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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit mit stufenlos
veränderbarem Übersetzungsverhältnis ("Variator") des Rolltraktions-
bzw. Reibrollen-Typs, und insbesondere eine Vorspannungsanordnung
einer solchen Einheit.
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Bei
einem Variator des Reibrollen-Typs wird der Antrieb zwischen einem
Paar Laufflächen
mit Hilfe von mindestens einem Rollkörper (normalerweise einer Gruppe
von Rollkörpern) übertragen,
der entsprechend den Änderungen
des Übersetzungsverhältnisses
des Variators bewegbar ist. Ein Rollkörpersteuerungsaktuator, der
normalerweise hydraulisch ist, übt
eine einstellbare Rollkörpergegenkraft
auf die Halterungen des Rollkörpers
aus, um das Verhalten des Variators zu beeinflussen.
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Um
den Transfer des Antriebs zwischen den Laufflächen durch den Rollkörper zu
ermöglichen, müssen die
Laufflächen
und der Rollkörper
in Eingriff miteinander gedrängt
werden. Es ist bereits seit längerem
im Hinblick auf die Effizienz und die Lebensdauer des Variators
bekannt, dass die notwendige traktionsaufbringende Kraft abhängig von
der Rollkörpergegenkraft
verändert
werden sollte. Eine länger
anhaltende, zu hohe traktionsaufbringende Kraft erzeugt eine hohe
Energiedissipation an der Grenzfläche zwischen dem Rollkörper und
der Lauffläche und
erhöht
den Verschleiß der
Bauteile. Andererseits, falls die Rollkörpergegenkraft groß ist, ist
eine entsprechend große
traktionsaufbringende Kraft erforderlich, um einen übermäßigen Schlupf
an der Rollkörper/Lauffläche-Grenzfläche zu vermeiden. Herkömmlich wird
innerhalb des Variators ein traktionsaufbringender Aktuator vorgesehen,
der die traktionsaufbringende Kraft entweder auf eine Lauffläche des
Variators oder auf den Rollkörper
ausübt,
wobei der Aktuator derart angeordnet ist, dass die traktionsaufbringende
Kraft nach Bedarf verändert
wird. Beispielhaft wird Bezug auf das europäische Patent
EP 894210 und ihr Pendant, die
US 6030310 , der Torotrak
(Development) Limited genommen, die eine hydraulische Anordnung
zum Steuern sowohl der Rollkörpergegenkraft
als auch der traktionsaufbringenden Kraft offenbart. Diese Dokumente
sind durch Bezugnahme hierin enthalten. Ein hydraulischer Aktuator,
der in der Form einer Variatorscheibe auf eine Lauffläche wirkt, übt die traktionsaufbringende
Kraft aus, welche im Verhältnis
zur Rollkörpergegenkraft verändert wird.
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Bekannte
Anordnungen zum Ausüben
der traktionsaufbringenden Kraft sind normalerweise weder während eines
Kaltstarts des Antriebsstranges noch in der darauf folgenden Zeitspanne
des Kaltlaufs, in der der Antriebsstrang und speziell der Variator
auf seine Betriebstemperatur aufgewärmt wird, hinreichend wirkungsvoll.
Nach dem Start ist eine begrenzte Zeitspanne erforderlich, um in
den bekannten hydraulischen Systemen den notwendigen Druck aufzubauen.
Des Weiteren kann eine hohe Fluidviskosität bei niedrigen Betriebstemperaturen
die Funktionsweise des traktionsaufbringenden Aktuators beeinträchtigen
oder sogar unterbinden.
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Dies
ist besonders deswegen problematisch, da bei niedriger Temperatur
der "Traktionsfluid"-Film, der zwischen
dem Rollkörper
und den Laufflächen aufrecht
erhalten wird, selbst eine erhöhte
Viskosität besitzt,
wodurch eine erhöhte
Endlast bei niedriger Temperatur erzeugt werden muss.
