DE19922619C2 - Conical pulley belt transmission for a diesel engine - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein stufenloses Kegelscheibenumschlin gungsgetriebe für einen Dieselmotor. Das Kegelscheibenum schlingungsgetriebe enthält ein erstes Paar von Kegelscheiben, von denen die eine axial fest und die andere axial verschieb bar auf einer Antriebswelle gelagert ist, ein zweites Paar von Kegelscheiben, von, denen die eine axial fest und die andere axial verschiebbar auf einer Abtriebswelle gelagert ist, und eine Fliehkraftregelung, die einen Satz von Fliehgewichten aufweist, die unter der Wirkung der Fliehkraft die axial verschiebbare Kegelscheibe des ersten Paares über ein Stell glied zum axial festen Kegelrad hin verschieben, wobei die Fliehgewichte durch eine erste Feder in einer Ausgangsstellung gehalten werden, jenseits der ein Drehmoment wirken soll, und die erste Feder durch ein externes Stellglied soweit vor gespannt werden kann, dass sich die Fliehgewichte erst bei einer zweiten, höheren Drehzahl aus ihrer Ausgangsstellung lösen.The invention relates to a continuously variable cone pulley transmission for a diesel engine. The conical disk around A chain transmission contains a first pair of conical pulleys, one axially fixed and the other axially displacing bar is mounted on a drive shaft, a second pair of Conical washers, one of which is axially fixed and the other is axially displaceably mounted on an output shaft, and a centrifugal force control, which is a set of centrifugal weights has the axial under the action of centrifugal force Slidable conical disc of the first pair over a single position move the member towards the axially fixed bevel gear, whereby the Flyweights by a first spring in a starting position be held beyond which torque should act, and the first spring so far through an external actuator can be curious that the flyweights only at a second, higher speed from their starting position to solve.
Bekannt sind stufenlose Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, bei denen das Übersetzungsverhältnis durch einen Fliehkraftre gler sowie durch den Vergaserunterdruck hinter (stromabwärts) der Drosselklappe abhängig von Last und Drehzahl geregelt wird (Modell DAF 55). Ebenfalls bekannt sind elektrische oder hydraulische Aktuatoren, die mit einer einfach zu programmie renden Elektronik die Drehzahl abhängig von der Last und anderen Faktoren, wie dem Fahrstil, regeln.Stepless cone pulley transmissions are known in which the transmission ratio is regulated by a centrifugal governor and by the carburetor vacuum behind (downstream) the throttle valve depending on the load and speed (model DAF 55 ). Also known are electrical or hydraulic actuators that regulate the speed depending on the load and other factors, such as the driving style, with easy-to-program electronics.
Dieses Verfahren ist jedoch für Dieselmotoren aus zwei Gründen nicht befriedigend: Zum einen fehlt die Drosselklappe, zum anderen haben Dieselmotore eine klar definierte Maximal drehzahl, bei der der Motor auch seine maximale Leistung abgibt. Es ist schwierig, die Drehzahl so exakt zu regeln, dass der Motor bei seiner Maximaldrehzahl auch mit seinem maximalen Drehmoment belastet wird.However, this procedure is for diesel engines for two reasons not satisfactory: on the one hand the throttle valve is missing, on the other others have diesel engines with a clearly defined maximum speed at which the engine also reaches its maximum output delivers. It’s difficult to control the speed so precisely, that the engine at its maximum speed also with its maximum torque is loaded.
Bei elektronisch oder hydraulisch geregelten Getrieben muss aufgrund der kurzen Steuerzeiten eine große Leistungsreserve der Steueraktuatoren (zur schnellen Übersetzungsveränderung) bereitgestellt werden. Die erforderlichen Zusatzaggregate belasten gerade einen kleinen Motor erheblich und führen zu einer weiteren Verschlechterung des bei Kegelscheibenumschlin gungsgetrieben ohnehin nicht optimalen Wirkungsgrades.With electronically or hydraulically controlled gearboxes a large power reserve due to the short tax times the control actuators (for quick translation change) to be provided. The necessary additional units load a small engine considerably and lead to a further deterioration of the cone pulley efficiency-driven anyway not optimal efficiency.
Aus EP-0 591 872 ist ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe der eingangs genannten Art bekannt, bei dem verschiedene Steuerungskonfigurationen einstellbar sind, indem für jede Konfiguration eine vorbestimmte Federkraft auf die bewegliche Kegelscheibe des auf der Antriebswelle sitzenden Kegelschei benpaars ausgeübt wird. Die Einstellung der jeweiligen Konfiguration ist dabei unabhängig von der Stellung des Gaspedals.From EP-0 591 872 is a conical pulley belt transmission of the type mentioned, in which various Control configurations are adjustable by for each Configuration a predetermined spring force on the movable Conical disc of the conical disc sitting on the drive shaft benpaars is exercised. The setting of each Configuration is independent of the position of the Accelerator pedals.
