PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004024031A1 08.12.2005
Titel Hydraulikkreis für ein Toroidgetriebe
Anmelder GETRAG Getriebe- und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH & Cie KG, 74199 Untergruppenbach, DE;
Bayerische Motoren Werke AG, 80809 München, DE;
Hydraulik-Ring GmbH, 97828 Marktheidenfeld, DE
Erfinder Petrzik, Gunther, 78112 St. Georgen, DE;
Wild, Andreas, 72669 Unterensingen, DE;
Wolf, Lothar, 81539 München, DE;
Kress, Thomas, 85221 Dachau, DE
Vertreter Witte, Weller & Partner, 70178 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 11.05.2004
DE-Aktenzeichen 102004024031
Offenlegungstag 08.12.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.12.2005
IPC-Hauptklasse F16H 63/06
IPC-Nebenklasse F16H 61/00   
IPC additional class // F16H 101:04  
Zusammenfassung Es wird vorgeschlagen ein Hydraulikkreis (50) für ein Toroidgetriebe (10), mit: einer einzelnen Pumpe (70), einer Haupt-Druckregeleinrichtung (74), die an die Pumpe (70) angeschlossen ist, zum Erzeugen eines Haupt-Leitungsdruckes (PL) in einer Hauptleitung (72), einer Roller-Steuereinrichtung (100), die an die Hauptleitung (72) angeschlossen ist, wobei in der Roller-Steuereinrichtung (100) aus dem Haupt-Leitungsdruck (PL) zwei Roller-Steuerdrücke (P1'', R2'') erzeugt werden, wenigstens einem hydraulischen Roller-Aktuator (102) zum räumlichen Verstellen eines Rollers (34) in einem Toroidraum (32), der durch zwei Scheiben (28, 30) eingerichtet ist, wobei der Roller-Aktuator (102) an die Roller-Steuereinrichtung (100) angeschlossen ist, einer Scheiben-Steuereinrichtung (110), die an die Hauptleitung (72) angeschlossen ist, wobei in der Scheiben-Steuereinrichtung (110) aus dem Haupt-Leitungsdruck (PL) ein Scheiben-Steuerdruck (PEL) erzeugt wird, und wenigstens einem hydraulischen Scheiben-Aktuator (112) zum axialen Verstellen von wenigstens einer der Scheiben (28, 30), wobei der Scheiben-Aktuator (112) an die Scheiben-Steuereinrichtung (110) angeschlossen ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hydraulikkreis für ein Toroidgetriebe.

Auf dem Gebiet der Getriebe, insbesondere der Getriebe für Kraftfahrzeuge, besteht ein Trend hin zu stufenlosen Getrieben. Stufenlose Getriebe ermöglichen generell, den bei Kraftfahrzeugen in der Regel vorgeschalteten Verbrennungsmotor unabhängig von der jeweiligen Geschwindigkeit in einem günstigen Drehzahlbereich zu betreiben. Hierdurch verbessert sich der Wirkungsgrad des Antriebsstranges, der durch den Verbrennungsmotor und das stufenlose Getriebe gebildet ist. Ferner bieten stufenlose Getriebe einen besonders hohen Fahrkomfort.

Innerhalb der stufenlosen Getriebe haben die sog. Toroidgetriebe eine besondere Bedeutung, und zwar insbesondere auf Grund ihrer höheren Drehmomentkapazität im Vergleich zu stufenlosen Umschlingungsgetrieben (CVTs).

Innerhalb der Toroidgetriebe findet das System von TorotrakTM besondere Beachtung (vgl. www.torotrak.com). Dieses Getriebe kommt ohne eingangsseitige Anfahrkupplung oder hydrodynamischen Drehmomentwandler aus. Es handelt sich um ein Volltoroidgetriebe, das generell nach der Art eines Vorgelegegetriebes aufgebaut ist. Der Variator sorgt für eine stufenlose Verstellung der Übersetzung. Der Variator weist eine Antriebsscheibe und eine Abtriebsscheibe auf, die einen Toroidraum definieren. Innerhalb des Toroidraumes sind über den Umfang verteilt drei Roller angeordnet, die dazu ausgelegt sind, Drehmoment von der Antriebsscheibe auf die Abtriebsscheibe zu übertragen. Zur Übersetzungsverstellung werden die Roller innerhalb des Toroidraumes räumlich verstellt.

