DE19614226A1 - Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druck- u. Schmierölsystemen an CVT's und Getriebeschaltautomaten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Einsparung von Energie durch Rückgewinnung mecha­ nischer, nicht genutzter Energie aus Druck- und Schmierölkreisläufen von CVT′s und KFZ-Getriebeschaltautomaten.

CVT′s sind zum Stande der Technik gehörende, ökonomisch günstige, und angenehme Fahrempfin­ dungen vermittelnde zukunftsorientierte KFZ-Antriebskonzeptionen. Näheres über ihre Ausführung, Funktion und Einsatzkriterien beinhalten die Literaturstellen /1/ bis /5/. Solche Getriebe erfordern Druckmittelversorgungen zur Sicherstellung der Anpreßkraft des Friktionstriebes, der Bereitstellung arbeitleistender Druckmittelströme für die Getriebeverstellvorgänge, sowie Schmier- und Kühlmittel-Versorgungseinrichtungen. Der spezifische Versorgungsbedarf für die Sicherstellung eines sicheren Reibschlusses - besonders bei spontanen Drehmomentenspitzen - und für die Einleitung von Über­ setzungsverstellaktivitäten ist relativ hoch und betriebszustandsabhängig sehr unterschiedlich; hierzu sei auch auf /61 und /71 verwiesen. Bei stetiger Bereitstellung ausreichenden Druckmediums zur Auf­ bringung der Anpressung des Friktionstriebes und zu dessen Übersetzungsverstellung treten relativ hohe Pumpenantriebsverluste auf. Dies insbesondere, weil die Pumpendimensionierung auf die niedrigsten Betriebsdrehzahlen, wo zu dem noch der höchste Verstellvolumenbedarf besteht, abgestimmt sein muß. Somit sind in häufig vorkommenden Teillastbetriebszuständen des KFZ-Einsatzes diese Verlustanteile relativ groß.

Bei solchen Getriebesystemen besteht ferner ein relativ großer Schmier- und Kühlölbedarf, besonders an den Reibpartien des Friktionstriebes zur Abführung der zwangsläufig anfallenden Wärme. Dem naheliegenden Einsatz ökonomischer, regelbarer Pumpen zur separaten Versorgung des Anpreß- und Verstelldruckölkreises steht andererseits eine konstruktiv aufwendige und daher ungünstige Druckmit­ telversorgungskonzeption gegenüber, da dann eine weitere Schmier- und Kühlölversorgungseinrichtung erforderlich wird.

Herkömmliche bzw. bekannte Versuchs- und Vorserien - CVT-Konzeptionen weisen nur eine Konstant-Hydraulikpumpe für beide, im Druckniveau unterschiedliche Hydraulikkreise auf, wobei der Überschuß, bzw. das ungenutzte Druckmedium des Hochdruckkreises anschließend Schmier- und Kühlsystemen zugeführt wird. Solche, bezüglich der Pumpenantriebsverluste zwar ungünstige, Lösungen bergen allerdings wieder den Vorteil, daß sie ausreichende, für die Anpressung und für die Verstellvorgänge erforderliche Druckmengen präsent halten- vor allem für den spontanen Bedarf- bei relativ geringem konstruktiven Aufwand. Somit ist für die meisten Betriebszeiten, in denen keine Verstellarbeit erfor­ derlich ist, aber eine relativ hohe Pumpenantriebsleistung erforderlich, die sich in der Energiebilanz als Verlust auszeichnet.

Aus der Patentliteratur z. B. /8/ bis /11/ sind bereits verschiedene Maßnahmen zur Verminderung der Pumpenverluste, insbesondere für CVT′s, bekannt, auch wurden in CVT-Versuchsprojekten solche Einrichtungen bereits erfolgreich eingesetzt. Solche Einrichtungen bedingen aber einen gewissen zusätzlichen, gegenüber vorliegender Lösung größeren Bauaufwand. Auch kann deren relativ träges dynamisches Funktionsverhalten für moderne CVT-Konzeptionen nachteilig sein; auf diesbezügliche dynamische Erfordernisse wird in Lit. /12/ eingegangen.

Zur Verminderung der Pumpenverluste, insbesondere die die stetige Bereitstellung sporadisch benötigter Verstellvolumina verursacht, ist auch eine CVT-Verstellstrategie nach /13/ bekannt, auf deren Prinzip im wesentlichen das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 basiert. Hierbei wird allerdings dem obligaten umfangreichen Schmier- und Kühlmittelversorgungsbedarf nicht bedacht, der mengenmäßig relativ groß ist (ca 1,5 l pro lkW Verlustleistung). Wird dieser Versorgungsbedarf einem entsprechend zu diesen Zwecke versorgungsmäßig groß ausgelegten Vorspannkreis mit Pumpe 90 entnommen, stellen sich wiederum hohe Verluste ein. Zusätzliche Niederdruckversorgungen zu Kühlzwecken bedingen erhöhten Bauaufwand. Daher wird vorliegender Erfindungsgedanke auch auf ein solches CVT-Steuersystem abgestimmt.

