WO2015086018A2 - Cvt-getriebe - Google Patents

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    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/46—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears
    • F16H3/48—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears
    • F16H3/52—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears
    • F16H3/54—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears one of the central gears being internally toothed and the other externally toothed

Definitions

  • the invention relates to a CVT transmission with a drive, a continuously variable variator, a partial transmission for displaying at least two operating ranges (low and high) with continuously variable ratio and with a direct shift stage for switching between a first operating range (low) and a second operating range ( high) with stepless translation.
  • the invention further relates to a method for operating such a CVT transmission.
  • CVT is called a continuously variable transmission, wherein the letters CVT for
  • Continuously variable transmission stand In order to increase the transmission range of a continuously variable transmission, ie its spread, it is known, for example, from the European patent application EP 2 275 709 A1, to subordinate the continuously variable transmission to a switchable planetary gear.
  • the switchable planetary gear allows a
  • the object of the invention is to operate a CVT transmission with a drive, a continuously variable variator, a partial transmission for the representation of at least two operating ranges (low and high) with continuously variable ratio and with a direct shift stage for switching between a first operating range (low) and a second operating range (high) with stepless transmission, to simplify.
  • the object is in a CVT transmission with a drive, a continuously variable variator, a partial transmission for displaying at least two operating ranges (low and high) with continuously variable ratio and with a direct shift stage for switching between a first operating range (low) and a second operating range (high) with continuously variable ratio, achieved in that the partial transmission for the first operating range (low) a non-positive coupling, in particular a friction clutch, and for the second operating range (high) a positive clutch, in particular a dog clutch, summarizes.
  • the inventive combination of the positive clutch for the first Operating range (low) with the positive coupling for the second operating range (high) costs can be saved in the production of the CVT transmission, because the positive coupling causes less cost than a non-positive coupling. Nevertheless, surprisingly, a relatively high ride comfort during operation of the CVT transmission can be made possible by the combination of the non-positive and the positive clutch.
  • a preferred embodiment of the CVT transmission is characterized in that the direct shift stage comprises a positive clutch, in particular a dog clutch.
  • the manufacturing costs can be further reduced, without the ride comfort in the operation of the CVT transmission has to be significantly reduced.
  • the variator bridging direct shift stage is connected directly to the drive. Due to the direct connection of the direct switching stage to the drive, the direct switching stage can advantageously be used independently of the starting element.
  • the direct shift stage may, for example, be connected to a gear used in conventional CVT drive trains to drive a hydraulic pump. Therefore, such a gear is also referred to as impeller.
  • the drive comprises an internal combustion engine or an internal combustion engine
  • the direct shift stage bridging the variator is driven directly by the internal combustion engine or the internal combustion engine. Due to the direct connection of the direct shift stage to the drive, the direct shift stage in the context of the present invention is preferably used exclusively when driving a motor vehicle equipped with the CVT drive train.
  • a further preferred embodiment of the CVT transmission is characterized in that the direct shift stage bridging the variator is connected to a crankshaft with the interposition of a torsional vibration damper. About the crankshaft, a torque of the drive, in particular the internal combustion engine or the internal combustion engine, issued.
  • the torsional vibration damper is advantageously used to decouple unwanted torsional vibrations, which occur during operation of the drive, in particular of the internal combustion engine or of the internal combustion engine, from the CVT drive train. This prevents unwanted damage in the CVT drivetrain caused by rotational irregularities.
  • Another preferred embodiment of the CVT transmission is characterized in that the partial transmission is arranged between the variator and a differential.
  • the partial transmission is, for example, a reduction gear.
  • the partial transmission is preferably arranged between a variator output and the differential.
  • the direct shift stage is preferably arranged between the starting element and a variator input.
  • the partial transmission is designed as a dual-range transmission, in particular as a planetary gear.
  • the dual range transmission allows driving in the first range, also referred to as low range, and in the second range, also referred to as high range. In the first area, for example, can be driven with a larger translation than in the second area.
  • the designed as a planetary gear dual-range transmission advantageously also allows the representation of a reverse gear.
  • the partial transmission is designed as a planetary gear with a simple planetary gear set.
  • the planetary gear is constructed in accordance with an essential aspect of the invention much simpler than conventional planetary gear, comprising at least two planetary gear sets.
  • a renunciation of ease of use or shifting comfort is deliberately accepted.
  • this has the advantage that the simplified planetary gear is not only easier to produce, but also can be used much more flexible, for example, to represent a kind of gearbox for different torque classes.
  • space can be saved by simplifying the planetary gear.
  • a preferred embodiment of the CVT transmission is characterized in that the planetary gear comprises a sun gear, a ring gear and planet gears, which are rotatably mounted on a planet carrier.
  • the planetary gear comprises, in contrast to conventional planetary gears only a sun gear, only a ring gear and only one planet carrier. This provides, inter alia, the advantage that different requirements in the design of the planetary gear can be considered easier and more flexible.
  • Another preferred embodiment of the CVT transmission is characterized in that the sun gear is connected to a variator output.
  • the sun gear of the planetary gear is advantageous rotatably connected to an output shaft of a driven-side conical disk set of the variator.
