Continu variabele transmissie volgens een der voorgaande conclusies, waarin de eerste pomp een groter slagvolume heeft dan de 15 tweede pomp.

12. Continu variabele transmissie volgens een der voorgaande conclusies, waarin de pompen een instelbaar slagvolume hebben.

13. Continu variabele transmissie volgens conclusie 3· waarin de afvoer van overschot aan medium van de eerste pomp wordt teruggevoerd naar een kanaal op lage druk, zoals smeercircuit of koelcircuit, van de transmissie.

14. Continu variabele transmissie volgens conclusie 1, waarin de pompinrichting drie of meer pompen omvat. 1003876