DE69300344T2 - Getriebeaggregat für Kraftfahrzeuge. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebeaggregat für Kraftfahrzeuge, insbesondere des Typs, wobei das Übersetzungsverhältnis mittels eines stufenlos regelbaren Getriebes stufenlos verstellt wird.
• Ein derartiges stufenlos verstellbares Getriebe besteht aus zwei Riemenscheiben, zwischen denen ein Endlos- Getriebeelement angebracht ist. Die Riemenscheiben bestehen aus konischen Riemenscheibenhälften, wovon eine Hälfte axial bewegt werden kann, so daß die Laufradii des Getriebeelements auf den Riemenscheiben durch Bewegen der obenerwähnten Riemenscheibenhälften verändert werden können.
• Die Riemenscheibenhälften werden hierbei mittels zumindest einer Zylinder-/Kolbeneinheit bewegt und/oder angedrückt. In der Druckkammer dieser Zylinder-/Kolbeneinheit wird ein statischer Druck zum Andrücken und/oder Bewegen der entsprechenden Riemenscheibenhälfte zur Verfügung gestellt. Bei hohen Geschwindigkeiten überlagert ein unerwünschter Zentrifugaldruck diesen statischen Druck.
• Zur Kompensation des Zentrifugaldrucks ist es bekannt, die obenerwähnten Getriebeaggregate mit einer Druckausgleichskammer auszustatten, die über eine Durchgangsverbindung mit der obenerwähnten Druckkammer verbunden ist, dies derart, daß auf beiden Seiten des Kolbens der Zylinder-/Kolbeneinheit ein Druck aufgebaut wird.
• Gemäß einer bekannten Ausführungsform, die unter anderem in EP-Al-0.128.611 beschrieben worden ist, stellt die obenerwähnte Durchgangsverbindung einen permanenten Durchlaß für das Hydraulikmedium dar. Dies ist insofern von Nachteil, als ein konstanter Flüssigkeitsverbrauch auftritt, auch wenn keine Kompensation erforderlich ist, nämlich bei niedrigen Geschwindigkeiten. Weiterhin ist der statische Druck in der Druckkammer besonders bei niedrigen Geschwindigkeiten normalerweise am höchsten, und folglich auch der parasitäre Flüssigkeitsverbrauch, mit anderen Worten, die Flüssigkeit, welche über die obenerwähnte Durchgangsverbindung entweicht.
• Dies ist wiederum deswegen von Nachteil, da wegen des parasitären Ölverbrauchs eine relativ große Pumpenleistung erforderlich ist.
• Aus NL-A-7513019 ist es bekannt, den obengenannten Durchlaß zu regulieren. Hierin wird die Regulierung in Funktion des Verstellens der Riemenscheiben in Bezug zueinander ausgeführt oder wird mittels eines Ventils ausgeführt, worin die Position des Ventilkörpers durch die darauf wirkenden Zentrifugalkräfte bestimmt wird. Ein Nachteil besteht hierbei darin, daß es keine direkte Beziehung zwischen der Breite des Durchlasses und dem Druck in der Druckkammer gibt, was dazu führt, daß besagte Regulierung nicht immer optimal ist.
• Die vorliegende Erfindung zielt auf ein Getriebeaggregat, das die obenerwähnten Nachteile nicht aufweist, oder worin die obenerwähnten Nachteile zumindest auf ein Minimum beschränkt sind.
• Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Getriebeaggregat, bestehend aus einem stufenlos regelbaren Getriebe; zumindest einer hydraulischen Zylinder-/Kolbeneinheit mit einer Druckkammer, die mit dem stufenlos regelbaren Getriebe zusammenwirkt; einer Druckausgleichskammer, die mit der obenerwähnten Druckkammer zusammenwirkt; und einer Durchgangsverbindung, die die Druckausgleichskammer mit der Druckkammer verbindet und ein druckempfindliches Durchflußregelelement umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußregelelement die Durchlaßöffnung ansteigend abschließt, wenn sich der Druck in der Druckkammer erhöht. Vorzugsweise ist das Durchflußregelelement hierbei, zum Erreichen eines optimalen Effekts, auf einem kleinen Durchmesser montiert, mit anderen Worten, näher zum Innendurchmesser als zum Außendurchmesser des Kolbens der Zylinder-/Kolbeneinheit.