Aus DE-PS 95 28 64 ist ein stufenloses Kegelscheibenumschlin gungsgetriebe mit Fliehkraftregelung bekannt, bei dem die Fliehgewichte am Ende von Wickelfedern angeordnet sind, die gegen die axial verschiebbare Kegelscheibe wirken. Dadurch ist ein größerer Drehzahlbereich vorhanden, in dem das Getriebe die Übersetzung lastabhängig regelt.From DE-PS 95 28 64 is a stepless cone pulley transmission with centrifugal force control known in which the Flyweights are arranged at the end of coil springs act against the axially displaceable cone pulley. This is there is a larger speed range in which the gearbox regulates the translation depending on the load.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kegelscheiben umschlingungsgetriebe für einen Dieselmotor zu schaffen, das für eine maximale Leistungsentfaltung bei Vollast die Drehzahl nahe der maximalen Drehzahl konstant regelt, ansonsten jedoch für einen ökonomischen Betrieb den Motor so niedrig wie möglich drehen lässt.The invention has for its object a conical disks to create a belt transmission for a diesel engine that the speed for maximum power delivery at full load regulates constantly near the maximum speed, but otherwise the engine as low as possible for economical operation possible to rotate.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das externe Stellglied mit dem Gaspedal verbunden ist und die ersten etwa 40% des Weges des externen Stellgliedes die Dieselpumpe bis auf 70 bis 90% der Leistung steuern, wobei das externe Stellglied entspannt ist, und dass das externe Stellglied danach die Vorspannung der ersten Feder erhöht.According to the invention, this object is achieved in that the external actuator is connected to the accelerator pedal and the first about 40% of the travel of the external actuator Control diesel pump up to 70 to 90% of the power, which external actuator is relaxed, and that the external Actuator then increases the preload of the first spring.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are in the Subclaims 2 to 9 specified.
Mittels des erfindungsgemäßen Getriebes wird die Drehzahl des Motors unabhängig von der Ausgangsdrehzahl und ohne externe Zufuhr von Energie so geregelt, dass sie bei geringer oder mittlerer Leistungsanforderung niedrig ist, während sie bei Anforderung einer höheren Leistung durch ein Stellglied (Gaspedal) von außen kontinuierlich bis zur Erreichung der maximalen Drehzahl ansteigt.The speed of the Motors regardless of the output speed and without external Supply of energy regulated so that it is low or medium power requirement is low while at Actuator requests higher performance (Accelerator pedal) continuously from the outside until reaching the maximum speed increases.
Da die Steuerung des erfindungsgemäßen Getriebes ausschließ lich mit mechanischen Mitteln erfolgt, eignet es sich insbesondere für kleine Dieselmotore mit Handstarter und ohne Batterie.Since the control of the transmission according to the invention excludes Lich done with mechanical means, it is suitable especially for small diesel engines with and without manual starter Battery.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei die einzige Figur ein stufenloses Kegelscheibenumschlingungsgetriebe im Schnitt zeigt.An embodiment of the invention is as follows explained in more detail with reference to the drawing, the only figure an infinitely variable conical pulley belt transmission shows.
Das stufenlose Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ist zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle angeordnet und weist einen vorgelagerten hydraulischen Momentwandler 11 bis 13, einen Fliehkraftregler, der auf zwei Stellglieder 6, 7 wirkt, und ein erstes und zweites Paar von Kegelscheiben auf. Eine Kegelscheibe ist jeweils beweglich.The continuously variable conical pulley belt transmission is arranged between an input shaft and an output shaft and has an upstream hydraulic torque converter 11 to 13 , a centrifugal force regulator, which acts on two actuators 6 , 7 , and a first and second pair of conical pulleys. A conical disk is movable in each case.
Der Momentwandler 11 bis 13 unterteilt die Antriebswelle in eine motorseitige Welle 1 und eine getriebeseitige Welle 2. Er weist ein Gehäuse, ein mit der motorseitigen Welle 1 und mit dem Momentwandlergehäuse verbundenes Pumpenrad 11, ein mit der getriebeseitigen Welle 2 verbundenes Turbinenrad 12 und ein freilaufendes Leitrad 13 auf.The torque converter 11 to 13 divides the drive shaft into a motor-side shaft 1 and a transmission-side shaft 2 . It has a housing, an impeller 11 connected to the motor-side shaft 1 and to the torque converter housing, a turbine wheel 12 connected to the transmission-side shaft 2 and a free-running stator 13 .