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Um
die notwendige traktionsaufbringende Kraft zu diesem Zeitpunkt vorzusehen,
ist herkömmlich
eine vorgespannte Feder in dem Variator enthalten. Diese nimmt in
bekannten Variatoren die Form einer Tellerfeder an, welche auf eine
der Laufflächen des
Variators wirkt und eine Vorspannkraft vorsieht, und zwar selbst
dann, wenn der traktionsaufbringende Aktuator keine Wirkung dahingehend
zeigt, dass er eine Traktion zwischen Rollkörper und Lauffläche während der
anfänglichen
kalten Betriebsphase vorsieht.
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Die
vorliegenden Erfinder haben erkannt und sind die Probleme angegangen,
die im Zusammenhang mit den bekannten Vorspannungsanordnungen entstanden
sind. Ein besonderes Problem diesbezüglich besteht darin, dass sich
die Rollkörper/Laufflächen-Kraft ändert und
eine Vorspannung, die für sämtliche
Betriebsbedingungen in der Startphase ausreichend ist, gelegentlich
während
des normalen Betriebs zu hoch sein kann.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird eine Getriebeeinheit mit stufenlos
veränderbarem Übersetzungsverhältnis des
Reibrollen-Typs vorgesehen, die ein Paar Laufflächen, zwischen denen ein Drehmoment
von mindestens einem Rollkörper übertragen
wird, wobei der Rollkörper
bewegbar ist, um das Übersetzungsverhältnis zu ändern, und einer
einstellbaren Rollkörpergegenkraft
durch einen Rollkörperaktuator
ausgesetzt ist, und einen eine Traktion aufbringenden Aktuator,
der derart angeordnet ist, um die Rollkörper und Scheiben mit einer Kraft
in Eingriff miteinander zu drängen,
die abhängig von
der Rollkörpergegenkraft
während
des normalen Variatorbetriebs geändert
wird, und eine Vorspannungsanordnung aufweist, die derart angeordnet
ist, um die Rollkörper
und die Scheiben zumindest bei einem Kaltstart miteinander in Eingriff
zu bringen, bei der die Vorspannungsanordnung dafür ausge bildet ist,
eine Vorspannkraft auszuüben,
die mit zunehmender Betriebstemperatur verringert wird.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist die Vorspannungsanordnung einen
Vorspannungseinstellaktuator mit einer Arbeitskammer auf, in der
ein Korpus aus thermisch ausdehnungsfähigem Material eingeschlossen
ist, so dass die von dem Vorspannungseinstellaktuator ausgeübte Kraft
dem Druck innerhalb der Arbeitskammer entspricht und sich mit der
Betriebstemperatur ändert.
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Noch
bevorzugter weist der Vorspannungseinstellaktuator eine Kolben/Zylinderanordnung
auf, die die Arbeitskammer bestimmt.
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Vorzugsweise
weist die Vorspannungsanordnung ferner eine vorgespannte Feder auf,
die angeordnet ist, um die Vorspannkraft vorzusehen, wobei der Vorspannungseinstellaktuator
so angeordnet ist, dass er gegen die Feder wirkt und die Vorspannkraft
mit zunehmender Betriebstemperatur verringert.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind der Vorspannungseinstellaktuator und die Lauffläche, auf
die dieser einwirkt, auf einer gemeinsamen Welle befestigt, wobei
die Lauffläche entlang
der Welle bewegbar ist und der Aktuator eine relativ zu der Welle
fixierte Scheibe und einen entlang der Welle bewegbaren Kolben aufweist,
wobei die Arbeitskammer dazwischen bestimmt ist.
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Bei
einer den Aufbau betreffend praktischen Ausführungsform dient eine um die
Scheibe und den Kolben angeordnete Hülse als ein Zylinder, in dem der
Kolben einen abgedichteten Gleitsitz bildet und ebenso dazu dient,
die bewegliche Lauffläche
mit dem Kolben zu koppeln.
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Eine
spezielle Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun lediglich beispielhaft unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, von denen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Variators ist, der die vorliegende
Erfindung verkörpert;
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2 ein
Diagramm eines hydraulischen Kreislaufs ist, der zum Steuern des
in 1 dargestellten Variators verwendet wird, wobei
der Kreislauf an sich bekannt ist; und
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3 eine
schematische Darstellung eines weiteren Variators ist, der die vorliegende
Erfindung verkörpert.