Neben vorstehend angeführten leicht erkennbaren, die Funktionen betreffenden Druckölversorgungs­ bedürfnissen liegen noch quasi verborgene vor, die sich zum Kompensieren elastischer Verformungen unter Stoßbelastungen ergeben (erforderliche Nachfüll- und Drucksteigerungsbedürfnisse). So können bei dem in Fachkreisen unter den bekannten Begriff "Eisplattenfahrt", wobei nach einen Rutschvorgang schlagartig wieder Reibschluß herrscht, die Drehmomentenspitzenbelastungen so groß werden, daß zur Erhaltung oder gar einer erforderlichen Steigerung der Anpreßkraft am Friktionstrieb die spezifische Druckölbereitstellung mindestens (mengenmäßig) den Verstellvolumen-Versorgungsbedürfnissen ent­ sprechen muß. Auch auf Grund solcher Aspekte ist somit ein für alle Fälle ausreichende, immer präsente, nicht unter Belastung abfallende Druckmittelversorgung, wie sie sie Verdrängerpumpen zu bieten vermögen, aktuell.

Bei der Druck- und Schmier- bzw. Kühlmittelversorgung von Getriebeschaltautomaten ist die Druck­ ölversorgungsproblematik ähnlich gelagert. Hierbei besteht besonders die Erfordernis, daß innerhalb äußerst kurzer Zeitspannen Schließvorgänge an hydraulischen Kupplungen bewirkt werden müssen, was eine mengenmäßig spezifisch hohe Druckmittelversorgung erfordert. Ein naheliegender Einsatz von Druckspeichern ist jedoch für solche spontanen "Versorgungsstöße" insbesondere wegen der zu über­ windenden eigenen Massenträgheit des Druckmediums, die das nutzbare Druckpotential des Speichers mindert, nicht geeignet. Bewährt haben sich Verdrängerpumpen, die bei einem entsprechend großen Fördervolumen eine ausreichende Druckmittelversorgung für die kurzen Kupplungsschließvorgänge zwangsläufig (durch das quasi auf Formschluß basierende Förderprinzip) immer sicherstellen. Zwischen den sporadisch auftretenden Schaltvorgängen fördert auch hier unter dem Betriebsdruck die Pumpe quasi nutzlos und somit verlustreich.

Ziel und Absicht vorliegenden Erfindungsgedankens ist die Schaffung einer verlustarmen, konstruktiv wenig aufwendigen Druckmittelversorgung für beide Einsatzfälle.

Die Lösung besteht in der teilweisen Rückgewinnung der in solchen Hydraulikkreisen enthaltenen nicht genutzten mechanischen Energie auf der in den Ansprüchen und der Beschreibung angeführten er­ findungsgemäßen Weise. Das wesentliche Merkmal besteht darin, daß überschüssiges Druckmedium, oder solches welches bereits Arbeit verrichtet hat aber noch entspannungsfähiges Druckpotential aufweist, bevorzugt in Verbindung mit der Verrichtung von Schmier- und Kühlaufgaben insbesondere für die aktiven Reibpartien des Friktionstriebes bei CVT′s in einem gezielten Strahl mit weitgehend tangentialem Auftreffwinkel auf eine Prall- oder Umlenkfläche einer rotierenden oder translierenden Getriebebasis - vorteilhafterweise dem Zug- oder Schubgliederband - zugeführt wird, so daß Aktions­ kräfte des Ölstrahls auf diese Getriebepartie einen Kraft- oder Drehmomentenimpuls ausüben und somit ein Teil der überschüssigen hydraulischen Energie wieder als mechanische Energie dem Antriebspfad zugute kommt.

Vorteile einzelner Ausführungsmerkmale sind unter den Ausführungsbeispiele-Beschreibungen angeführt.

Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Schemadarstellung eines CVT mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung.