  • the planetary gear is arranged with the simple planetary gear set between the variator and the differential.
  • the variator comprises, in addition to the driven-side conical disk set, a drive-side conical disk set which, with the interposition of the starting element, is drivingly connected to the drive, for example an internal combustion engine or an internal combustion engine.
  • the differential serves on the
  • Output side advantageous to distribute a torque provided by the drive, for example, on two driven wheels.
  • a further preferred embodiment of the CVT transmission is characterized in that the planetary gear with the simple planetary gear set a direction of rotation reversal device is connected downstream to illustrate a reverse gear.
  • the direction of rotation reversal device is deliberately not integrated into the planetary gear according to another aspect of the invention.
  • the structure of the planetary gear is further simplified.
  • the deliberate separation between the planetary gear and the reversing device further simplifies the representation of the gearbox for different torque classes.
  • a further preferred embodiment of the CVT transmission is characterized in that the direction of rotation reversing device is designed as a solid-state transmission with a forward branch and a backward branch.
  • the solid-state transmission includes, for example, a spur gear stage and a claw circuit for switching between the forward branch and the reverse branch.
  • the solid-gear transmission advantageously allows a neutral position or neutral position, in which no torque is transmitted via the solid-speed transmission.
  • the above object is in a method for operating a CVT transmission with a drive, a continuously variable variator, a partial transmission for displaying at least two operating ranges (low and high) with continuously variable ratio and with a direct shift stage for switching between a first operating range ( low) and one nem second operating range (high) with continuously variable ratio, in particular a previously described CVT transmission, alternatively or additionally, achieved in that a switchover from the first operating range (low) in the second operating range (high) via the direct shift stage.
  • the switching from the first operating range (low) to the second operating range (high) is preferably always via the direct switching stage.
  • Switching from the first operating range (low) to the second operating range (high) via the direct shift stage preferably always takes place at the same transmission ratio, for example at a transmission ratio of about 4.25.
  • switching over from the first operating range (low) to the second operating range (high) via the direct shift stage preferably takes place at the lower end of this characteristic curve.
  • the above object is in a method for operating a CVT transmission with a drive, a continuously variable variator, a partial transmission for displaying at least two operating ranges (low and high) with continuously variable ratio and with a direct shift stage for switching between a first operating range ( Low) and a second operating range (high) with continuously variable transmission, in particular a previously described CVT transmission, alternatively or additionally solved in that
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that a quick return adjustment of the gear ratio with slipping friction clutch of the sub-transmission and simultaneous variator adjustment is performed. As a result, the shifting comfort during operation of the CVT transmission can be further improved.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that a quick return adjustment of the gear ratio is performed with slipping friction clutch of the sub-transmission and without Variatorver thoroughly. Depending on the operating mode, it may be advantageous to keep the variator ratio constant.
  • the above object is in a method for operating a CVT transmission with a drive, a continuously variable variator, a partial transmission for presentation at least two operating ranges (low and high) with continuously variable ratio and with a direct shift stage for switching between a first operating range (low) and a second operating range (high) with continuously variable transmission, in particular a previously described CVT transmission, alternatively or additionally solved by that is jumped at a rapid return of the gear ratio directly from the second operating range (high) in the first operating range (low), without using the direct shift stage. This can speed up the switching.
  • Figure 1 is a simplified representation of a CVT drive train according to the invention in longitudinal section and
  • FIG. 2 shows a transmission map of the CVT drive train according to an embodiment of a method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a CVT drive train 1 according to the invention with a CVT transmission according to the invention.
  • the CVT drive train 1 includes a drive 3.
  • the drive is, for example, an internal combustion engine, which is also referred to as an internal combustion engine when used in a motor vehicle.
  • the CVT powertrain 1 is used in automobiles.
  • the starting of the motor vehicle is made possible by a starting element 5.
  • a torque from the drive 3 is forwarded to a starting output part 6.
  • the starting starting part 6 is connected via a gear stage with a gear 8 and a gear 9 with a variator input of a variator 10.
  • the variator 10 comprises a drive-side conical disk set 1 1 and a
  • the two conical disk sets 1 1, 12 are coupled together by an only indicated Umschlingungsstoff 13.
  • the wrapping means 13 is, for example, a special chain.
  • the output 15 comprises at least one driven wheel (not shown).
  • the output 15 comprises at least two driven wheels.
  • a differential gear 16 also referred to as differential 16 is used.
  • the differential 16 includes a spur gear 18.
  • a planetary gear 20 is disposed between the variator 10 and the differential 16.
  • the planetary gear 20 is assigned to a variator output on the driven-side conical disk set 12.
  • the drive 3 of the CVT drive train 1 is associated with a torsional vibration damper 22.
  • the torsional vibration damper 22 is arranged between the drive 3 and the starting element 5.
  • the starting element 5 designed as a starting clutch 24.
  • the starting clutch 24 is a wet-running multi-plate clutch.
  • An input part 25 of the torsional vibration damper 22 is rotatably connected to a crankshaft of the drive 3.
  • An output part 26 of the torsional vibration damper 22 on the one hand represents an input of the starting clutch 24.
  • the output part 26 of the torsional vibration damper 22 is non-rotatably connected to a gear 28.