• Das druckempfindliche Durchflußregelelement gemäß der Erfindung besteht vorzugsweise aus einem unabhängig arbeitenden, federbelasteten Ventil.
• Die Verwendung eines druckempfindlichen Durchflußregelelements ist darin von Vorteil, daß die Verbindung zwischen der Druckausgleichskammer und der Druckkammer unter den ungünstigsten Bedingungen völlig oder zumindest teilweise abgeschlossen wird, was ein Vermeiden oder zumindest Einschränken des parasitären Flüssigkeitsverbrauchs zur Folge hat.
• Um die Merkmale gemäß der Erfindung besser zu erläutern, sind hiernach einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, nur als Beispiele und ohne in irgendeiner Weise einschränkend zu sein, unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, worin:
• Figur 1 eine schematische Darstellung eines Getriebeaggregats gemäß der Erfindung ist;
• die Figuren 2 und 3 schematische Darstellungen der Druckänderung in der Druckkammer des Getriebeaggregats für zwei verschiedene Stellen sind;
• Figur 4 eine Ansicht in größerem Maßstab des Teils ist, das in Figur 1 durch F4 angedeutet ist;
• Figur 5 ein Querschnitt in größerem Maßstab des Teils ist, das in Figur 4 durch F5 angedeutet ist.
• Figur 1 stellt ein Getriebeaggregat 1 für Kraftfahrzeuge dar, bestehend aus einem stufenlos regelbaren Getriebe 2 und Mitteln zum Verändern von dessen Übersetzungsverhältnis.
• Das stufenlos regelbare Getriebe 2 besteht hauptsächlich aus einer Eingangswelle 3, einer Ausgangswelle 4, zwei Riemenscheiben 5 und 6, die auf den Wellen 3 beziehungsweise 4 montiert sind, und einem endlosen Getriebeelement, wie etwa einem Riemen. Die Riemenscheiben 5 und 6 setzen sich aus konischen Riemenscheibenhälften 8-9 und 10-11 zusammen, wovon eine Riemenscheibenhälfte 8 beziehungsweise 10 nicht axial bewegt werden kann und wovon die zweite Riemenscheibenhälfte 9 beziehungsweise 11 hydraulisch in axialer Richtung bewegt werden kann.
• Die Mittel zum Verändern des Übersetzungsverhältnisses bestehen aus Zylinder-/Kolbeneinheiten 12 und 13, die mit den bewegbaren Riemenscheibenhälften 9 beziehungsweise 11 zusammenwirken. Durch Zufuhr von mehr oder weniger Hydraulikmedium in den Druckkammern 14 und 15 dieser Zylinder- /Kolbeneinheiten 12 und 13, dies mittels einer geeigneten Steuereinheit 16, kann das Übersetzungsverhältnis geändert werden.
• Die Eingangswelle 3 wird, wie bekannt, über eine Kupplungs- und Umschalteinheit 18 durch den Motor 17 des Kraftfahrzeugs angetrieben. Die Ausgangswelle 4 sorgt, über eine Übersetzung 20 und ein Differential 21, für den Antrieb der Räder 19.
• Die Drehzahl der Eingangswelle 3 beträgt praktisch nie mehr als 6.000 Umdrehungen pro Minute und beträgt während eines großen Teils des Betriebs weniger als 3.500 Umdrehungen pro Minute. Daher bleibt der in der Druckkammer 14 erzeugte Zentrifugaldruck begrenzt. Die Drehzahl der Ausgangswelle 4 beträgt oft mehr als 3.500 Umdrehungen pro Minute und oft sogar mehr als 8.000 Umdrehungen pro Minute, was dazu führt, daß der Zentrifugaldruck in der Druckkammer 15 beträchtlich wird.
• Es ist daher bekannt, das Getriebeaggregat 2, und insbesondere die sekundäre Riemenscheibe 6, mit einer Druckausgleichskammer 22 auszustatten, um Druckanstiege auszugleichen, die als Ergebnis von Zentrifugalkräften in der Druckkammer 15 erzeugt werden. Diese Druckausgleichskammer 22 besteht hauptsächlich aus der Verlängerung des Zylinders 23 der Zylinder-/Kolbeneinheit 13 und einer Ablenkwand 24. Somit befinden sich die Druckausgleichskammer 22 und die Druckkammer 15 an beiden Seiten des Kolbens 25 und sind mittels einer Durchgangsverbindung 26 verbunden. Überschüssiges Öl kann über eine relativ weite Öffnung 27 aus der Druckausgleichskammer entweichen.