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Der
in 1 dargestellte Variator ist vom Reibrollen- bzw.
Rolltraktions-Typ mit toroidaler Lauffläche. Eine erste und eine zweite
Außenscheibe 4, 6 und
eine einzelne Innenscheibe 8 sind um eine Hauptwelle 2 befestigt.
Die zweite Außenscheibe 6 sowie
ein Teil der Innenscheibe 8 sind im Querschnitt dargestellt,
so dass sichtbar wird, wie die Form ihrer gegenüberliegenden Flächen 10, 12 jeweilige
Laufflächen
bilden, welche dazwischen einen toroidalen Hohlraum 14 bestimmen.
Die gegenüberliegenden Flächen der
ersten Außenscheibe 4 und
der Innenscheibe 8 weisen eine ähnliche Form auf, um einen toroidalen
Hohlraum 16 zu bilden, obgleich die Form dieser Flächen in
der Zeichnung nicht zu sehen ist. Die erste Außenscheibe 4 ist mit
der Hauptwelle 2 durch Keilverzahnungen 20 gekoppelt,
welche eine gewisse Bewegung der Scheibe entlang der Welle gestatten,
während
sicher gestellt ist, dass die Scheibe und die Welle sich nicht relativ
zueinander drehen können.
Auf ähnliche
Weise ist die zweite Außenscheibe 6 mit
der Welle bei 22 keilverzahnt, um eine Scheibenbewegung entlang
der Welle zu gestatten, während
eine Drehung relativ zu dieser verhindert wird. Die Innenscheibe 8 ist
so gelagert, dass sie um und relativ zu der Hauptwelle 2 drehbar
ist.
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Der
Antrieb von einem Motor oder einer anderen Drehleistungsquelle wird
auf die Hauptwelle 2 über
ein Zahnrad 24 aufgebracht, wodurch die Außenscheiben 4, 6 zusammen
mit der Welle in Drehung versetzt werden. Der Antrieb wird von den
Außenscheiben 4, 6 auf
die Innenscheibe 8 über
eine Gruppe von Rollkörpern übertragen,
die in den toroidalen Hohlräumen 14, 16 angeordnet
sind. In 1 ist lediglich ein einzelner
repräsentativer
Rollkörper 26 gezeigt,
während
auf eine Darstellung anderer Rollkörper der darstellerischen Einfachheit
halber verzichtet wurde. In der Praxis sind jedoch zwei, oder typischerweise
drei, Rollkörper
normalerweise in jedem der Hohlräume 14, 16 vorgesehen,
wobei jeder im Allgemeinen auf ähnliche
Weise ausgebildet und befestigt ist. Auf jeden Rollkörper wird über einen
entsprechenden Rollkörpersteuerungsaktuator
eingewirkt, ein Beispiel dessen ist bei 28 zu sehen, der dazu
dient, eine veränderbare
Kraft (hierin als die Rollkörpergegenkraft
bezeichnet) auf den Rollkörper 26 auszuüben. Eine
Drehung der Außenscheiben 4, 6 bewirkt
eine Drehung der Rollkörper,
beispielsweise 26, und so einen Antrieb der Innenscheibe 8 (es
ist offensichtlich, dass der Antrieb gleichermaßen von der Innenscheibe 8 auf
die Außenscheiben 4, 6 verlaufen
kann, da in einem Kraftfahrzeuggetriebe die Richtung der Energieübertragung
durch den Variator von Zeit zu Zeit umgekehrt werden kann).