  • the gear 28 is used for example for driving a (not shown) pump. Therefore, the gear 28 is also referred to as a pump gear.
  • the gear 28 can also serve to drive another or another vehicle component.
  • the gear wheel 28 is associated with a switchable by means of a switching device 29 direct switching stage 30.
  • the switching device 29 is designed according to one aspect of the invention as a dog clutch.
  • An arrow 31 indicates that the direct shift stage 30 serves to bridge the variator 10.
  • the direct switching stage 30 with the aid of the switching device 29 can provide a direct coupling of the gear 28 with the spur gear 18 of the differential 16.
  • the drive 3 can be connected via the torsional vibration damper 22, independently of the starting element 5, to the variator 10 via the differential 16 to the output drive 15.
  • the planetary gear 20 comprises only a single planetary gear set 40 and two switching stages 41, 42.
  • the simple planetary gear set 40 comprises a sun gear 44 which is non-rotatably connected to an output shaft of the driven side cone pulley set 12 of the variator 10.
  • the simple planetary gear set 40 further includes a ring gear 45. With the ring gear 45 and the sun gear 44 are planetary gears 46 in engagement.
  • the planet gears 46 are rotatably mounted on a planet carrier 48.
  • the planet carrier 48 is rotatably connected to a transmission output shaft 49 of the planetary gear 20.
  • the switching stage 41 is designed as a multi-plate clutch for the representation of a low range and associated with the ring gear 45.
  • the switching stage 42 is designed as a dog clutch.
  • the switching stage 42 is assigned to the planet carrier 48 or the transmission input shaft 49 and serves to display a high range.
  • the planetary gear 20 is followed by a direction of rotation reversing device 50.
  • the reversing device 50 includes a gear stage which is rotatably connected to the transmission output shaft 49. Via a dog clutch 52 can be switched between a neutral position N, a forward position D and a reverse position R.
  • D stands for a forward driving operation, in which a torque provided by the transmission output shaft 49 is transmitted via a forward branch of the reversing direction reversing device 50 to the spur gear 18 of the differential 16.
  • the torque provided by the transmission output shaft 49 is transmitted in the reverse direction of rotation to the spur gear 18 of the differential 16.
  • the transmission output shaft 49 is decoupled from the spur gear 18 of the differential 16. In the neutral position N, therefore, no torque is transmitted from the transmission output shaft 49 to the spur gear 18 of the differential 16.
  • FIG. 2 shows a transmission map to the CVT transmission illustrated in FIG. 1 in the form of a Cartesian coordinate diagram.
  • the Cartesian coordinate diagram shown in FIG. 2 comprises an x-axis 61 and a y-axis 62.
  • a variator ratio of the variator (10 in FIG. 1) is plotted on the x-axis 61.
  • On the y-axis 62, a gear ratio of the CVT transmission is plotted.
  • a characteristic 63 represents the low operating range.
  • a characteristic 64 represents the high operating range.
  • a dot-dash line 65 which runs parallel to the x-axis 61, switches between the low range 63 and the high range 64 indicated. Switching 65 occurs at a constant gear ratio of, for example, about 4.5.
  • switching over from the low region 63 into the high region 64 always takes place via the direct switching stage (30 in FIG. 1).
  • the switching by the direct switching stage is performed, for example, from a point A along the dot-and-dash line 65 to a point B.
  • the point A represents a lower end of the low-range characteristic 63.
  • the point B represents an upper end of the characteristic 64 for the high-range
  • Quick return adjustments from the high region 64 into the low region 63 can be performed with slipping clutch (41 in FIG. 1), as indicated by an arrow 71 in FIG.
  • Direct return circuits from the high region 64 into the low region 63 can optionally also take place from a region between the switching point B and a switching point C, as indicated by an arrow 72 in FIG.
  • An arrow 66 indicates in FIG. 2 that rapid downshifts or quick return adjustments can also take place with a slipping low clutch (41 in FIG. 1) and simultaneous variator adjustment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein CVT-Getriebe mit einem Antrieb, einem stufenlos verstellbaren Variator, einem Teilgetriebe zur Darstellung von mindestens zwei Betriebsbereichen (low und high) mit stufenloser Übersetzung und mit einer Direktschaltstufe zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebbereich (high) mit stufenloser Übersetzung. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Teilgetriebe für den ersten Betriebsbereich (low) eine kraftschlüssige Kupplung, insbesondere eine Reibungskupplung, und für den zweiten Betriebsbereich (high) eine formschlüssige Kupplung, insbesondere eine Klauenkupplung, umfasst.

Description

CVT-Getriebe
Die Erfindung betrifft ein CVT-Getriebe mit einem Antrieb, einem stufenlos verstellbaren Variator, einem Teilgetriebe zur Darstellung von mindestens zwei Betriebsbereichen (low und high) mit stufenloser Übersetzung und mit einer Direktschaltstufe zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high) mit stufenloser Übersetzung. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen CVT-Getriebes.