Die Verstellung der Roller erfolgt über doppelt wirkende Hydraulikzylinder. Auch die zur Drehmomentabstützung erforderliche Aktuatorik zum Abstützen wenigstens einer der Scheiben in axialer Richtung ist bei dem Torotrak-System hydraulisch ausgelegt. Ferner lassen sich durch zwei Kupplungen zwei Übersetzungsbereiche einstellen. Auch die Betätigung der Kupplungen erfolgt über hydraulische Aktuatorik. Schließlich erfordert die Drehmomentübertragung von der Antriebsscheibe auf die Roller bzw. von den Rollern auf die Abtriebsscheibe eine hohe Kühlleistung, die in der Regel durch Schmieröl bzw. Kühlöl bereitgestellt wird. Auch ist sicherzustellen, dass ein Schmierfilm im Bereich der Kontaktellipsen zwischen den Rollern und den Scheiben nicht abreißt.

Ein Hydraulikkreis für ein solches Toroidgetriebe ist bekannt aus der GB-A-2 369 164.

Der aus dieser Druckschrift bekannte Hydraulikkreis weist eine Tandempumpe auf, die Öl in zwei getrennte hydraulische Kreise fördert. Der eine hydraulische Kreis ist jeweils mit einer Kammer der doppelt wirkenden Kolben/Zylinderanordnungen der jeweiligen Roller verbunden. Der andere hydraulische Kreis ist an die jeweiligen anderen Kammern angeschlossen.

Dabei ist für jeden der hydraulischen Kreise eine Kolben/Zylindereinheit als „Master" ausgebildet. In diesen sind variable Drosseln ausgebildet. Das Öl strömt im Normalbetrieb dabei durch die entsprechenden Kammern hindurch in jeweilige proportionale Druckbegrenzungsventile. Diese steuern im Normalbetrieb den Druck in den Kammern (und folglich die von den jeweiligen Roller-Aktuatoren ausgeübte Kraft). Nur im Endlagenbereich der Master der Kolben/Zylinderanordnungen wirkt deren Drosselfunktion prägend. Dabei drosselt der Kolbenboden durch Schließen der Auslassöffnung im Zylinderdeckel den aufgeprägten Volumenstrom. Die Kolben dieser Kolben/Zylinderanordnungen schützen so das Aktuatorsystem gegen mechanisches Anschlagen. Diese hydraulischen Anschläge in den Endlagen des Roller-Aktuatorsystems stellen eine aktive Endlagendämpfung (engl.: „hydraulic stop") dar. Diese Endlagendämpfung benötigt im Gegensatz zu klassischen Endlagendämpfungssystemen eine hydraulische Leistung. Die Endlagendämpfung erlaubt zudem, die Wechselwirkungen zur axialen Anpressung (Scheiben-Aktuator) des Variators weiter aufrechtzuerhalten. Der so hydraulisch gesteuerte Variator ist formal betrachtet sicher.

Steuereinrichtungen zum Steuern der Bereichskupplungen können entweder stromab der Master-Kolben/Zylinderanordnungen angeschlossen sein. In diesem Fall kann eine hydraulisch-mechanische Verknüpfung stattfinden (beispielsweise durch ein Wechselventil). Dieses vergleicht die Drücke vor den proportionalen Druckbegrenzungsventilen. Der jeweils höhere Druck dient als Quelle für die Anpressung der geschalteten Bereichskupplungen.

Alternativ ist es auch möglich, den Druck für die Bereichskupplungen unmittelbar aus den von der Tandempumpe jeweils bereitgestellten Drücken abzuleiten.

Zur hydraulischen Versorgung einer Scheiben-Steuereinrichtung zum hydraulischen Anpressen von wenigstens einer Variatorscheibe in axialer Richtung („end load system") ist ein zweites Wechselventil vorgesehen. Dieses vergleicht die Drücke, die von der Tandempumpe bereitgestellt werden. Der höhere Druck dient als Quelle für die Anpressung der Scheibe.

An den hydraulischen Steuerkreis schließt sich ein Schmierölkreis an. Der Schmierölkreis erfordert einen Fließdruck zur Überwindung der hydraulischen Widerstände. Dabei sind die hydraulischen Widerstände eines externen Kühlsystems und die parallelen Widerstände von Rollern, Scheiben, Lagern und Radsatz zu überwinden.

Dieser bekannte Hydraulikkreis ist robust gegenüber mechanischen Störgrößen aus dem Antriebsstrang. Dies wird erreicht durch zwei getrennte hydraulische Kreise mit aufgeprägten Volumenströmen. Einen sicheren Betrieb gewährleistet die jeweils mechanisch-hydraulische Verknüpfung. Ein sicherer Notbetrieb ist somit realisierbar.

Allerdings beinhaltet das realisierte Hydraulikkonzept hydraulische Wechselwirkungen auf der hydraulischen Leistungsebene. Dabei wird der Druck aus dem Volumenstrom, der die Roller-Aktuatorik bestimmt, direkt zur Scheiben-Steuerung und Kupplungs-Steuerung genutzt. Ferner sind zwei Pumpen (Tandempumpe) erforderlich.