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Die
Rollkörper
können "präzedieren" – das heißt, sie können den Neigungswinkel ihrer
Achsen zur Achse der Hauptwelle
2 ändern. Diese Präzision wird
begleitet von einer Änderung
des relativen Durchmessers der kreisförmigen Bahnen, die der Rollkörper in
den Laufflächen,
beispielsweise
10,
12, zurücklegt, und einer entsprechenden Änderung
des Übersetzungsverhältnisses
des Variators. Verschiedene Mittel zum Steuern der Rollkörperneigung
sind aus dem Stand der Technik bekannt. Der dargestellte, beispielhafte
Variator ist vom "drehmoment-gesteuerten"-Typ, bei dem die
Rollkörpergegenkraft, die
von dem Rollkörpersteuerungsaktuator
28 längs einer
allgemeinen Umfangsrichtung ausgeübt wird, durch eine resultierende
Kraft, die auf den Rollkörper längs der
entgegengesetzten Richtung durch dessen Einwirkung auf die Scheiben
4,
8 ausgeübt wird,
ausgeglichen wird. Die auf den Rollkörper durch die Scheiben ausgeübte, resultierende
Kraft ist proportional zum "Gegendrehmoment" des Variators, das durch
die Summe des Antriebs- und Abtriebsdrehmoments des Variators bestimmt
ist. Der Rollkörper kann
sich frei um einen Schaft
30 drehen, der die Halterungen
32 des
Rollkörpers
mit einem Kolben
23 des Rollkörpersteuerungsaktuators
28 koppelt
und eine Position einnimmt, die dem vorherrschenden Verhältnis zwischen
der Antriebs- und Abtriebsgeschwindigkeit des Variators entspricht.
Durch Steuern der Rollkörpergegenkräfte, die
von den Rollkörpersteuerungsaktuatoren
ausgeübt
werden, wird das Gegendrehmoment des Variators gesteuert. Geschwindigkeitsänderungen
am Antrieb und Abrieb des Variators werden von Änderungen des Variatorverhältnisses
sowie einer daraus folgenden Präzessionsbewegung
der Rollkörper
26 begleitet.
Die zugrunde liegenden Prinzipien sowie der Aufbau eines drehmomentgesteuerten
Variators sind bekannt und in verschiedenen Patenten der Torotrak
(Development) Limited erklärt,
einschließlich
insbesondere dem europäischen
Patent
EP 444086 und
seinem US Pendant 07/689774, die durch Bezugnahme hierin enthalten
sind.
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Die
Traktion zwischen den Rollkörpern,
beispielsweise 26, und den Laufflächen, beispielsweise 10, 12,
ist notwendig, und um diese vorzusehen müssen die Rollkörper und
die Laufflächen
in Eingriff miteinander gedrängt
werden. Die in 1 dargestellte beispielhafte
Ausführungsform
verwendet auf eine an sich bekannte Weise einen hydraulischen Aktuator 35,
um die erforderliche traktionsaufbringende Kraft auf die zweite
Variatorscheibe 6 aufzubringen. In 1 ist eine
einfache Anordnung gezeigt, bei der die Scheibe 6 als ein
Kolben innerhalb eines Zylinders 36 agiert. Ein unter Druck
gesetztes hydraulisches Fluid wird über eine Öffnung 38 zugeführt und übt eine
Kraft auf die zweite Außenscheibe 6 aus,
die zur Innenscheibe 8 hin gedrängt wird. Die Rollkörper in
dem zweiten Hohlraum 14 werden so einem Eingriffsdruck
von den Scheiben 6, 8 ausgesetzt. Da die Innenscheibe 8 gewissermaßen in Richtung
der Hauptwelle 2 "schwimmt", wird die lastaufbringende Kraft
auf die Rollkörper,
beispielsweise 26, in dem ersten Hohlraum 16 übertragen,
und diese Rollkörper werden
so einem Eingriffsdruck der Scheiben 4, 6 ausgesetzt.
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Die
Rollkörper
sowie die Scheiben werden trotz der großen Drücke dazwischen allerdings nicht in
Kontakt miteinander gebracht, und ein dünner Film aus "Traktionsfluid" zwischen diesen
Bauteilen bleibt beim Betrieb des Variators erhalten.
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Eine
weiter entwickelte Form eines hydraulischen Aktuators zum Ausüben der
traktionsaufbringenden Kraft ist in dem europäischen Patent 894210 und seinem
US Pendant 6030310 der Torotrak (Development) Limited zu finden.