Auf den An- und Abtriebswellen 1 und 2 befinden sich die paarweise angeordneten Kegelreibscheiben 3 und 4, zwischen denen der Übertragungsstrang 5 reibschlüssig eingekeilt ist. Dieser kann sowohl eine, als Zugstrang wirkende Laschenkette sein, oder ein Schubgliederband. Die Laufkreise 6a, 6b und 7a, 7b veranschaulichen die unterschiedlichen geometrischen Verhältnisse in den extremen Regelstellungen. Die Anpressung der Reibpartner erfolgt durch nicht dargestellte Hydraulikzylinder, deren Versorgung über die Leitungen 8 und 9 erfolgt. Das übersetzungsbestimmende Druckverhältnis beider Druckzy­ linder wird nach bekannter Ausführungsweise durch den als Mehrkantensteuerschieber ausgebildeten Strömungsteiler 10, betätigt durch einen Proportionalmagneten 11, gesteuert durch eine elektronische Bord-Steuer- und Regeleinrichtung 12, eingeregelt. Das Drucköl liefert Pumpe 13, die bevorzugt von der Eingangsbasis des Getriebes angetrieben wird. Das für die Druckzylinder überschüssige, und zu Schmier- und Kühlzwecken insbesondere den Reibpartnern 3, 4, und 5 bestimmte Fluid wird über Leitung 15 der Spritzdüse 16 zugeführt. Diese besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus ihrem Gehäuse 17, welches im wesentlichen eine nadelventilsitzgerechte, kegelige, und eine zylindrische Innenkontur aufweist, mit einem darin verschiebbaren Kolben 18, der in eine Ventilnadel 19 übergeht und von Druckfeder 20 einseitig beaufschlagt wird. Der austretende Ölstrahl, dessen (Geschwin­ digkeits-)Energieinhalt aus der vorherigen Druckenergie stammt, wird in anzustrebend weitgehend tangentialer Aufprallrichtung auf den Übertragungsstrang 5 gerichtet. Bei einer Ausbildung dieses Elementes 5 als (bekannte PIV-) Leschenkette bieten Lücken zwischen den einzelnen Gliedern und im Laschenpaket zwischen den Laschen selbst genügend Zugangsmöglichkeiten des Ölstrahls zu wirk­ samen Prall- und Umlenkflächen, z. B. auf Partien der Wiege-Druckstücke, auf die Stirnseiten der Laschen, sowie Stirnseiten der Klammerlaschen. Effizientere Aufprallvoraussetzungen für den Strahl verspricht eine Anordnung der Düse 16 auf der Innenseite des Zugstranges 6 z. B. in der angedeuteten räumlichen Positionierung 22. Weitere Vorteile versprechen besondere Ausgestaltungen solcher ölstrahlbildenden Ventilelemente wie unter Fig. 11 beschrieben.

Beim Einsatz von (bekannten van Doorne) Schubgliederbändern bietet sich - wegen ihrer glatten und dichten Oberflächenstruktur - zur Schaffung von Prall- und Umlenkflächen die Verlängerung einzelner Glieder an. Wegen des ohnehin (gegenüber der Laschenkette) eingeschränkten Krümmungs­ radius können solche vorspringende Gebilde innen angeordnet werden. Dies kommt dem Bestreben, der Strahlzuführung von innen, entgegen, da diese Stränge eine dichte Struktur aufweisen, und von außen angestrahlt, die Kontaktflächenbeölung unzureichend wäre.

Wegen der unterschiedlichen Einlaufwinkel bei Übersetzungsvariation ist es vorteilhaft, die Düse 71 gelenkig anzuordnen und nur einem entsprechenden Verstellmechanismus zu versehen, der übersetzungsabhängig die Ölstrahlrichtung anpaßt.

Die dargestellte Spritzdüsenausführung 16 ermöglicht die Variation des "Vordruckes" und somit seine Anpassung an die jeweiligen Betriebsbedingungen. Druckfeder 20 bewirkt eine Überdruckventilfunk­ tion, so daß die essentielle Forderung nach einer immer sichergestellten Grundanpressung erfüllt wird. Entsprechend den Erfordernissen wird durch Druckbeausschlagung des Feder-Druckzylinderraumes der Öffnungsdruck bzw. die Betriebsstellung des Nadelventils und somit der Vordruck im Hydrauliksystem des CVT′s (im Leitungssystem 15, 14) beeinflußt. Dieser Steuerdruck wird durch den Proportionalmagneten 23 über die elektronische Regeleinrichtung 12 eingeregelt. Überdruckventil 24 ist eine übliche Sicherheitseinrichtung zur Begrenzung des Pumpendruckes, womit auch die gesamte Getriebebelastung begrenzt wird.

Fig. 2, 3 und 4 zeigen eine erfindungsgemäße Einrichtung, bei der der aktive Ölstrahl auf ein Zahnrad gerichtet ist, insbesondere für Einsatzfälle, bei denen ein konstanter Druck in einem Hydraulikkreis gehalten werden soll, wobei das überflüssige Fluid zu Schmier- und Kühlzwecken eingesetzt wird, z. B. in KFZ-Getriebeschaltautomaten.

In einem Düsengehäuse 30 befindet sich der axial verschiebbare Druckkolben 31, übergehend in einen Ventilkegel 32. Dieser wird einerseits kräftemäßig beaufschlagt von der Druckfeder 33, andererseits vom Öldruck des Vorspannsystems. Die ventilnadelseitigen Zuleitung 43 ist mit dem Vorspannkreis eines CVT′s verbunden.