• Besteht die obenerwähnte Durchgangsverbindung 26 aus einer Bohröffnung mit einem konstanten Querschnitt, wie dies in der in EP-A1-0.128.611 beschriebenen Ausführungsform der Fall ist, ist dies von Nachteil, da ein ständiger Ölverbrauch vorhanden ist, auch wenn kein Bedarf an Kompensation besteht, nämlich bei geringen Geschwindigkeiten.
• Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist, gemäß der Erfindung, ein unabhängig arbeitendes, druckempfindliches Durchflußregelelement 28 in Form eines Ventils in der Durchflußverbindung 26 vorgesehen, so daß der Flüssigkeitsverlust begrenzt wird.
• Bei einem kleinen Durchmesser D1 hat der Druck in der Kammer 15 als Funktion der Geschwindigkeit während des größeren Teils des Betriebs einen Verlauf, wie in Figur 2 dargestellt. Der statische Druck Ps, oder mit anderen Worten, die erforderliche Klemmkraft, die auf das Getriebeelement 7 ausgeübt werden muß, nimmt hierbei ab, wenn die Drehzahl ansteigt. Die Zentrifugalkräfte auf den Durchmesser D1 sind unbedeutend, und der Anstieg des dynamischen Drucks Pd ist geringer als das Sinken des statischen Drucks Ps, so daß der gesamte Druck Pt einen sinkenden Verlauf hat.
• Bei einem großen Durchmesser D2 ist der Verlauf des statischen Drucks Ps analog zu dem des ersten Falls, jedoch ist der Anstieg des dynamischen Drucks Pd größer als das Sinken des statischen Drucks Ps, so daß der gesamte Druck Pt einen ansteigenden Verlauf hat, wie in Figur 3 dargestellt.
• Das Durchflußregelelement 28 ist im Kolben 25 nahe der Welle 4 montiert und ist so entworfen, daß es geschlossen oder praktisch geschlossen ist, wenn der Druck Pt hoch ist, und sich weiter öffnet, wenn der Druck Pt abnimmt, so daß bei hoher Geschwindigkeit ein Ausgleichseffekt erreicht wird, während bei niedriger Geschwindigkeit der Flüssigkeitsverlust eingeschränkt wird.
• Montage und Entwurf eines Durchflußregelelements 28 sind im folgenden mittels Figuren 4 und 5 erläutert.
• Hierbei, wie in Figur 4 dargestellt, wird ein Durchflußregelelement 28 verwendet, das auf einem kleinen Durchmesser D1 im Kolben 25 montiert ist, mit anderen Worten, näher zum Innendurchmesser des Kolbens 25 als zum Außendurchmesser, worin dieses Durchflußregelelement 28 so konstruiert ist, daß es die Durchlaßöffnung der Durchgangsverbindung 26 ansteigend abschließt, wenn der Druck in der Druckkammer 15 steigt.
• Wie in Figur 5 dargestellt, besteht das Durchflußregelelement 28 hauptsächlich aus einem Gehäuse 29 und einem Ventilkörper 31, der mittels elastischer Mittel, wie etwa einer Feder 30, belastet wird und der im Gehäuse 29 verschoben werden kann. Das Gehäuse 29 ist in Form eines zylinderförmigen Stopfens hergestellt, der mit einer Bohröffnung in der Seite 32, die in der Druckkammer 15 endet, versehen ist, welche eine Kammer 33 bildet, worin der Ventilkörper 31 bewegt werden kann. Die Kammer 33 ist mittels zumindest eines radialen Durchlasses 34, der im Gehäuse 29 vorgesehen ist, und einer axialen Aussparung 35 mit der Druckausgleichskammer 22 verbunden.
• Der Ventilkörper 31 besteht aus einem hohlen, kolbenförmigen Element, das mit einem engen Durchlaß 37 in seiner Kopfseite 36 versehen ist.
• Am Einlaß der Kammer 33 ist ein Sieb oder Filter 38 angebracht, der auch die Bewegung des Ventilkörpers 31 einschränkt.