Aus der DE 698 07 134 T2 (entsprechend EP 0 866 242 B1) ist ein weiteres hydraulisches Steuerungssystem für ein stufenloses Toroidgetriebe bekannt.

Bei diesem bekannten Hydraulikkreis ist eine einzelne Pumpe vorgesehen. In einer Hauptdruckleitung wird ein erster Hauptdruck mittels eines Magnetventils geregelt. Ferner wird aus dem Pumpendruck ein Sekundärdruck in einer Sekundärdruckleitung erzeugt, und zwar mittels eines weiteren Magnetventils. Die zwei Drücke werden zur Übersetzungssteuerung (Roller-Aktuatorik) genutzt. Ferner wird aus dem Pumpendruck ein Schmierölstrom abgeleitet, der teilweise über einen Kühler geleitet wird. Der Schmieröldruck wird ebenfalls geregelt.

Aus dem Hauptdruck in der Hauptdruckleitung wird ferner mittels geeigneter Magnetventile ein jeweiliger Kupplungs-Steuerdruck abgeleitet, zum Betätigen von Bereichskupplungen des Toroidgetriebes.

Die axiale Anpresskraft der Variatorscheiben erfolgt über eine mechanische Federanordnung.

Ein weiteres Hydrauliksteuerkonzept mit Tandempumpe ist aus der DE 195 34 391 A1 bekannt.

Vor dem obigen Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Hydraulikkreis für ein Toroidgetriebe anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch einen Hydraulikkreis für ein Toroidgetriebe gelöst, der aufweist:

  • – eine einzelne Pumpe,
  • – eine Haupt-Druckregeleinrichtung, die an die Pumpe angeschlossen ist, zum Erzeugen eines Haupt-Leitungsdruckes in einer Hauptleitung,
  • – einer Roller-Steuereinrichtung, die an die Hauptleitung angeschlossen ist, wobei in der Roller-Steuereinrichtung aus dem Haupt-Leitungsdruck zwei Roller-Steuerdrücke erzeugt werden,
  • – wenigstens einem hydraulischen Roller-Aktuator zum räumlichen Verstellen eines Rollers in einem Toroidraum, der durch zwei Scheiben eingerichtet ist, wobei der Roller-Aktuator an die Roller-Steuereinrichtung angeschlossen ist,
  • – einer Scheiben-Steuereinrichtung, die an die Hauptleitung angeschlossen ist, wobei in der Scheiben-Steuereinrichtung aus dem Haupt-Leitungsdruck ein Scheiben-Steuerdruck erzeugt wird, und
  • – wenigstens einem hydraulischen Scheiben-Aktuator zum axialen Verstellen von wenigstens einer der Scheiben, wobei der Scheiben-Aktuator an die Scheiben-Steuereinrichtung angeschlossen ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Hydraulikkreis ist nur eine einzelne Pumpe vorgesehen. Aus dem von der Pumpe erzeugten Druck wird ein Haupt-Leitungsdruck erzeugt. Aus diesem werden zum einen die Steuerung und Aktuatorik der Roller gespeist. Zum anderen werden aus diesem die Steuerung und Aktuatorik für die Scheiben gespeist. Demzufolge ergibt sich zwischen diesen getrennten Kreisen keine hydraulische Wechselwirkung. Die Roller-Steuerdrücke sind von dem Scheiben-Steuerdruck unabhängig. Im Gegensatz zum Stand der Technik ergibt sich kein starres, aus der Geometrie vorgegebenes Druckverhältnis zwischen diesen Drücken. Auch lässt sich durch separate Steuerung des Scheiben-Steuerdruckes der Wirkungsgrad optimieren, insbesondere durch eine aktive Steuerung. Auch die Betriebssicherheit ist erhöht, da der Scheiben-Steuerdruck auf der Basis des hohen Haupt-Leitungsdruckes gesteuert, vorzugsweise geregelt wird.

Die hydraulischen Systeme sind getrennt voneinander gesteuert bzw. geregelt. Hierdurch lassen sich die Einzelsysteme und deren Funktionalität optimieren.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn eine Kupplungs-Druckregeleinrichtung vorgesehen ist, die aus dem Haupt-Leitungsdruck einen Kupplungsdruck in einer Kupplungsleitung erzeugt.

Auch hierbei wird ein weiteres hydraulisches Nebensystem (für eine oder mehrere Kupplungen) entkoppelt von den anderen hydraulischen Nebensystemen (für Roller bzw. Scheiben) vorgesehen.