Zur idealeren Umlenkung des Ölstrahles weisen die Zähne 36 eines Zahnrades 35 (an einer nicht aktiven Randstelle) muldenförmige, bevorzugt auch im Zahngrunde als Radius ausgebildete Aus­ nehmungen 37 auf. Da im bevorzugt zugedachten Einsatzfall Getriebeschaltautomaten, wo es geboten erscheint mehrere solche selbstregelnden Spritzdüsen einzusetzen, sich solche Düsen gegenseitig durch Schwingungseffekte bei den Schließvorgängen funktionsschädlich beeinflussen könnten, sowie zur Sicherstellung einer Mindestölversorgung an jedsolcher Basis, ist parallel zum Kegelventilsitz eine enge Bypaßverbindung in Strahlrichtung in Form der Bohrungen 38 und 39 geschaffen. Zur Dämpfung von Schwingungen am Ventilkörper 31/32 ist der Federraum 40 als (geschlossener) Dämpfungsraum mit einem gedrosselten Ausgang 34 ausgeführt. Um wiederum bei spontanen Vorderspitzenbedürfnissen im "Hochdruckkreis", z. B. beim Wechsel der Kupplungskombinationen, wo wertgehend die gesamte Förderleistung für die Füllung deren Druckräume benötigt wird, schnellste kurzfristige Schließvor­ gänge am vorliegenden Ventil zu ermöglichen, ist ein einseitig wirkendes (Öffnungs-)Ventil 42 angeordnet.

Fig. 5 und 6 zeigen modifizierte, bekannte (PIV-)Laschenketten.

Pos. 40, 42 und 43 sind Kettenlaschen, die mittels Wiege- und Druckbolzen 41a und 41b im Zugver­ bund stehen. Herkömmlicherweise weisen die Endpartien solcher Kettenlaschen eine weitgehend gerundete, konvexe Endkontur 42 auf. Um den unter spitzem Winkel auftreffenden Ölstrahl Angriffs- und Umlenkfläche zu bieten, sind die Laschenendkonturen 46 konkav ausgebildet, die die benachbarte Kettenlasche berührungslos zu umschwenken vermag, und den eintretenden Ölstrahl eine Umlenkung aufzwingt.

Bekannt sind auch Laschenkettenausführungen, deren Teilungen (Gelenkabstände) und Laschenan- und -zuordnungen derart sind, daß Laschen 49 eines übernächsten Laschenpaketes noch zwischen die Laschen 47 des eigenen Laschenpaketes hineinragen. Bei solchen Laschenverbänden (die aus Fig. 5 übernommenen Teilungsmaßstäbe in der bezugnehmenden Fig. 6 stimmen hierfür nicht) besteht aus Platzgründen leicht die Möglichkeit einer ausgeprägteren und daher effizienteren Strahlumlenkpartie 50, mit der muldenhaften Endkontur.

Desweiteren weisen solche bekannte Zugstrangvarianten sog. "Klammerlaschen" auf, die darin bestehen, daß die das Laschenpaket seitlich umfassenden Laschen mit einem, außen um das Paket geführten Bügel verbunden sind. Eine erfindungsgemäße, nicht bildlich dargestellte Modifikation solcher Klammerlaschen besteht darin, daß auf der dem Ölstrahl zugewandten Seite deren oberer Bügel aufgebördelt ist, in einer muldenförmigen Weise, so, daß eine gezielte Leitwirkung zu den Reibpartien oder bzw. und zur Durchflurung des Zugstranges bewirkt wirkt.

Fig. 7 bis 9 zeigen Partien und Ansichten von bekannten (van Doorne-)Schubgliederbändern mit erfindungsgemäß modifizierten Druckstücken.

Die im wesentlichen aus Kopf- 55 und Keilteil 56 bestehenden Druckstücke, mit den dazwischen eingebetteten Stahlbändern 57 weisen Herkömmlicherweis auf ihrer Innenseite Ausnehmungen 58, 59 auf. Zur Schaffung von Ölstrahl-, Aufprall- und Umlenkbasen sind in gewissen Abständen einzelne Druckstücke 60, 61, 62 nach innen hin verlängert ausgebildet. Diese verlängerten Partien 63 können vorteilhafterweise noch zusätzlich gekrümmt ausgebildet sein. Entgegen der Darstellung können alternativ hervorstehende Prallflächen auch nach außen gerichtet (im Bild nach oben) angeordnet sein. In diesem Falle empfiehlt sich aber eine zweckentsprechende Krümmungsausbildung derart, daß der auftreffende Ölstrahl an die Reibpartien gelenkt wird, oder bzw. und die Druckstücke seitlich umspült. Aus akustischen Gründen ist es geboten, die Verteilungen dieser Sonderdruckstücke 60, 61, 62 unregelmäßig im Strang anzuordnen.