Diese Dokumente sind hierin durch Bezugnahme enthalten.
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Die
traktionsaufbringende Kraft wird zusammen mit der Traktionskraft
verändert,
die auf den Rollkörper
durch seinen Aktuator
28 ausgeübt wird. Bei der vorliegenden
Ausführungsform
wird dies mit Hilfe eines hydraulischen Kreislaufs erzielt. Geeignete
Hydrauliken sind aus früheren
Publikationen der Torotrak (Development) Limited bekannt und werden lediglich
kurz hierin beschrieben. Im Hinblick auf weitere Details dieses
Aspektes wird Bezug auf das europäische Patent
EP 894210 und sein US Pendant
US 6030310 , und ebenso auf
die internationale Patentanmeldung PCT/GB02/01551, die unter der Nummer
WO 02/079675 veröffentlicht
wurde, der Torotrak genommen. Diese Dokumente sind hierin durch
Bezugnahme enthalten.
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2 ist
eine vereinfachte Darstellung des in der
EP 894210 offenbarten hydraulischen
Kreislaufs und weist ein Paar Flussleitungen
50,
52 auf,
von denen jede mit einem kontinuierlichen Fluidfluss über eine
jeweilige Pumpe
54,
56 versorgt wird (eine einzelne
Pumpe mit einer Flussteileranordnung kann alternativ verwendet werden),
die Fluid aus einer Wanne
58 abzieht. Die Drücke in den
Flussleitungen
50,
52 sind mittels Ventile
60,
62 und
einer Ansteuerelektronik
64, die die Weiterleitung regelt,
einstellbar. Die kontinuierlichen Fluidflüsse aus den Ventilen
60,
62 (und
zurück
zur Wanne
58) sowie jedes der Ventile erzeugt einen einstellbaren
Gegendruck in ihren jeweiligen Leitungen
50,
52.
Die Drücke
in den beiden Leitungen
50,
52 werden auf gegenüberliegende
Seiten der Kolben
34,
34' ...
34'' aufgebracht,
welche die Rollkörper
26,
26' ...
26'' der Rollkörpersteuerungsaktuatoren
28,
28' ...
28'' steuern. Auf diese Weise werden
die von den Rollkörpern
ausgeübten
Gegenkräfte
durch die Elektronik
64 eingestellt.
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Der
Aktuator 28'' dient als sogenannter "Master", der eine Endstoppfunktion
vorsieht, wobei der Fluss durch die beiden Leitungen 50, 52 durch
jeweilige Austrittsöffnungen 66, 68 verlaufen
muss. Eine übermäßige Rollkörper/Kolbenbewegung
bewirkt, dass der Kolben 34'' eine oder eine
andere der Austrittsöffnungen
verschließt,
was eine hydraulische Sperrung erzeugt, die eine weitere Kolbenbewegung
in der relevanten Richtung verhindert.
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Zum Ändern der
traktionsaufbringenden Kraft in Abhängigkeit von der Rollkörpergegenkraft dient
eine Ventilanordnung 70, bei der "der höhere Druck bestimmt" und die zwischen
den beiden Flussleitungen 50, 52 verbunden ist,
und diese wählt
diejenige Flussleitung aus, die sich zu einem bestimmten Zeitpunkt
auf einem höheren
Druck befindet, und diese wird dann mit der Öffnung 38 des traktionsaufbringenden
Aktuators 35 verbunden. Das Ergebnis in diesem besonderen
Kreislauf besteht darin, dass die traktionsaufbringende Kraft proportional
zu dem höheren
Druck der beiden Flussleitungen ist, und daher wird diese abhängig von
der Gegenkraft verändert, die
von den Aktuatoren 28 auf die Rollkörper ausgeübt wird.