Durch die Maßnahme, den Kupplungsdruck aus dem Haupt-Leitungsdruck abzuleiten, wird eine wirtschaftlich sinnvolle kaskadierte Anordnung geschaffen.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn eine Kupplungs-Steuereinrichtung vorgesehen ist, die an die Kupplungsleitung angeschlossen ist, wobei in der Kupplungs-Steuereinrichtung aus dem Kupplungsdruck ein Kupplungs-Steuerdruck erzeugt wird.

Hierbei wird die Kupplungs-Steuereinrichtung aus der Kupplungsleitung mit dem Kupplungsdruck gespeist. Aus diesem wird ein Steuerdruck zum Ansteuern einer Kupplung, beispielsweise einer Bereichskupplung oder mehrerer Bereichskupplungen des Toroidgetriebes erzeugt.

Demzufolge ist es hierbei vorteilhaft, wenn wenigstens ein hydraulischer Kupplungs-Aktuator zum Betätigen von wenigstens einer Bereichskupplung vorgesehen ist, wobei der Kupplungs-Aktuator an die Kupplungs-Steuereinrichtung angeschlossen ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Kühler-Druckregeleinrichtung vorgesehen, die aus dem Kupplungsdruck einen Kühlerdruck in einer Kühlerleitung erzeugt.

Durch diese Maßnahme wird die Druckreglerkaskade erweitert. Der Kühlerdruck wird somit aus dem Kupplungsdruck erzeugt, der wiederum aus dem Haupt-Leitungsdruck erzeugt wird.

Dabei ist vorzugsweise ein Kühler vorgesehen, der an die Kühlerleitung angeschlossen ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Schmieröl-Druckregeleinrichtung vorgesehen, die aus dem Kühlerdruck einen Schmieröldruck in einer Schmierölleitung erzeugt.

Auch dies führt zu einer Erweiterung der Druckreglerkaskade. Der Schmieröldruck wird aus dem ohnehin bereits niedrigeren Kühlerdruck erzeugt.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Schmierölleitung mit dem Ausgang eines Kühlers verbunden ist.

Hierdurch kann gekühltes Öl in den Schmierölkreislauf eingespeist werden. Der daran angeschlossene Ölkreis kann sowohl zu Schmierungs- als auch zu Kühlzwecken eingesetzt und entsprechend verzweigt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist dabei die Schmierölleitung an die Roller-Steuereinrichtung angeschlossen und nimmt aus der Roller-Steuereinrichtung verdrängtes Öl auf.

Bei dieser Maßnahme wird der von der Pumpe erzeugte Öl-Volumenstrom noch besser ausgenutzt. Da in der Roller-Steuereinrichtung die Roller-Steuerdrücke in der Regel durch einen Volumenstrom dynamisch eingestellt werden, ist die Ausnutzung dieses Volumenstromes für den Schmierölkreislauf vom Wirkungsgrad her besonders vorteilhaft.

Gemäß einer insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist die einzelne Pumpe des Hydraulikkreises eine hydrostatische Pumpe.

Hierdurch kann der Wirkungsgrad nochmals verbessert werden, da eine geringere hydraulische Leistung notwendig ist.

Generell kann festgestellt werden, dass durch die vorliegende Erfindung gegenüber dem Stand der Technik deutliche Vorteile geschaffen werden. Insbesondere sind die einzelnen Nebenkreise für die einzelnen Funktionen wie Roller-Kreis, Scheiben-Kreis, Kupplungs-Kreis, etc. voneinander hydraulisch entkoppelt. Hierdurch können die einzelnen Komponenten dieser Kreise sowie deren Funktionen besser optimiert werden. Es finden keine hydraulischen Wechselwirkungen statt.

Zudem kann durch die insgesamt gebildete Druckreglerkaskade der jeweils besonders geeignete hydraulische Druck für die jeweils notwendige Funktion optimal abgeleitet werden.

Im Übrigen bleiben die Vorteile des Systems des Standes der Technik gemäß der GB 2 369 164 A, wie oben beschrieben, erhalten. Dies gilt insbesondere für die Möglichkeit, eine hydraulische Endlagendämpfung in den Roller-Aktuatoren einzurichten.

Auch kann der Roller-Aktuator klassisch nach der Art einer doppelt wirkenden Kolben/Zylinderanordnung ausgelegt werden.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Toroidgetriebes; und

2 ein Blockschaltbild eines Hydraulikkreises gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

In 1 ist ein schematisch dargestelltes Toroidgetriebe generell mit 10 bezeichnet.

Das Toroidgetriebe 10 weist eine Getriebeeingangswelle 12, eine Vorgelegewelle 14 und eine Getriebeausgangswelle 16 auf.