Fig. 10 zeigt eine modifizierte Version von Fig. 1, bei der das gesamte Druckpotential der Hydrau­ likversorgungseinrichtung des CVT für die Umsetzung in Geschwindigkeitsenergie ausgenutzt wird, mit einer neuartigen CVT-Steuerstrategie. Die Positionen 1 bis 9 entsprechen denen in Fig. 1 angege­ benen, bzw. beschriebenen. Die Druckmittelversorgung der Zylinderleitungen 8 und 9 erfolgt durch Pumpe 65 über ein 4/2-Wegeventil 66, betätigt durch Hubmagnet 67, gesteuert durch die elektro­ nische Steuer- und Regeleinrichtung 68 Dabei wird alternativ ein Druckzylinder direkt mit der Pumpe verbunden wird, und der andere mit dem Vorspanndruckkreis 69. Der Pumpendruck, und somit der absolute Steuerdruck wird durch ein über Leitung 70 verbundenes regelbares Düsenventil 71 bestimmt. Das Druckniveau des Vorspannkreises wird über Ventil 72 mit seinem Proportional­ magneten 82 ebenfalls von der Regeleinrichtung 68 eingeregelt. Um aus den Druckzylindern aus­ geschobenes Fluid bei verbleibender, erforderlicher Grundanpressung abfließen lassen zu können, befindet sich zwischen dem Vorspannkreis und der freien Atmosphäre ein ebenfalls von 68 gesteuertes Ventil 74 mit seinem Stellglied 75, dessen Ansprechschwelle über der des Ventiles 72 liegt. Das Ölstrahl bildende Düsenventil 71 besteht im wesentlichen aus dem Nadelventil 76/77, mit dem am Ventilkegel 77 anschließenden Druck- und Führungskolben 79 und dem über Verbindung 81 angeschlossenen Proportionalmagneten 82, welcher ebenfalls von 68 angesteuert wird. Um die Stellkräfte niedrig zu halten, ist als Teilkompensation zu dem im Druckraum 78 wirkenden Steuerdruck der rückseitige Druckraum 80 des Kolbens 79 mit Vorspanndruckniveau beaufschlagt. Überdruckventil 84 begrenzt und sichert das Hydrauliksystem gegen Überdruck. In vorliegender Darstellung wird mittels des strahlbildenden Abflußventiles 71 der sogenannte "Steuerdruck", der die übersetzungsbestimmende Funktionen ausführt, geregelt. Alternativ zu vorliegendem Beispiel kann natürlich auch durch eine entsprechende Schaltung der reibschlußbestimmende "Vordruck" am Abtriebsscheibensatz damit eingeregelt werden.

Fig. 11 zeigt ein zwar bekanntes, aber relativ neuartiges CVT-Steuerschema unter Einbeziehung der erfindungsgemäßen Einrichtung:
Eine Ölpumpe 90 versorgt über die Leitungen 91a und 91b, die dazwischengeschalteten, zur Pumpe 90 hin sperrenden Rückschlagventile 94 und 95 die Druckzylinderleitungen 8 und 9 eines CVT. Der Pumpendruck ist der reibschlußbestimmende "Vordruck". Dieser wird durch eine ölstrahlbildende Ventileinrichtung 100 bestimmt, die über die Leitungen 91c und 93 mit einem dazwischen angeord­ neten, von einem Drehmomentenfühler 98 gesteuerten Differenzdruckventil 97 mit der Pumpe 90 in Verbindung steht. Ein die Getriebeverstellung bewirkende "Steuerdruck" wird durch eine in beiden Drehrichtungen betreibbare, zwischen den Druckzylinderleitungen 8 und 9 angeordnete zweite Pumpe 96 erzeugt. Dabei verhindern die Rückschlagventile 94 und 95 einen Druckniveauausgleich in den Zylinderleitungen. Die von einer elektr. Steuereinrichtung 110 gesteuerte Pumpe 96 bringt ökonomisch günstig nur das momentan erforderliche Verstellvolumen auf Ventileinrichtung 100 besteht aus dem eigentlichen Nadelventil 101/102, mit einem anschließenden Hydraulikkolben 103 und einem zugeord­ neten Stellglied 106, und kann auf verschiedene Weise eingeregelt werden:

• 1) durch das Stellglied 106 alleine;
• 2) durch das von einem branchenbekannten Drehmomentenfühler 96 angesteuerte Differenz­ druckventil 97, welches über Leitung 93 ein dem erforderlichen "Vordruck" proportionalen Steuerdruck zuführt, wobei die beidseitigen Wirkflächen des Kolbens 103 so abgestimmt sind, daß der sich einstellende Vordruck gering über dem Düsensteuerdruckniveau liegt. Mengen- und Druckverluste im Regelventil 97 sind somit gering, die Umsetzung der Druck- in Geschwindigkeitsenergie erfolgt weitgehend in der strahlbildenden, als "Vorspannventil" fungierenden Düse 100.

Der größte Anteil der im Vorspannkreis enthaltenen Energie steht somit für die regenerative Verwendung zur Verfügung. Alternativ oder zusätzlich kann mittels des Stellelementes 99 durch die elektronische Steuereinrichtung 110 eingegriffen werden, was für besondere Betriebszustande und bestimmte Funktionsabläufe nützlich und vorbestimmt ist.