Mit CVT wird ein stufenloses Getriebe bezeichnet, wobei die Buchstaben CVT für
Continuously Variable Transmission stehen. Um den Übersetzungsbereich eines stufenlosen Getriebes, also dessen Spreizung, zu erhöhen, ist es zum Beispiel aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 2 275 709 A1 bekannt, dem stufenlosen Getriebe ein schaltbares Planetengetriebe nachzuordnen. Das schaltbare Planetengetriebe ermöglicht eine
Zweibereichschaltung und eine Rückwärtsschaltung. Weiterhin ist es aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 61 900 A1 bekannt, ein Mehrbereich-CVT mit festen zuschaltbaren Gängen, zum Beispiel zum Anfahren oder für Höchstgeschwindigkeit, vorzusehen, wobei jedoch im Betrieb dieser festen Übersetzungen der Variator abgekoppelt ist. Demzufolge gibt es nur einen stufenlosen Bereich, es können nicht alle Fahrbereiche stufenlos gefahren werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Betreiben eines CVT-Getriebes mit einem Antrieb, einem stufenlos verstellbaren Variator, einem Teilgetriebe zur Darstellung von mindestens zwei Betriebsbereichen (low und high) mit stufenloser Übersetzung und mit einer Direktschaltstufe zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high) mit stufenloser Übersetzung, zu vereinfachen.
Die Aufgabe ist bei einem CVT-Getriebe mit einem Antrieb, einem stufenlos verstellbaren Variator, einem Teilgetriebe zur Darstellung von mindestens zwei Betriebsbereichen (low und high) mit stufenloser Übersetzung und mit einer Direktschaltstufe zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high) mit stufenloser Übersetzung, dadurch gelöst, dass das Teilgetriebe für den ersten Betriebsbereich (low) eine kraftschlüssige Kupplung, insbesondere eine Reibungskupplung, und für den zweiten Betriebsbereich (high) eine formschlüssige Kupplung, insbesondere eine Klauenkupplung, um- fasst. Durch die erfindungsgemäße Kombination der kraftschlüssigen Kupplung für den ersten Betriebsbereich (low) mit der formschlüssigen Kupplung für den zweiten Betriebsbereich (high) können Kosten bei der Herstellung des CVT-Getriebes eingespart werden, weil die formschlüssige Kupplung weniger Kosten verursacht als eine kraftschlüssige Kupplung. Dennoch kann überraschenderweise durch die Kombination der kraftschlüssigen mit der formschlüssigen Kupplung ein relativ hoher Fahrkomfort im Betrieb des CVT-Getriebes ermöglicht werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des CVT-Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Direktschaltstufe eine formschlüssige Kupplung, insbesondere eine Klauenkupplung, umfasst. Dadurch können die Herstellkosten weiter reduziert werden, und zwar ohne dass der Fahrkomfort im Betrieb des CVT-Getriebes nennenswert eingeschränkt werden muss.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des CVT-Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass die den Variator überbrückende Direktschaltstufe direkt an den Antrieb angebunden ist. Durch die direkte Anbindung der Direktschaltstufe an den Antrieb kann die Direktschaltstufe vorteilhaft unabhängig von dem Anfahrelement verwendet werden. Die Direktschaltstufe kann zum Beispiel an ein Zahnrad angebunden werden, das in herkömmlichen CVT- Antriebssträngen verwendet wird, um eine Hydraulikpumpe anzutreiben. Daher wird ein derartiges Zahnrad auch als Pumpenrad bezeichnet. Wenn der Antrieb eine Brennkraftmaschine beziehungsweise einen Verbrennungsmotor umfasst, dann ist die den Variator überbrückende Direktschaltstufe direkt durch die Brennkraftmaschine beziehungsweise den Verbrennungsmotor angetrieben. Aufgrund der direkten Anbindung der Direktschaltstufe an den Antrieb wird die Direktschaltstufe im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ausschließlich im Fahrbetrieb eines mit dem CVT-Antriebsstrang ausgestatteten Kraftfahrzeugs verwendet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des CVT-Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass die den Variator überbrückende Direktschaltstufe unter Zwischenschaltung eines Drehschwingungsdämpfers mit einer Kurbelwelle verbunden ist. Über die Kurbelwelle wird ein Drehmoment des Antriebs, insbesondere der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Verbrennungsmotors, abgegeben. Der Drehschwingungsdämpfer dient vorteilhaft dazu, unerwünschte Drehschwingungen, die im Betrieb des Antriebs, insbesondere der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Verbrennungsmotors, auftreten, von dem CVT-Antriebsstrang zu entkoppeln. Dadurch werden durch Drehungleichförmigkeiten hervorgerufene unerwünschte Schäden im CVT-Antriebsstrang verhindert. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des CVT-Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Teilgetriebe zwischen dem Variator und einem Differenzial angeordnet ist. Bei dem Teilgetriebe handelt es sich zum Beispiel um ein Untersetzungsgetriebe. Das Teilgetriebe ist vorzugsweise zwischen einem Variatorausgang und dem Differenzial angeordnet. Demgegenüber ist die Direktschaltstufe vorzugsweise zwischen dem Anfahrelement und einem Variatoreingang angeordnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des CVT-Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Teilgetriebe als Zweibereichsgetriebe, insbesondere als Planetengetriebe, ausgeführt ist. Das Zweibereichsgetriebe ermöglicht zum Beispiel einen Fahrbetrieb in dem ersten Bereich, der auch als low-Bereich bezeichnet wird, und in dem zweiten Bereich, der auch als high-Bereich bezeichnet wird. In dem ersten Bereich kann zum Beispiel mit einer größeren Übersetzung gefahren werden als in dem zweiten Bereich. Das als Planetengetriebe ausgeführte Zweibereichsgetriebe ermöglicht vorteilhaft darüber hinaus die Darstellung eines Rückwärtsgangs.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des CVT-Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Teilgetriebe als Planetengetriebe mit einem einfachen Planetensatz ausgeführt ist. Das Planetengetriebe ist gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung viel einfacher aufgebaut als herkömmliche Planetengetriebe, die mindestens zwei Planetensätze umfassen. Bei der Vereinfachung des Planetengetriebes wird bewusst ein Verzicht an Bedienkomfort beziehungsweise Schaltkomfort in Kauf genommen. Daraus ergibt sich aber der Vorteil, dass das vereinfachte Planetengetriebe nicht nur einfacher herstellbar ist, sondern auch viel flexibler genutzt werden kann, um zum Beispiel eine Art Getriebebaukasten für unterschiedliche Drehmomentklassen darzustellen. Darüber hinaus kann durch die Vereinfachung des Planetengetriebes Bauraum eingespart werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des CVT-Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe ein Sonnenrad, ein Hohlrad und Planetenräder umfasst, die drehbar an einem Planetenträger gelagert sind. Das Planetengetriebe umfasst im Unterschied zu herkömmlichen Planetengetrieben nur ein Sonnenrad, nur ein Hohlrad und nur einen Planetenträger. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass unterschiedliche Anforderungen bei der Auslegung des Planetengetriebes einfacher und flexibler berücksichtigt werden können. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des CVT-Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad an einen Variatorausgang angebunden ist. Das Sonnenrad des Planetengetriebes ist vorteilhaft drehfest mit einer Ausgangswelle eines abtriebseitigen Kegelscheibensatzes des Variators verbunden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des CVT-Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe mit dem einfachen Planetensatz zwischen dem Variator und dem Differenzial angeordnet ist. Der Variator umfasst neben dem abtriebsseitigen Kegelscheibensatz einen antriebsseitigen Kegelscheibensatz, der unter Zwischenschaltung des Anfahrelements antriebsmäßig mit dem Antrieb, zum Beispiel einer Brennkraftmaschine beziehungsweise einem Verbrennungsmotor, verbunden ist. Das Differenzial dient auf der
Abtriebsseite vorteilhaft dazu, ein von dem Antrieb bereitgestelltes Drehmoment zum Beispiel auf zwei angetriebene Räder zu verteilen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des CVT-Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Planetengetriebe mit dem einfachen Planetensatz eine Drehrichtungsumkehr- einrichtung zur Darstellung eines Rückwärtsgangs nachgeschaltet ist. Die Drehrichtungsum- kehreinrichtung ist gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung bewusst nicht in das Planetengetriebe integriert. Dadurch wird der Aufbau des Planetengetriebes weiter vereinfacht. Darüber hinaus wird durch die bewusste Trennung zwischen Planetengetriebe und Drehrich- tungsumkehreinrichtung die Darstellung des Getriebebaukastens für unterschiedliche Drehmomentklassen weiter vereinfacht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des CVT-Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtungsumkehreinrichtung als Feststufengetriebe mit einem Vorwärtszweig und einem Rückwärtszweig ausgeführt ist. Das Feststufengetriebe umfasst zum Beispiel eine Stirnradstufe und eine Klauenschaltung zum Umschalten zwischen dem Vorwärtszweig und dem Rückwärtszweig. Darüber hinaus ermöglicht das Feststufengetriebe vorteilhaft eine Neutralstellung oder Leerlaufstellung, in welcher kein Drehmoment über das Feststufengetriebe übertragen wird.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Betreiben eines CVT-Getriebes mit einem Antrieb, einem stufenlos verstellbaren Variator, einem Teilgetriebe zur Darstellung von mindestens zwei Betriebsbereichen (low und high) mit stufenloser Übersetzung und mit einer Direktschaltstufe zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und ei- nem zweiten Betriebsbereich (high) mit stufenloser Übersetzung, insbesondere eines vorab beschriebenen CVT-Getriebes, alternativ oder zusätzlich, dadurch gelöst, dass ein Umschalten vom ersten Betriebsbereich (low) in den zweiten Betriebsbereich (high) über die Direktschaltstufe erfolgt. Das Umschalten vom ersten Betriebsbereich (low) in den zweiten Betriebsbereich (high) erfolgt vorzugsweise immer über die Direktschaltstufe. Das Umschalten vom ersten Betriebsbereich (low) in den zweiten Betriebsbereich (high) über die Direktschaltstufe erfolgt vorzugsweise immer bei der gleichen Getriebeübersetzung, zum Beispiel bei einer Getriebeübersetzung von etwa 4,25. Bezogen auf eine Kennlinie, die den low-Bereich darstellt, erfolgt das Umschalten vom ersten Betriebsbereich (low) in den zweiten Betriebsbereich (high) über die Direktschaltstufe vorzugsweise am unteren Ende dieser Kennlinie.