• Die Arbeitsweise des Durchflußregelelements 28 von Figur 5 kann aus dieser Figur leicht abgeleitet werden. Besteht kein Druckunterschied zwischen den Seiten 32 und 39, wird der Ventilkörper 31 infolge der Federkraft gegen den Filter 38 gedrückt. Bei einem ansteigenden Druckunterschied, wobei der Druck in der Druckkammer 15 höher ist als in der Druckausgleichskammer 22, strömt Flüssigkeit durch den Durchlaß 37, worüber ein Druckabfall verursacht wird. Sobald dieser Druckabfall einen bestimmten Wert überschreitet, bewegt sich der Ventilkörper 31 gegen den Druck der Feder 30, und die Durchlässe 34 sind gedrosselt. Hierbei wird ein Gleichgewicht hergestellt, wobei der Ventilkörper 31 eine bestimmte Position einnimmt, abhängig vom Druckabfall im Durchlaß 37.
• Vollständigkeitshalber ist anzumerken, daß sowohl über dem Durchlaß 34 als auch dem Durchlaß 37 ein Druckabfall auftritt. Der Druckabfall über dem Durchlaß 37 steigt, wenn der gesamte Druckabfall ansteigt. Bei einem kleinen Durchmesser ist der gesamte Druckabfall, mit anderen Worten, der Unterschied zwischen dem Druck in der Druckkammer 15 und dem Druck in der Druckausgleichskammer 22, gleich oder nahezu gleich dem obenerwähnten Gesamtdruck Pt. Daher ist der Druckabfall über dem Durchlaß 37 proportional zum Druck Pt.
• In der Anwendung von Figur 4 und in der entsprechenden Kurve von Figur 2 beinhaltet letztere, daß das Durchflußregelelement 28 bei einem gesamten Druck Pt, der niedriger ist als ein bestimmter Wert Po, völlig geöffnet ist, während das Durchflußregelelement 28 bei einem höheren Wert des Drucks Pt für ein teilweises Abschließen sorgt. Infolgedessen können hohe parasitäre Flüssigkeitsverluste bei niedrigen Geschwindigkeiten vermieden werden.
• Der Wert Po und das Ausmaß der Bewegung der Ventilscheibe 31 als Funktion des Druckabfalls über diese Ventilscheibe 31 sind abhängig von der Vorspannung und der Federkonstante der Feder 30. Daher können die Eigenschaften des Durchflußregelelements 28 durch Verwendung einer Feder mit anderen Merkmalen verändert werden.
• Gemäß der Erfindung wird bei beiden der obengenannten Möglichkeiten vorzugsweise ein druckempfindliches Durchflußregelelement 28 verwendet, welches so konstruiert ist, daß seine Teile, die die Breite der Durchgangsverbindung 26 bestimmen, keinen Zentrifugalkräften unterworfen sind, welche in die Bewegung des Durchflußregelelements 28 eingreifen. Vorzugsweise wird zu diesem Zweck ein Ventilkörper verwendet, der sich in Bezug zu den Rotationsachsen des Getriebes 2 axial bewegen kann.
• Vorzugsweise geschieht das Öffnen beziehungsweise Schliessen der Durchgangsverbindung 26 progressiv über den gesamten Arbeitsbereich. Letzteres bedeutet, daß, da ein ansteigendes Abschließen der Öffnung des Durchlasses bei Anstieg des Drucks in der Druckkammer 15 vorgesehen ist, die Kurve, worin das Öffnen der Durchgangsverbindung 26 in der Ordinate dargestellt ist, und worin der Druck in der Druckkammer 15 in der Abszisse dargestellt ist, einen Neigungsverlauf zeigt, der für jeden Punkt besagter Kurve und für den gesamten Arbeitsbereich des Getriebes kleiner oder gleich Null ist.
• Noch mehr zu bevorzugen, jedoch nicht notwendigerweise, weisen die vorgenannten Kurven einen sinkenden beziehungsweise steigenden Verlauf auf, der sich über zumindest 75 % des Arbeitsbereichs erstreckt, und besser noch über den gesamten Arbeitsbereich.
• Die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf die als Beispiele beschriebenen und in den begleitenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt; im Gegenteil kann ein solches Getriebeaggregat für Kraftfahrzeuge in verschiedenen Varianten hergestellt werden, ohne den Rahmen der Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, zu verlassen.