Da nach den bekannten Gesetzmäßigkeiten der Hydromechanik die Effizienz der Übertragung von Energieinhalten eines Flüssigkeitsstrahls auf eine Prall- oder Umlenkplatte dann am größten ist, wenn deren absolute Bewegungsgeschwindigkeit etwa halb so groß wie die absolute Strahlauftrittsge­ schwindigkeit ist, wird zur Anpassung und Optimierung dieser Verhältnisse eine weitere, nicht bildlich dargestellte, beanspruchte Einrichtung vorgeschlagen:
Nach den praktischen, üblicherweise vorliegenden Gegebenheiten am CVT kann erwartet werden, daß die sich aus den üblichen Betriebsdrücken ergebende Strahlgeschwindigkeit über der Umfangs­ geschwindigkeit des Zug - oder Schubgliederbandes liegt. Hierzu wird eine Einbeziehung einer Injektoreinrichtung vorgeschlagen, die aus einem Ölvorrat den austretenden Ölstrahl anreichert, bzw. mengenmäßig vergrößert. Dabei wird die Geschwindigkeitsenergie des ankommenden Drucköls vermindert, in dem dieser Energieanteil als Beschleunigungsenergie für die hinzugekommene Ölmasse aufgewendet wird. Beim anschließenden Aufprall des massenmäßig vergrößerten Strahl kommt dieser Energieanteil - natürlich um nicht vermeidbare Umsetzungsverluste des vorangegangenen "Anreicher­ ungsvorganges" verringert - impulskraftverstärkend zugute.

Ein wesentlicher Vorzug bei allen vorliegenden Ausführungsbeispielen liegt darin, daß die ölstrahlbildende Düsen gleichermaßen obligatorische Elemente der hydraulischen Steuerung des CVT sind, ferner wirkt sich vorteilhaft aus, daß bei Einleitung des Kraftimpulses des Ölstrahles auf das im Antriebsstrang angeordnete Zug- oder Schubgliederband 5 die obligatorische Erfordernis einer intensiven Beölung und Kühlung der Reibpartien des Friktionstriebes gleichzeitig mit erledigt, bzw. verbunden wird. Somit ist der Bauaufwand für die erforderlichen Elemente minimal.

Literaturverzeichnis
1) Dr.-Ing. O. Dittrich "Das stufenlose Kettengetriebe als Hauptantrieb im Kraftfahrzeug" VDI-Berichte 803;
2) Prof. Dr.-Ing. R. Höhn: "Warum stufenlose Getr. im KFZ" VDI-Berichte 803;
3) Dr.-Ing. H. Ötting; Dipl.-Ing. P. Heidemeyer; Dipl.-Ing. R. Scholz Dipl.-Ing F. Zimmermann: "Stufenlose Getriebe für Personenkraftwagen" VDI-Berichte 579;
4) Dipl.-Ing. P. Heidemayer: "Warum stufenlose Getr. im PKW?" Sem. Nr. 811120021 Technische Akademie Wuppertal;
5) Dr.-Ing. H. Röper: "Status der CVT-Entwicklung - Vorteile und Grenzen des Systems" 2. Aachener Kolloquium: Fahrzeug- und Motorentechnik 89;
6) Dipl.-Ing. U. Eggert: "CVT - Elektronische Regelung und Fahrdynamik" VD1 - Berichte 803;
7) H. Röper: "Anforderungen an die Druckölversorgung hydraulisch gesteuerter CVT-Getriebe" antriebstechnik 26 (1987) Nr. 8;
8) W. Schopf "Stufenlos einstellbares Umschlingungsgetriebe" Offenlegungsschrift DE 42 22 636 A1;
9) W. Schopf "Antrieb für eine Druckmittelpumpe bei einer vom Antriebsmotor und einem übersetzungsverstellbaren Getriebe gebildeten Antriebsanordnung" Patentschrift DE 39 00 062 C2;
10) W. Schopf "Mehrkreisregelpumpe" Offenlegungsschrift DE 39 13 414 A1;
11) W. Schopf "Pumpenkombination mit Mengenreguliereinrichtung" Patentschrift DE 32 10 759 C2;
12) W. Schopf: "Adaptive elektronische Anpreßkraftregelung für Kegelreib­ scheibenumschlingungsgetriebe insbesondere für KFZ (CVT)" Patentschriftschrift DE P 43 12 745;
13) G. Bornmann: "Einrichtung zur Übersetzungsregelung eines stufenlos regelbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes für Kraftfahrzeuge" Patentschrift DE 39 34 506 C1.

Claims (24)

1. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung mechanischer, nicht genutzter Energie aus Druckölsystemen an CVT′s in Form von Kegelscheibenumschlingungsgetrieben mit hydraulischen Einrichtungen im wesentlichen bestehend aus einer Hydraulikpumpe, hydraulischen Einrichtungen zur Aufbringung und Steuerung der reibschlußbestimmenden Anpreßkraft des Friktionstriebes und dessen Übersetzungsverstellung, sowie zur Schmierung und Kühlung insbesondere der aktiven Reibpartien des Friktionstriebes, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Abfluß eines Druck-, Schmier- oder Kühlmittelkreises (14) über eine druckabbauende, ölstrahlbildende Ventileinrichtung (16, 30, 71, 100) erfolgt, der austretende Ölstrahl in weitgehend tangentialer Auftrittsrichtung auf eine rotierende oder translierende Partie (5, 37) des Getriebes gerichtet ist, welche geeignet bzw. so ausgebildet ist, daß der Strahl durch diese Auftrittsbasis zumindest abgebremst, anstrebensweise umgelenkt wird, so daß Aktionskräfte des Strahles dieser Getriebepartie einen Kraft- oder Drehmomentenimpuls verleihen, wobei die Ventileinrichtung (16, 30, 100) so geartet und in das Getriebehydrauliksystem einbezogen ist, daß das Druckpotential dieses Hydraulikkreise weitgehend nur in dieser ölstrahlbildenden Ventileinrichtung (16; 30; 71; 100) abge­ baut wird.

2. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung mechanischer, nicht genutzter Energie aus Druckölsystemen von Getriebeschaltautomaten, im wesentlichen bestehend aus mehreren im Kraftfluß schalt- und kombinierbaren Planetenstufen, einer zugeordneten Hydraulikpumpe, einer Vielzahl von Hydraulikventilen zur Steuerung der Druckmittelbeaufschlagung der die Planetenstufen aktivierenden Kupplungen und zur Versorgung von Schmier- und Kühlölkreisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfluß des Druckölkreises über eine druckabbauende, ölstrahlbildende Ventileinrichtung (30) erfolgt, der austretende Ölstrahl in weitgehend tangentialer Auftrittsrichtung auf eine rotierende Partie (35, 36, 37) des Getriebes gerichtet ist, welche geeignet bzw. so ausgebildet ist, daß der Strahl durch diese Auftrittsbasis zumindest abgebremst, anstrebensweise umgelenkt wird, so daß Aktionskräfte dieses Strahles dieser Getriebepartie einen Drehmomentenimpuls verleihen, wobei die Ventileinrichtung (30) so geartet und angeordnet ist, daß das Druckpotential dieses Hydraulikkreises weitgehend nur in ihr abgebaut wird.

3. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ölstrahlbildende Ventileinrichtung (16, 30, 71, 100) einem bekannten CVT-Steuersystem, weitgehend bestehend aus einer Ölpumpe (13), einem Strömungsteiler (10), der die Druckzylinderleitungen (8, 9) alternativ oder gedrosselt dosierend mit der Pumpe (13) oder einem den Reibschluß bestmimenden "Vorspannkreis" (14) verbindet, zugeordnet ist.

4. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ölstrahlbildende Ventileinrichtung (16, 30, 71, 100) einer CVT-Hydrauliksteuereinrichtung nach Fig. 10 zugeordnet ist, welche im wesentlichen aus einer Ölpumpe (65), einem Umschaltventil (66) weiches alternativ die Druckzylinderleitungen (8, 9) mit der Pumpe oder einem Vorspanndruckkreis (69) verbindet, wobei das die Getriebeübersetzungssteuerung bewirkende Pumpendruckniveau von dieser ölstrahlbildenden Ventileinrichtung (71) selbst und die Druckdifferenz zwischen Steuer- und Vordruck durch ein weiteres geregeltes Ventil (72) bestimmt wird.

5. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ölstrahlbildende Ventileinrichtung (71) eingebunden ist in ein CVT-Hydrauliksteuersystem nach Fig. 11 im wesentlichen bestehend aus einer ersten Hydraulikpumpe (90) mit ihren verzweigten Ausgängen (91a, b, c) die zu den Druckzylinderleitungen (8, 9) und einem Druckregelventil (97) führen, und zwischen den Pumpenleitungen (8, 9) eine Verbindung (92) besteht, in der eine zweite, in beiden Förderrichtungen betreibbare Regelpumpe (96) angeordnet ist die das Verstellvolumen des CVT liefert und den Steuerdruck dosiert, ferner in den Zylinderleitungen (8, 9) zur ersten Pumpe (90) hin Rückschlagventile (94, 95) angeordnet sind, wobei die ölstrahlbildende Ventileinrichtung (100) nicht­ ausschließlich mit weiteren Hilfseinrichtungen, das Vordruckniveau des CVT′s bestimmt.

6. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölstrahl der aus dem ölstrahlbildenden regelbaren Ventileinrichtung (16, 71, 100) weitgehend tangential auf den Übertragungsstrang des CVT (Zug- oder Schubgliederband) gerichtet ist.

7. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1 und 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ölstrahlbildende Ventileinrichtung (16, 71, 100) beweglich angeordnet ist, in einer Weise, daß der Ölstrahl getriebeübersetzungsabhängig der jeweiligen Stellung des Übertragungsstranges (5) nachgeführt wird.

8. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nicht genutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Ansprüchen 1 und 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierung und Anordnung der strahlbildenden regelbaren Ventileinrichtung (16, 71, 100) derart ist, daß der Auftreffpunkt des Ölstrahls auf den Übertragungsstrang in seinem Einlaufbereich des Scheibenkeils liegt.

9. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nicht genutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölstrahl der ölstrahlbildenden Ventileinrichtung (30) auf ein Zahnrad (35), oder eine sonstige als Strahlprallfläche geeignete rotierende Getriebekomponente gerichtet ist.

10. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nicht genutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Ansprüchen 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das angestrahlte Zahnrad (35) bevorzugt seitlich außerhalb seiner tragenden Zahnflankenpartie auf den Zahnflanken muldenhafte Ausnehmungen (37) aufweist.

11. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1 und 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsstrang (5) aus herkömmlichen bekannten CVT-Übertragungsstrangausführungen besteht, jedoch Modifikationen in einer Art aufweist, daß zur besseren Strahl-Aufprallung bzw. -Umlenkung zweckentsprechende Konturen (44, 45, 46, 60, 63) eingearbeitet oder angeordnet sind.

12. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1, 3 bis 8, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (40, 47, 49) von Zugsträngen (System PIV) an ihren Enden oder auch in der Mitte muldenhafte Ausnehmungen (45, 51) aufweisen, wobei erstenfalls die herkömmlicherweise gerundeten Endungen konvex ausgebildet sind (50, 56) und noch stegartige Ausbildungen (44, 45) aufweisen.

13. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1, 3 bis 8, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (40, 47, 49) von Zugsträngen (System PIV) mit ihren konvexen Enden (50) in die Zwischenräume von Laschen (47) benachbarter Laschenpakete ragen.

14. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1, 3 bis 8, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß an Zugsträngen (System PIV) "Klammerlaschen" oben an den die Lachenpakete umschließenden Verbindungsbügeln aufgeklappte Partien aufweisen in einer geeigneten Art und Weise dienlich als Prall- und Leitfläche für den Ölstrahl.

15. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1, 3 bis 8, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Druckstücke (55/56) von Schubgliederbändern (System van Dorne) entgegen der sonst üblichen unteren Ausnehmungen (58, 59) Verlängerungen (61, 63) aufweisen.

16. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1, 3 bis 8, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Druckstücke (55/56) von Schubgliederbändern (System van Doorne) über die der anderen Druckstücke (55/56) hinausragende Verlängerungen (61, 63) aufweisen, die zusätzlich ölstrahlumlenkgerecht (63) gekrümmt sind.

17. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1 und beliebig anderer vorstehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an Zugsträngen und Schubgliederbändern zum Zwecke der Strahlaufprall- und Leitwirkung angebrachten Einrichtungen über die Stranglänge hin ungleichmäßig verteilt sind.

18. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1 und 2 und beliebig anderer vorstehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlbildende Ventileinrichtung (16, 30/32 und 71) mindestens aus einer Nadeldüse (17/19) mit einem Druckzylinder (18, 31, 79) mit zwei ihn beidseitig beaufschlagenden Druckräumen besteht.

19. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1 und 2 und beliebig anderer vorstehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlbildende Ventileinrichtung (16, 30, 71, 100) mit einem extern ansteuerbaren Stellglied (21, 82, 106) ausgestattet ist, vorzugsweise bestehend aus einem Proportionalmagneten.

20. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Versorgungskreisen mit weitgehend gleichbleibendem Druckniveau mehrere strahlbildende Ventileinrichtungen (16, 30, 71) parallel eingesetzt sind.

21. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach beliebigen vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die den Vorspanndruck bestimmende ölstrahlbildende Ventileinrichtung (16, 71, 100) nach den in Offenlegungsschrift DE P 43 12 745.2 beschriebenen, bzw. in Anspruch genommenen Regelfunktionen angesteuert werden.

22. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1 und 2 und weiteren vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die ölstrahlbildende Abflußdüse eine Injektoreinrichtung aufweist mit einer Verbindungsleitung zu einen Ölreservoir; mit einem Funktionsverhalten derart, daß zu dem vom Druckölkreis kommenden Ölstrom mittels der Injektorwirkung Fluid aus dem Reservoir angesaugt und dem austretenden Ölstrahl beigemischt wird.

23. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1, 2 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlbildende Austrittsdüsen - Injektorkombination nach einem vorbestimmten Modus so steuerbar ist, daß der Anteil des zumischbaren Fluids, und somit auch die Strahlaustrittsgeschwindigkeit, geregelt wird.

24. Einrichtung an mechanischen Getrieben zur Rückgewinnung nichtgenutzter mechanischer Energie aus Druckölsystemen nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlbildende Austrittsventil (100) einen beidseitig beaufschlagten Druckkolben (103) aufweist, deren wirksame Kolbenflächen so abgestimmt sind, daß zum Positionieren des Ventilkörpers (102) und somit zum Einregeln des Staudruckes nur eine geringe Druckdifferenz des gesamten zur Verfügung stehenden, bzw. abzubauenden Druckniveaus (91a, b, c,) durch ein bevorzugt extern zugeordnetes, regelbares Differenzdruckventil (97) bewirkt wird, wobei der Steuer- bzw. Differenzdruck (91c - 93) 15% des gesamten vorherrschenden Druckpotentials (91a, b, c) nicht überschreitet.