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Betreiben eines CVT-Getriebes mit einem Antrieb, einem stufenlos verstellbaren Variator, einem Teilgetriebe zur Darstellung von mindestens zwei Betriebsbereichen (low und high) mit stufenloser Übersetzung und mit einer Direktschaltstufe zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high) mit stufenloser Übersetzung, insbesondere eines vorab beschriebenen CVT-Getriebes, alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass
Schnellrückverstellungen vom zweiten Betriebsbereich (high) in den ersten Betriebsbereich (low) mit schlupfender Reibungskupplung des Teilgetriebes durchgeführt werden. Dadurch kann schnell und einfach, zum Beispiel zur Darstellung eines so genannten Kick-Downs, von einem beliebigen Punkt des zweiten Betriebsbereichs (high) in den ersten Betriebsbereich (low) umgeschaltet werden, ohne Benutzung der Direktschaltstufe.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnellrückverstellung der Getriebeübersetzung mit schlupfender Reibungskupplung des Teilgetriebes und gleichzeitiger Variatorverstellung durchgeführt wird. Dadurch kann der Schaltkomfort im Betrieb des CVT-Getriebes weiter verbessert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnellrückverstellung der Getriebeübersetzung mit schlupfender Reibungskupplung des Teilgetriebes und ohne Variatorverstellung durchgeführt wird. Je nach Betriebsart kann es vorteilhaft sein, die Variatorübersetzung konstant zu halten.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Betreiben eines CVT-Getriebes mit einem Antrieb, einem stufenlos verstellbaren Variator, einem Teilgetriebe zur Darstellung von mindestens zwei Betriebsbereichen (low und high) mit stufenloser Übersetzung und mit einer Direktschaltstufe zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high) mit stufenloser Übersetzung, insbesondere eines vorab beschriebenen CVT-Getriebes, alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass bei einer Schnellrückverstellung der Getriebeübersetzung direkt vom zweiten Betriebsbereich (high) in den ersten Betriebsbereich (low) gesprungen wird, ohne die Direktschaltstufe zu verwenden. Dadurch kann das Umschalten beschleunigt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
Figur 1 eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen CVT-Antriebsstrangs im Längsschnitt und
Figur 2 ein Übersetzungskennfeld des CVT-Antriebsstrangs gemäß einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer CVT-Antriebsstrang 1 mit einem erfindungsgemäßen CVT-Getriebe dargestellt. Der CVT-Antriebsstrang 1 umfasst einen Antrieb 3. Bei dem Antrieb handelt es sich zum Beispiel um eine Brennkraftmaschine, die bei Verwendung in einem Kraftfahrzeug auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird. Der CVT-Antriebsstrang 1 wird in Kraftfahrzeugen verwendet.
Das Anfahren des Kraftfahrzeugs wird durch ein Anfahrelement 5 ermöglicht. Über das Anfahrelement 5 wird ein Drehmoment vom Antrieb 3 an ein Anfahrausgangsteil 6 weitergeleitet. Das Anfahrausgangsteil 6 ist über eine Zahnradstufe mit einem Zahnrad 8 und einem Zahnrad 9 mit einem Variatoreingang eines Variators 10 verbunden.
Der Variator 10 umfasst einen antriebsseitigen Kegelscheibensatz 1 1 und einen
abtriebsseitigen Kegelscheibensatz 12. Die beiden Kegelscheibensätze 1 1 , 12 sind durch ein nur angedeutetes Umschlingungsmittel 13 miteinander gekoppelt. Bei dem Umschlingungs- mittel 13 handelt es sich zum Beispiel um eine spezielle Kette. Über die beiden Kegelscheibensätze 1 1 und 12 kann die Übersetzung zwischen dem Antrieb 3 und einem Abtrieb 15 stufenlos verstellt werden. Der Abtrieb 15 umfasst mindestens ein angetriebenes Rad (nicht dargestellt).
Normalerweise umfasst der Abtrieb 15 mindestens zwei angetriebene Räder. Zur Verteilung des bereitgestellten Drehmoments auf die beiden angetriebenen Räder dient ein auch als Dif- ferenzial 16 bezeichnetes Ausgleichsgetriebe. Das Differenzial 16 umfasst ein Stirnrad 18.
Ein Planetengetriebe 20 ist zwischen dem Variator 10 und dem Differenzial 16 angeordnet. Das Planetengetriebe 20 ist einem Variatorausgang am abtriebsseitigen Kegelscheibensatz 12 zugeordnet.
Dem Antrieb 3 des CVT-Antriebsstrangs 1 ist ein Drehschwingungsdämpfer 22 zugeordnet. Der Drehschwingungsdämpfer 22 ist zwischen dem Antrieb 3 und dem Anfahrelement 5 angeordnet. Das Anfahrelement 5 als Anfahrkupplung 24 ausgeführt. Bei der Anfahrkupplung 24 handelt es sich um eine nasslaufende Lamellenkupplung.