Eine Variatoranordnung des Toroidgetriebes 10 ist bei 20 gezeigt. Die Variatoranordnung 20 weist eine Variatorhauptwelle 22 und eine Variatornebenwelle 24 auf. Ferner beinhaltet die Variatoranordnung 20 zwei Variatoren 26A, 26B.

Jeder Variator 26A, 26B weist eine Antriebsscheibe 28A bzw. 28B und eine Antriebsscheibe 30A bzw. 30B auf.

Die Antriebsscheiben 28A, 28B schließen mit den jeweiligen Abtriebsscheiben 30A, 30B jeweils einen Toroidraum 32A, 32B ein.

In den Toroidräumen 32A, 32B sind jeweils, über den Toroidraum umfänglich verteilt, eine Mehrzahl von Rollern 34 angeordnet, in der Regel jeweils drei Roller 34.

Die Roller 34 lassen sich mittels einer nicht näher dargestellten Aktuatorik räumlich innerhalb des Toroidraumes 32 verstellen, wie es schematisch bei 36 gezeigt ist, um die Übersetzung der Variatoranordnung 20 zu verändern. Dabei versteht sich, dass alle Roller 34 der Variatoren 26A, 26B gleichsinnig verstellt werden, um die auftretenden Reaktionskräfte gleichmäßig über den Umfang der Variatoranordnung 20 aufnehmen zu können.

Bei 37 ist gezeigt, dass eine Scheibe eines Variators axial angepresst wird. Dieser Anpressdruck wird von einer Scheiben-Aktuatorik bereitgestellt. In der Regel wird eine der zwei Scheiben 28, 30 eines Variators 26 angepresst. Es können jedoch auch beide Scheiben angepresst werden.

Obgleich die Pfeile 36, 37 in 1 lediglich bei dem Variator 26A dargestellt sind, versteht sich, dass entsprechende Aktuatorik auch für den Variator 26B vorgesehen ist.

Bei 38 ist ein Radsatz gezeigt, der die Vorgelegewelle 14 nach der Art einer Konstanten mit der Variatornebenwelle 24 verbindet, an der die Antriebsscheiben 28A, 28B festgelegt sind. Die Abtriebsscheiben 30A, 30B sind an der Variatorhauptwelle 22 festgelegt, die mit einem Summiergetriebe 40 verbunden ist.

Das Summiergetriebe 40 weist einen Planetenradsatz 42 auf. Die Variatorhauptwelle 22 ist mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes 42 verbunden. Die Vorgelegewelle 14 ist über einen weiteren (nicht bezeichneten) Radsatz mit den Planetenträgern des Planetenradsatzes 42 verbunden.

Das Sonnenrad ist über eine High-Regime-Kupplung bzw. erste Bereichskupplung 44 mit der Getriebeausgangswelle 16 verbindbar. Das Hohlrad des Planetenradsatzes 42 ist über eine Low-Regime-Kupplung bzw. zweite Bereichskupplung 46 mit der Getriebeausgangswelle 16 verbindbar.

Bei 48 ist schematisch eine Aktuatorik für die Bereichskupplung 44 gezeigt. Bei 49 ist schematisch eine Aktuatorik für die zweite Bereichskupplung 46 gezeigt.

Die Funktionsweise des Toroidgetriebes 10 ist allgemein bekannt und wird aus Gründen einer kompakten Darstellung hier nicht im Detail beschrieben.

In 2 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydraulikkreises generell mit 50 bezeichnet.

Der Hydraulikkreis 50 weist einen Druckregelabschnitt 52, einen Rollerabschnitt 54, einen Scheibenabschnitt 56, einen Kupplungsabschnitt 58 und einen Schmierölabschnitt 60 auf.

Ferner ist eine zentrale Steuereinrichtung 62 zum Steuern des Hydraulikkreises 50 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 62 dient ferner als Schnittstelle zu anderen Steuereinrichtungen, die beispielsweise in einem Fahrzeug vorgesehen sein können, in das ein Toroidgetriebe 10 mit dem erfindungsgemäßen Hydraulikkreis 50 eingebaut ist.

Die Steuereinrichtung 62 gibt Steuersignale 64 ab, die an einzelne Einrichtungen der Abschnitte 52 bis 60 gesendet werden. Dies ist jeweils durch einen Pfeil dargestellt, der auf die jeweilige, noch zu beschreibende Einrichtung weist.

Durch die Steuereinrichtung 62 ist es ferner möglich, die einzelnen Abschnitte 52 bis 60 untereinander steuerungstechnisch zu koppeln. Denn, wie nachstehend noch beschrieben werden wird, ist eine hydraulische Kopplung zwischen den einzelnen Abschnitten 52 bis 60 generell nicht vorgesehen.