Claims (11)

1.- Getriebeaggregat für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem stufenlos regelbaren Getriebe (2); zumindest einer hydraulischen Zylinder-/Kolbeneinheit (13) mit einer Druckkammer (15), die mit dem stufenlos regelbaren Getriebe (2) zusammenwirkt; einer Druckausgleichskammer (22), die mit der obenerwähnten Druckkammer (15) zusammenwirkt; und einer Durchgangsverbindung (26), die die Druckausgleichskammer (22) mit der Druckkammer (15) verbindet und ein druckempfindliches Durchflußregelelement (28) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußregelelement (28) so entworfen ist, daß es die Durchlaßöffnung der Durchgangsverbindung (26) ansteigend abschließt, wenn sich der Druck in der Druckkammer (15) erhöht.

2.- Getriebeaggregat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußregelelement (28) auf einem kleinen Durchmesser (D1) montiert ist, mit anderen Worten, näher zum Innendurchmesser als zum Außendurchmesser des Kolbens (25) der Zylinder-/Kolbeneinheit (13).

3.- Getriebeaggregat gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das druckempfindliche Durchflußregelelement (28) aus einem unabhängig arbeitenden, federbelasteten Ventil besteht.

4.- Getriebeaggregat gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Durchflußregelelement (28) versehen ist, das so konstruiert ist, daß die Regelung des Durchflusses progressiv stattfindet.

5.- Getriebeaggregat gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Durchflußregelelement (28) ausgestattet ist, das so konstruiert ist, daß das Abschließen der Durchlaßöffnung über zumindest 75 % des Arbeitsbereichs ansteigt.

6.- Getriebeaggregat gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Wert 100 % beträgt.

7.- Getriebeaggregat gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußregelelement (28) mit einem Ventil versehen ist, das einen Ventilkörper (31) hat, wobei dieser Ventilkörper (31) sich nur axial bewegen kann.

8.- Getriebeaggregat gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußregelelement (28) hauptsächlich aus einem Gehäuse (29) mit einem radialen Durchlaß (34), einem Ventilkörper (31), der mit dem radialen Durchlaß (34) zusammenwirkt, und elastischen Mitteln, die den Ventilkörper (31) in eine geöffnete Position zwingen, besteht.

9.- Getriebeaggregat gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (31) in Form eines Kolbens gefertigt und mit einem engen Durchlaß (37) in seiner Kopfseite (36) versehen ist; der mit der Druckkammer (15) in Verbindung steht.

10.- Getriebeaggregat gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (29) in Form eines zylinderförmigen Stopfens gefertigt ist.

11.- Getriebeaggregat gemäß Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (29) auf der Seite (32), die gegen die obenerwähnte Druckkammer (15) gerichtet ist, offen ist, wobei ein Filter (38) an dieser offenen Seite (32) vorgesehen ist.