Ein Eingangsteil 25 des Drehschwingungsdämpfers 22 ist drehfest mit einer Kurbelwelle des Antriebs 3 verbunden. Ein Ausgangsteil 26 des Drehschwingungsdämpfers 22 stellt zum einen einen Eingang der Anfahrkupplung 24 dar. Zum anderen ist das Ausgangsteil 26 des Drehschwingungsdämpfers 22 drehfest mit einem Zahnrad 28 verbunden. Das Zahnrad 28 dient zum Beispiel zum Antrieb einer (nicht dargestellten) Pumpe. Daher wird das Zahnrad 28 auch als Pumpenzahnrad bezeichnet. Das Zahnrad 28 kann aber auch zum Antrieb einer anderen oder einer weiteren Fahrzeugkomponente dienen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist dem Zahnrad 28 eine mit Hilfe einer Schalteinrichtung 29 schaltbare Direktschaltstufe 30 zugeordnet. Die Schalteinrichtung 29 ist gemäß einem Aspekt der Erfindung als Klauenkupplung ausgeführt. Durch einen Pfeil 31 ist angedeutet, dass die Direktschaltstufe 30 dazu dient, den Variator 10 zu überbrücken. Wie durch den Pfeil 31 angedeutet ist, kann die Direktschaltstufe 30 mit Hilfe der Schalteinrichtung 29 eine direkte Kopplung des Zahnrads 28 mit dem Stirnrad 18 des Differenzials 16 schaffen. Mit Hilfe der Direktschaltstufe 30 kann der Antrieb 3 über den Drehschwingungsdämpfer 22 unabhängig von dem Anfahrelement 5 an dem Variator 10 vorbei über das Differenzial 16 mit dem Abtrieb 15 antriebsmäßig verbunden werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das Planetengetriebe 20 nur einen Einfachplanetensatz 40 und zwei Umschaltstufen 41 , 42. Der Einfachplanetensatz 40 umfasst ein Sonnenrad 44, das drehfest mit einer Ausgangswelle des abtriebsseitigen Kegelscheibensatzes 12 des Variators 10 verbunden ist. Der Einfachplanetensatz 40 umfasst des Weiteren ein Hohlrad 45. Mit dem Hohlrad 45 und dem Sonnenrad 44 befinden sich Planetenräder 46 in Eingriff. Die Planetenräder 46 sind drehbar an einem Planetenträger 48 gelagert. Der Planetenträger 48 ist drehfest mit einer Getriebeausgangswelle 49 des Planetengetriebes 20 verbunden.
Die Umschaltstufe 41 ist als Lamellenkupplung zur Darstellung eines low-Bereichs ausgeführt und dem Hohlrad 45 zugeordnet. Die Umschaltstufe 42 ist als Klauenkupplung ausgeführt. Die Umschaltstufe 42 ist dem Planetenträger 48 beziehungsweise der Getriebeeingangswelle 49 zugeordnet und dient zur Darstellung eines high-Bereichs.
Dem Planetengetriebe 20 ist eine Drehrichtungsumkehreinrichtung 50 nachgeschaltet. Die Drehrichtungsumkehreinrichtung 50 umfasst eine Zahnradstufe, die drehfest mit der Getriebeausgangswelle 49 verbunden ist. Über eine Klauenkupplung 52 kann zwischen einer Neutralstellung N, einer Vorwärtsstellung D und einer Rückwärtsstellung R umgeschaltet werden.
Dabei steht D für einen Vorwärtsfahrbetrieb, bei dem ein von der Getriebeausgangswelle 49 bereitgestelltes Drehmoment über einen Vorwärtszweig der Drehrichtungsumkehreinrichtung 50 auf das Stirnrad 18 des Differenzials 16 übertragen wird.
Im Rückwärtsfahrbetrieb R wird das von der Getriebeausgangswelle 49 bereitgestellte Drehmoment in umgekehrter Drehrichtung auf das Stirnrad 18 des Differenzials 16 übertragen. In der Neutralstellung N ist die Getriebeausgangswelle 49 von dem Stirnrad 18 des Differenzials 16 entkoppelt. In der Neutralstellung N wird also kein Drehmoment von der Getriebeausgangswelle 49 auf das Stirnrad 18 des Differenzials 16 übertragen.
Das in Figur 1 dargestellte CVT-Getriebe unterscheidet sich insbesondere durch die beiden Klauenkupplungen 42 und 29 von herkömmlichen CVT-Getrieben. Die Klauenkupplung 42 dient in dem als Planetengetriebe ausgeführten Teilgetriebe 20 zur Darstellung des high- Bereichs. Demgegenüber wird der low-Bereich durch eine Reibungskupplung 41 dargestellt. Die Klauenkupplung 29 ist der Direktschaltstufe 30 zugeordnet. ln Figur 2 ist ein Übersetzungskennfeld zu dem in Figur 1 dargestellten CVT-Getriebe in Form eines kartesischen Koordinatendiagramms dargestellt. Das in Figur 2 dargestellte kartesische Koordinatendiagramm umfasst eine x-Achse 61 und eine y-Achse 62. Auf der x-Achse 61 ist eine Variatorübersetzung des Variators (10 in Figur 1 ) aufgetragen. Auf der y-Achse 62 ist eine Getriebeübersetzung des CVT-Getriebes aufgetragen.