Der Druckregelabschnitt 52 weist eine einzelne hydrostatische Pumpe 70 auf, die einen hydrostatischen Öldruck bereitstellt. Die Pumpe 70 ist mit einer Hauptleitung 72 verbunden. Der Druck der Hauptleitung 72 wird mittels einer Haupt-Druckregeleinrichtung 74 geregelt. Der so geregelte Haupt-Leitungsdruck ist mit PL bezeichnet.

Der Druckregelabschnitt 52 weist ferner eine Kupplungs-Druckregeleinrichtung 78 auf. Die Kupplungs-Druckregeleinrichtung 78 ist der Haupt-Druckregeleinrichtung 74 untergeordnet und erzeugt aus dem Haupt-Leitungsdruck PL einen Kupplungsdruck PLCL, der kleiner ist als der Haupt-Leitungsdruck PL. Der Kupplungsdruck PLCL wird einer Kupplungsleitung 76 aufgeprägt.

Ferner weist der Druckregelabschnitt 52 eine Kühler-Druckregeleinrichtung 82 auf. Die Kühler-Druckregeleinrichtung 82 ist der Kupplungs-Druckregeleinrichtung 78 untergeordnet und erzeugt aus dem Kupplungsdruck PLCL einen Kühlerdruck PCO, der kleiner ist als PLCL. Der Kühlerdruck PCO wird einer Kühlerleitung 80 aufgeprägt.

Schließlich weist der Druckregelabschnitt 52 eine Schmieröl-Druckregeleinrichtung 86 auf. Die Schmieröl-Druckregeleinrichtung 86 ist der Kühler-Druckregeleinrichtung 82 untergeordnet und erzeugt aus dem Kühlerdruck PCO einen Schmieröldruck PLU. Der Schmieröldruck PLU ist kleiner als der Kühlerdruck PCO. Der Schmieröldruck PLU wird einer Schmierölleitung 84 aufgeprägt.

Die Schmierölleitung 84 ist mit einem Kühl-/Schmierkreis 92 verbunden und versorgt diesen mit Schmieröl zum Kühlen/Schmieren. An den Kühl-/Schmierkreis 92 sind u.a. angeschlossen die Variatoren 26, die Bereichskupplungen 44, 46, die Radsätze, etc. des Toroidgetriebes 10.

Die Schmierölleitung 84 ist ferner mit einem Ausgang eines Kühlers 90 verbunden, der eingangsseitig mit der Kühlerleitung 80 verbunden ist.

Über den Kühler 90 kann der über die Schmierölleitung 84 bereitgestellte Öl-Volumenstrom gekühlt werden.

Die Schmierölleitung 84 ist ferner mit einer Roller-Steuereinrichtung 100 verbunden. Dort nicht benötigtes Öl wird in die Schmierölleitung 84 eingespeist und somit zur Kühlung/Schmierung genutzt.

Die Roller-Steuereinrichtung 100 ist Teil des Rollerabschnittes 54. Die Roller-Steuereinrichtung 100 ist an die Hauptleitung 72 angeschlossen und erzeugt für einen Roller-Aktuator 102 zwei Roller-Steuerdrücke P1' und P2'. Der Roller-Aktuator 102 ist als doppelt wirkende Kolben/Zylinderanordnung mit zwei Ölkammern ausgebildet. Der eine Roller-Steuerdruck P1' wird an die eine Kammer angelegt, der andere Steuerdruck P2' an die andere Kammer.

Bei dem Roller-Aktuator 102 kann es sich um eine Master-Kolben/Zylinderanordnung handeln. Dabei wird in diesem Roller-Aktuator 102 für beide Richtungen eine hydraulische aktive Endlagendämpfung eingerichtet („hydraulic stop"). Demzufolge tritt im Regelfall, also dann wenn die Endlagen des Roller-Aktuators 102 nicht erreicht werden, aus den zwei Kammern jeweils ein Volumenstrom aus, deren Drücke in 2 mit P1 bzw. P2 angegeben sind.

Diese Drücke gehen in eine Aktuatorkette 104, d.h. parallel in sämtliche untergeordnete („slave") Roller-Aktuatoren für die anderen Roller des jeweiligen Variators. Wie oben erwähnt, weist ein Variator 26 in der Regel drei Roller 34 auf, die sämtlich gleichsinnig verstellt werden müssen. Demzufolge wird einer der Roller als „Master-Roller" betrachtet und die Ansteuerung der anderen Roller erfolgt untergeordnet hierzu. Dies ist schematisch durch die „Aktuatorkette" 104 angedeutet.