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Wie
voranstehend erklärt,
kann der traktionsaufbringende Aktuator 35 bei niedrigen
Betriebstemperaturen wirkungslos sein, beispielsweise wie sie vor
dem Aufwärmen
des Antriebsstranges vorzufinden sind. Eine unangemessene Traktionsaufbringung
birgt das Risiko eines übermäßigen Schlupfes zwischen
den Rollkörpern
und den Scheiben, was in hohem Maße nachteilig sein kann. Eine
Vorspannungsanordnung 80 (1) dient
dazu, sowohl die Kraft auszuüben,
die notwendig ist, um die Rollkörper/Scheibentraktion
während
des Kaltlaufs vorzusehen, als auch diese Kraft entsprechend der
vorliegenden Erfindung bei Zunahme der Betriebstemperatur zu verringern.
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Es
ist bekannt, eine Vorspannfeder zum Aufbringen einer Vorspannung
("preloading") zu verwenden. In
der dargestellten Ausführungsform
ist eine solche Feder als kegelstumpfförmige Tellerfeder 82 vorgesehen,
die zwischen einer Arretiermutter 84 und der hinteren Fläche der äußeren Variatorscheibe 4 vorgespannt
ist. Die Arretiermutter 84 tritt in Eingriff mit einem
Gewinde 86 auf der Hauptwelle 2 und wird dabei
relativ zu der Welle fixiert. Sie besitzt eine Schulter 88,
die zum Positionieren der Tellerfeder 82 dient. Die Tellerfeder übt eine
Vorspannkraft auf die Außenscheibe 4 während des
Kaltlaufs aus, wodurch die Rollkörper
und Scheiben in Eingriff miteinander gedrängt werden.
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Ein
Vorspannungseinstellaktuator zum Verringern der Spannung bzw. der
Last, die auf die Außenscheibe 4 durch
die Feder 82 aufgebracht wird, wird durch eine fixierte
Aktuatorscheibe 90 und eine bewegliche Aktuatorscheibe 92 gebildet,
die als ein Kolben innerhalb eines durch eine Hülse 94 gebildeten
Zylinders dient. Die Scheibe 94 ist wegen ihres Anschlags
an die Arretiermutter 84 fixiert, und die Scheibe und die
Mutter könnten
tatsächlich
als einzelnen Bauteile ausgebildet sein. Beide Aktuatorscheiben 90, 92 sind
um die Hauptwelle 2 zur gemeinsamen Drehung befestigt und
weisen jeweilige Innendichtungen 96, 98 auf, die
gegenüber
der Welle abdichten. Ebenso weisen beide Aktuatorscheiben 90, 92 jeweilige
Außendichtungen 100, 102 auf,
die gegenüber
der Hülse 94 abdichten,
während
sie eine relative Verschiebung gestatten. Daher wird eine abgedichtete
Arbeitskammer zwischen den beiden Aktuatorscheiben 90, 92 gebildet,
und diese wird mit einem Korpus aus thermisch ausdehnungsfähigem Material 104 gefüllt. In
der vorliegenden Ausführungsform
weist dieser Paraffin auf, obwohl andere Materialien ausgewählt werden
können,
um eine Volumen/Temperaturcharakteristik vorzusehen, die für die spezielle
Anwendung geeignet ist.
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Die
Hülse 94 weist
einen Sicherungsring 106 auf, der an die Außenfläche der
beweglichen Aktuatorscheibe 92 anstößt. Die Hülse 94 besitzt ebenso eine
in radialer Richtung nach innen hervorstehende Kante, die an die
Innenfläche
der äußeren Variatorscheibe 4 anstößt, so dass
der Druck innerhalb der Arbeitskammer eine Kraft bewirkt, die über die
Hülse auf
die Variatorscheibe 4 in eine Richtung entgegengesetzt
zu den anderen Scheiben ausgeübt
wird. Die Wirkung des Drucks innerhalb der Arbeitskammer besteht
so darin, die von der Feder 82 aufgebrachte Vorspannung
zu verringern.