Eine Kennlinie 63 stellt den low-Betriebsbereich dar. Eine Kennlinie 64 stellt den high- Betriebsbereich dar. Durch eine strichpunktierte Linie 65, die parallel zur x-Achse 61 verläuft, ist ein Umschalten zwischen dem low-Bereich 63 und dem high-Bereich 64 angedeutet. Das Umschalten 65 erfolgt bei einer konstanten Getriebeübersetzung von zum Beispiel etwa 4,5.
Gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Umschalten vom low- Bereich 63 in den high-Bereich 64 immer über die Direktschaltstufe (30 in Figur 1 ). Das Umschalten durch die Direktschaltstufe erfolgt zum Beispiel von einem Punkt A entlang der strichpunktierten Linie 65 bis zu einem Punkt B. Der Punkt A stellt ein unteres Ende der Kennlinie 63 für den low-Bereich dar. Der Punkt B stellt ein oberes Ende der Kennlinie 64 für den high-Bereich dar.
Schnellrückverstellungen vom high-Bereich 64 in den low-Bereich 63 können mit schlupfender Kupplung (41 in Figur 1 ) durchgeführt werden, wie in Figur 2 durch einen Pfeil 71 angedeutet ist. Direktrückschaltungen vom high-Bereich 64 in den low-Bereich 63 können optional auch aus einem Bereich zwischen dem Schaltpunkt B und einem Schaltpunkt C erfolgen, wie durch einen Pfeil 72 in Figur 2 angedeutet ist. Durch einen Pfeil 66 ist in Figur 2 angedeutet, dass Schnellrückschaltungen beziehungsweise Schnellrückverstellungen auch mit schlupfender low-Kupplung (41 in Figur 1 ) und gleichzeitiger Variatorverstellung erfolgen können.
Bezugszeichenliste
CVT-Antriebsstrang
Antrieb
Anfahrelement
Anfahrausgangsteil
Zahnrad
Zahnrad
Variator
antriebsseitiger Kegelscheibensatz
abtriebsseitiger Kegelscheibensatz
Umschlingungsmittel
Abtrieb
Differenzial
Stirnrad
Planetengetriebe
Drehschwingungsdämpfer
Anfahrkupplung
Eingangsteil
Ausgangsteil
Zahnrad
Schalteinrichtung
Direktschaltstufe
Pfeil
einfacher Planetensatz
Umschaltstufe
Umschaltstufe
Sonnenrad
Hohlrad
Planetenräder
Planetenträger
Getriebeausgangswelle
Drehrichtungsumkehreinrichtung
Klauenkupplung
x-Achse y-Achse Kennlinie low Kennlinie high Linie
Doppelpfeil Pfeil
Pfeil

Claims

Patentansprüche
1 . CVT-Getriebe mit einem Antrieb (3), einem stufenlos verstellbaren Variator (10), einem Teilgetriebe (20) zur Darstellung von mindestens zwei Betriebsbereichen (low und high) mit stufenloser Übersetzung und mit einer Direktschaltstufe (30) zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebbereich (high) mit stufenloser Übersetzung, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilgetriebe (20) für den ersten Betriebsbereich (low) eine kraftschlüssige Kupplung (41 ), insbesondere eine Reibungskupplung, und für den zweiten Betriebsbereich (high) eine formschlüssige Kupplung (42), insbesondere eine Klauenkupplung, umfasst.
2. CVT-Getriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Direktschaltstufe (30) eine formschlüssige Kupplung (29), insbesondere eine Klauenkupplung, umfasst.
3. CVT-Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Variator überbrückende Direktschaltstufe (30) direkt an den Antrieb (3) angebunden ist.
4. CVT-Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilgetriebe (30) zwischen dem Variator (10) und einem Differenzial (16) angeordnet ist.
5. CVT-Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilgetriebe (20) als Planetengetriebe mit einem einfachen Planetensatz (40) ausgeführt ist.
6. Verfahren zum Betreiben eines CVT-Getriebes mit einem Antrieb, einem stufenlos verstellbaren Variator (10), einem Teilgetriebe (20) zur Darstellung von mindestens zwei Betriebsbereichen (low und high) mit stufenloser Übersetzung und mit einer Direktschaltstufe (30) zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsbereich (low) und einem zweiten Betriebsbereich (high) mit stufenloser Übersetzung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschalten vom ersten Betriebsbereich (low) in den zweiten Betriebsbereich (high) über die Direktschaltstufe (30) erfolgt.
7. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Schnellrückverstellungen vom zweiten Betriebsbereich (high) in den ersten Betriebsbereich (low) mit schlupfender Reibungskupplung (41 ) des Teilgetriebes (20) durchgeführt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnellrückverstellung der Getriebeübersetzung mit schlupfender Reibungskupplung (41 ) des Teilgetriebes (20) und gleichzeitiger Variatorverstellung durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnellrückverstellung der Getriebeübersetzung mit schlupfender Reibungskupplung (41 ) des Teilgetriebes (20) und ohne Variatorverstellung durchgeführt wird.
10. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruch 6, insbesondere nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Schnellrückverstellung der Getriebeübersetzung direkt vom zweiten Betriebsbereich (high) in den ersten Betriebsbereich (low) gesprungen wird, ohne die Direktschaltstufe (30) zu verwenden.
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