Bei 106 ist gezeigt, dass die Roller-Drücke P1, P2 von einer Logik-Steuerung überwacht werden. Bei 108a und 108b sind Steuerdruck-Messeinrichtungen gezeigt, die die Roller-Drücke P1 und P2 messen und die Messsignale zu Überwachungszwecken weiterleiten, beispielsweise an die übergeordnete Steuereinrichtung 62.

Ferner ist gezeigt, dass zwischen der Aktuatorkette 104 und dem „Master"-Roller-Aktuator 102 eine Rückkopplung stattfindet, wie es durch gestrichelte Pfeile mit dem Vermerk „S(iv)" angedeutet ist.

Die Roller-Aktuatoren 102, 104 werden durch einen dynamisch fließenden Ölstrom druckgeregelt. Der ausgangsseitig anfallende Ölstrom wird in die Schmierölleitung 84 eingespeist.

Es versteht sich, dass der Master-Roller-Aktuator 102 mit einem internen Bypassventil zum Ausgleich von Druckstörungen durch aufgeprägte Bewegungen und zur Einstellung der Systemdämpfung versehen sein kann. Die Roller-Aktuatoren 102, 104 und der hiermit ausgebildete Variator 34 sind demzufolge formal betrachtet sicher.

Der Scheibenabschnitt 56 weist eine Scheiben-Steuereinrichtung 110 auf. Die Scheiben-Steuereinrichtung 110 ist an die Hauptleitung 72 angeschlossen und liegt demzufolge parallel zu der Roller-Steuereinrichtung 100. In der Scheiben-Steuereinrichtung 110 wird ein Scheiben-Steuerdruck PEL erzeugt, der einem Scheiben-Aktuator 112 zugeführt wird.

Die Scheiben-Steuereinrichtung 110 erhält ferner als Eingang einen weiteren Druck, nämlich einen Druck Phigh. Dieser Druck Phigh ist der größere der beiden Roller-Drücke P1, P2.

Schließlich ist bei der Scheiben-Steuereinrichtung 110 eine Druckbegrenzungsfunktion vorgesehen, wie es durch eine gestrichelte Linie und den Druck PCE angedeutet ist.

Der Scheiben-Steuerdruck PEL wird gemessen und zu steuer- bzw. regelungstechnischen Zwecken genutzt, beispielsweise in der Steuereinrichtung 62.

Der Kupplungsabschnitt 58 weist eine Kupplungs-Steuereinrichtung 114 auf. Die Kupplungs-Steuereinrichtung 114 ist an die Kupplungsleitung 76 angeschlossen und wird mit dem Kupplungsdruck PLCL versorgt.

Die Kupplungs-Steuereinrichtung 114 erzeugt hieraus einen Kupplungs-Steuerdruck PCL, der zum Ansteuern eines Kupplungs-Aktuators 118 verwendet wird. Der Kupplungs-Aktuator 118 kann auch mehrere Aktuatoren beinhalten, zum unabhängigen Ansteuern der Bereichskupplungen 44, 46 des Toroidgetriebes 10.

Zwischen die Kupplungs-Steuereinrichtung 114 und den Kupplungs-Aktuator 118 ist ein Abschaltventil 116 geschaltet. Dieses Abschaltventil 116 ist ein Sicherheitsventil, das beispielsweise bei Ausfall der Elektronik eine „save function" realisiert. Dabei werden die Bereichskupplungen 44, 46 geöffnet und somit ein sicherer Zustand hergestellt.

Insgesamt ist mit dem erfindungsgemäßen Hydraulikkreis 50 wenigstens einer der folgenden Vorteile erzielbar:

Es werden hydraulische Wechselwirkungen auf der hydraulischen Leistungsebene vermieden.

Das Druckverhältnis zwischen Roller-Steuerdrücken P1', P2' und dem Scheiben-Steuerdruck PEL ist kein starres, aus der Geometrie vorgegebenes Verhältnis.

Die Füll- und Schließdrücke der Bereichskupplungen 44, 46 sind modulierbar.

Die Füll- und Schließdrücke können schaltend ausgeführt werden.

Die hydraulische Verlustleitung ist gering.

Es ergibt sich eine große maximale Verstellgeschwindigkeit des Roller-Systems.

Ferner ergibt sich keine Überlagerung von verdrängtem und stellendem Volumenstrom.

Auch bei niedrigen Temperaturen ist eine gute Funktionalität gewährleistet.

Es ist nur eine Pumpe erforderlich.

Die Füllzeiten der Bereichskupplungen sind infolge des steuerbaren Fülldruckes kurz.

Auf Grund der Verwendung einer hydrostatischen Pumpe ergibt sich eine geringe notwendige hydraulische Leistung.