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Während des
Betriebs ist das Materialvolumen 104 am geringsten, wenn
der Variator kalt ist, insbesondere bei einem Kaltstart. Tatsächlich ist
das in der dargestellten Ausführungsform
verwendete Paraffin zu diesem Zeitpunkt fest. Die bewegliche Aktuatorscheibe 92 befindet
sich am äußersten
rechten Rand ihres Bewegungsverlaufs. Folglich ist in diesem Zustand
die auf die äußere Variatorscheibe 4 aufgebrachte
Vorspannung am größten.
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Im
Anschluss an den Start nimmt die Betriebstemperatur des Variators
in zunehmendem Maße
zu und das Material 104 innerhalb der Arbeitskammer neigt
dazu, sich beim Erwärmen
auszudehnen. Der erhöhte
Druck innerhalb der Arbeitskammer bewirkt, dass sich die bewegliche
Aktuatorscheibe 92 nach links bewegt, was eine entsprechende
Verschiebung der Hülse 94 und
so der Variatorscheibe 4 nach links gegen die Kraft der
Feder 82 bewirkt. Bei der vorliegenden Ausführungsform
führt dies
dazu, dass die Variatorscheibe 4 so weit bewegt wird, bis
sie an die Arretiermutter 84 anschlägt, wodurch die Vorspannkraft
vollständig
abgebaut wird.
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Das
Volumen des bei der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Paraffins
nimmt nach einer Zustandsänderung
von fest nach flüssig
um 15% zu, und es ist diese Expansion, die beim Aufwärmen des
Variators auf seine normale Betriebstemperatur stattfindet, was
den Abbau der Vorspannung bewirkt. Dieser Prozess läuft folglich
schnell ab, sobald eine ausgewählte
Betriebstemperatur erreicht ist.
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Die
in 1 dargestellte Anordnung dient dazu, die Vorspannung
auf die Variatorscheiben abzubauen, sobald eine hinreichend hohe
Betriebstemperatur erreicht ist. Dies ist dahingehend vorteilhaft, da
so die Verwendung einer steifen Feder 82 ermöglicht wird,
um die große
Vorspannung vorzusehen, welche beim Kaltstart erforderlich ist,
während
ebenso die Steuerung der traktionsaufbringenden Kraft durch den
traktionsaufbringenden Aktuator 35 unter normalen warmen
Betriebsbedingungen ermöglicht wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass bei einem Warmstart des Motors/Getriebes
die Anordnung in 1 jedoch keine Vorspannkraft
vorsieht. Folglich ist es notwendig, auf andere Weise die erforderliche Traktion
bei einem Warmstart aufzubringen.
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3 stellt
einen Variator dar, der eine Weiterentwicklung des in 1 Gezeigten
ist. Ähnliche Bauteile
sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und es ist offensichtlich,
dass die Vorspannungsanordnung 80 sowie die Rollkörper und
Scheiben des Variators in den beiden Zeichnungen identisch sind.
Die Unterschiede liegen in dem traktionsaufbringenden Aktuator 35,
dessen Zylinder 36' in der
Ausführungsform
der 3 sich auf der Welle 2 verschieben kann,
wobei seine radiale Innenoberfläche
eine ringförmige
Aussparung besitzt, in welcher eine Dichtung 110 enthalten
ist, um so die Integrität der
Arbeitskammer des Aktuators zu gewährleisten. Eine zweite Vorspannfeder 112,
die als Tellerfeder ausgebildet ist, liegt auf der äußersten
Fläche
des Zylinders 36'.
Eine Ringmutter 116 außerhalb
der zweiten Feder 112 ist auf der Welle 2 aufgeschraubt und
dient als Anschlag, auf den die zweite Feder 112 wirkt.
An der Innenfläche
des Zylinders 36 innerhalb seiner Arbeitskammer ist eine
in axialer Richtung hervorstehende Muffenverbindung 118 ausgebildet.
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Die
zweite Vorspannfeder 112 ist derart, dass sie eine kleinere
Kraft als die zuerst genannte Vorspannfeder 82 ausübt. Typischerweise
ist die zweite Feder so ausgewählt,
dass sie weniger steif als die erste ist.