Durch aktive Steuerung oder Regelung des Scheiben-Steuerdruckes PEL auf der Basis eines Leitungsdruckes ergibt sich eine Optimierung des Wirkungsgrades.

Ferner ergibt sich eine hohe Betriebssicherheit durch Grundregelung des Scheiben-Steuerdruckes auf der Basis des höheren Haupt-Leitungsdruckes PL.

Für den Variator, die Bereichskupplungen sowie Kühlung und Kühl/Schmierölverteilung sind eigene geregelte Druckkreise vorgesehen. Dies entkoppelt die hydraulischen Systeme und ermöglicht eine Optimierung der Einzelsysteme und deren Funktionalität.

In der Variatorsteuerung nicht benötigtes Öl wird zur Kühlung genutzt.

Das gesamte, von der Pumpe geförderte Öl (bis auf eventuelle Abregelung bei hohen Drehzahlen) wird genutzt.

Es sind höhere Verstellgeschwindigkeiten bei geringerer Pumpenleistung möglich.


Anspruch[de]
  1. Hydraulikkreis (50) für ein Toroidgetriebe (10), mit:

    – einer einzelnen Pumpe (70),

    – einer Haupt-Druckregeleinrichtung (74), die an die Pumpe (70) angeschlossen ist, zum Erzeugen eines Haupt-Leitungsdruckes (PL) in einer Hauptleitung (72),

    – einer Roller-Steuereinrichtung (100), die an die Hauptleitung (72) angeschlossen ist, wobei in der Roller-Steuereinrichtung (100) aus dem Haupt-Leitungsdruck (PL) zwei Roller-Steuerdrücke (P1', P2') erzeugt werden,

    – wenigstens einem hydraulischen Roller-Aktuator (102) zum räumlichen Verstellen eines Rollers (34) in einem Toroidraum (32), der durch zwei Scheiben (28, 30) eingerichtet ist, wobei der Roller-Aktuator (102) an die Roller-Steuereinrichtung (100) angeschlossen ist,

    – einer Scheiben-Steuereinrichtung (110), die an die Hauptleitung (72) angeschlossen ist, wobei in der Scheiben-Steuereinrichtung (110) aus dem Haupt-Leitungsdruck (PL) ein Scheiben-Steuerdruck (PEL) erzeugt wird, und

    – wenigstens einem hydraulischen Scheiben-Aktuator (112) zum axialen Verstellen von wenigstens einer der Scheiben (28, 30), wobei der Scheiben-Aktuator (112) an die Scheiben-Steuereinrichtung (110) angeschlossen ist.
  2. Hydraulikkreis nach Anspruch 1, mit einer Kupplungs-Druckregeleinrichtung (78), die aus dem Haupt-Leitungsdruck (PL) einen Kupplungsdruck (PLCL) in einer Kupplungsleitung (76) erzeugt.
  3. Hydraulikkreis nach Anspruch 2, mit einer Kupplungs-Steuereinrichtung (114), die an die Kupplungsleitung (76) angeschlossen ist, wobei in der Kupplungs-Steuereinrichtung (114) aus dem Kupplungsdruck (PLCL) ein Kupplungs-Steuerdruck (PCL) erzeugt wird.
  4. Hydraulikkreis nach Anspruch 3, mit wenigstens einem hydraulischen Kupplungs-Aktuator (118) zum Betätigen von wenigstens einer Bereichskupplung (44, 46), wobei der Kupplungs-Aktuator (118) an die Kupplungs-Steuereinrichtung (114) angeschlossen ist.
  5. Hydraulikkreis nach einem der Ansprüche 2 bis 4, mit einer Kühler-Druckregeleinrichtung (82), die aus dem Kupplungsdruck (PLCL) einen Kühlerdruck (PCO) in einer Kühlerleitung (80) erzeugt.
  6. Hydraulikkreis nach Anspruch 5, mit einem Kühler (90), der an die Kühlerleitung (80) angeschlossen ist.
  7. Hydraulikkreis nach Anspruch 5 oder 6, mit einer Schmieröl-Druckregeleinrichtung (86), die aus dem Kühlerdruck (PCO) einen Schmieröldruck (PLU) in einer Schmierölleitung (84) erzeugt.
  8. Hydraulikkreis nach Anspruch 7, wobei die Schmierölleitung (84) mit dem Ausgang eines Kühlers (90) verbunden ist.
  9. Hydraulikkreis nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Schmierölleitung (84) an die Roller-Steuereinrichtung (100) angeschlossen ist und aus der Roller-Steuereinrichtung (100) verdrängtes Öl aufnimmt.
  10. Hydraulikkreis nach einem der Ansprüche 1 – 9, wobei die Pumpe (70) eine hydrostatische Pumpe (70) ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com