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Während des
Betriebs dominiert die Wirkung der ersten Feder 82 bei
einem Kaltstart, wodurch die Scheiben und die Rollkörper nach
rechts verschoben werden (wie in der Zeichnung zu sehen), so dass
die Außenscheibe 10 an
die Muffenverbindung 118 anschlägt. Es wird darauf hingewiesen,
dass sich wegen der Muffenverbindung 118 die Scheibe nicht
so weit nach rechts bewegen kann, dass die Öffnung 38 verschlossen
wird. Die zweite Feder 112 ist vollständig zusammengedrückt, wodurch
die Außenfläche des
Zylinders 36' nach
oben gegen einen Anschlag gebracht wird, der als eine Nabe 119 ausgebildet
ist, die auf einer Ringmutter 116 gebildet ist. Wie in
der voranstehend beschriebenen Ausführungsform besteht die Wirkung
darin, dass bei einem Kaltstart eine Vorspannung vorgesehen wird,
die von der ersten Vorspannfeder 82 bestimmt ist. Beim
Aufwärmen
des Variators wird, wie zuvor, die erste Feder 82 durch den
Einstellaktuator entlastet.
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Beim
Warmbetrieb, und insbesondere bei einem Warmstart, besteht die Wirkung
der zweiten Vorspannfeder 112 darin sicher zu stellen,
dass die traktionsaufbringende Kraft nicht unter einen vorbestimmten
Wert absinkt. Während
hinreichend Fluiddruck in dem Zylinder 36' vorgesehen ist, um die Außenscheibe 10 von
der Muffenverbindung 118 fern zu halten, wird das Aufbringen
der Traktion lediglich durch den Fluiddruck bestimmt. Falls dieser
Druck hinreichend abfällt,
wird der Zylinder 36' durch
die Feder vorwärts
bewegt, wodurch ihre Muffenverbindung 118 in Anschlag mit
der Außenscheibe 10 gebracht
und so die Kraft der Feder auf die Scheibe ausgeübt wird. Daher steht bei einem
Warmstart die notwendige Vorspannung zur Verfügung.
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Es
ist offensichtlich, dass zahllose Änderungen und Modifikationen
vorgenommen werden können,
ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Während der voranstehend beschriebene
Variator vom "drehmoment-gesteuerten"-Typ ist, sind zum Beispiel
die Prinzipien, auf denen die vorliegende Erfindung beruht, gleichermaßen auf übersetzungsverhältnis-gesteuerte
Variatoren relevant, bei denen die Hydrauliken dazu dienen, eine
Rollkörperposition beizubehalten,
die durch die zugeordnete Ansteuerelektronik bestimmt ist. Des Weiteren
kann die Erfindung auf den Variator des "halbtoroidalen"-Typs angewendet werden, bei dem die
Rollkörper/Scheiben-Traktion
auf die Rollkörper,
und nicht auf die Variatorscheiben, aufgebracht wird.
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Zusammenfassung
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Getriebeeinheit mit stufenlos
veränderbarem Übersetzungsverhältnis
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Es
wird beschrieben eine Getriebeeinheit mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis des
Reibrollen-Typs mit einem Paar Laufflächen, zwischen denen ein Drehmoment
durch mindestens einen Rollkörper übertragen
wird, wobei der Rollkörper bewegbar
ist, um das Übersetzungsverhältnis zu
verändern,
und einer einstellbaren Rollkörpergegenkraft durch
einen Rollkörperaktuator
ausgesetzt ist, einem eine Traktion aufbringenden Aktuator, der
derart angeordnet ist, um die Rollkörper und Scheiben mit einer
Kraft in Eingriff miteinander zu bringen, die abhängig von
der Rollkörpergegenkraft
bei normalem Variatorbetrieb verändert
wird, und einer Vorspannungsanordnung, die derart angeordnet ist,
um die Rollkörper
und die Scheiben zumindest bei einem Kaltstart in Eingriff miteinander
zu bringen, bei der die Vorspannungsanordnung dafür ausgebildet
ist, eine Vorspannkraft auszuüben,
die mit zunehmender Betriebstemperatur verringert wird.