Der Fliehkraftregler enthält erste Winkelhebel 3 mit jeweils einem im wesentlichen axialen, zu dem ersten Paar Kegel scheiben 4, 5 weisenden und einem im wesentlichen radialen, zur Antriebswelle 1, 2 weisenden Schenkel. Im Schnittpunkt der beiden Schenkel liegt die Drehachse des betreffenden ersten Winkelhebels 3. Sie ist an dem Gehäuse des Momentwandlers gelagert, wobei die Drehachsen tangential zum Umfang des Pumpenrades 11 verlaufen. Der jeweils axiale Schenkel trägt an seinem Ende ein Fliehgewicht 3a. Der jeweils radiale Schenkel überträgt seine axiale, zur Antriebswelle parallel Bewegung auf einen Flansch des ersten Stellgliedes 6, welches axial zur Antriebswelle verschieblich ist und mit dem Gehäuse des Momentwandlers und den ersten Winkelhebeln 3 rotiert. Das erste, rotierende Stellglied 6 überträgt die axiale Ver schiebung über ein Axialkugellager auf das zweite Stellglied 7, welches nicht rotiert.The centrifugal governor contains first angle levers 3 , each with an essentially axial, to the first pair of cone discs 4 , 5 facing and a substantially radial, to the drive shaft 1 , 2 facing leg. The axis of rotation of the relevant first angle lever 3 lies at the intersection of the two legs. It is mounted on the housing of the torque converter, the axes of rotation extending tangentially to the circumference of the pump wheel 11 . The respective axial leg carries a centrifugal weight 3 a at its end. The respective radial limb transmits its axial movement parallel to the drive shaft to a flange of the first actuator 6 which is axially displaceable to the drive shaft and rotates with the housing of the torque converter and the first angle levers 3 . The first, rotating actuator 6 transmits the axial displacement via an axial ball bearing to the second actuator 7 , which does not rotate.
Die Fliehgewichte 3a drängen infolge der Zentrifugalkraft radial nach außen und die radialen Schenkel der ersten Winkelhebel 3 übertragen diese Kraft in axialer Richtung auf die Stellglieder 6, 7. Jeder erste Winkelhebel 3 wird durch eine Druckfeder 8 über die Stellglieder 6, 7 in seine Aus gangslage gespannt. Erst wenn die Fliehkraft die Federspannung der Druckfeder 8 sowie den Riemendruck des Keilriemens auf die Kegelscheiben 4, 5 überwindet, verschieben die ersten Winkel hebel 3 über die Stellglieder 6, 7 die bewegliche Kegelscheibe 4. Dabei soll die Fliehkraft der Fliehgewichte 3a die Feder vorspannung erst bei Erreichen jener Drehzahl überwinden, bei der der Motor unter Last laufen kann.The centrifugal weights 3 a push radially outwards due to the centrifugal force and the radial legs of the first angle lever 3 transmit this force in the axial direction to the actuators 6 , 7 . Each first angle lever 3 is tensioned by a compression spring 8 via the actuators 6 , 7 in its starting position. Only when the centrifugal force overcomes the spring tension of the compression spring 8 and the belt pressure of the V-belt on the conical pulleys 4 , 5 , do the first angle levers 3 move via the actuators 6 , 7 the movable conical pulley 4 . The centrifugal force of the flyweights 3 a should overcome the spring preload only when that speed is reached at which the engine can run under load.
Die Federvorspannung der Druckfeder 8 lässt sich über einen zweiten Winkelhebel 9 so verstärken, dass bei maximaler Federspannung die Fliehgewichte 3a erst bei nahezu maximaler Drehzahl aus ihrer Ruhelage herausgehen können. Der zweite Winkelhebel 9 hat zwei Schenkel: Der erste Schenkel ist mit der Druckfeder 8 verbunden und bildet mit der Druckfeder 8 einen rechten bis stumpfen Winkel. Der zweite Schenkel zeigt parallel zur Druckfeder 8 und ist an seinem Ende mittels einer Zugfeder 10, die von dem ersten Schenkel weg weist und mit dem zweiten Schenkel einen spitzen Winkel bildet, am Getriebege häuse befestigt. Das Ende des zweiten Schenkels ist ferner mit dem Ende eines Bowdenzuges 21 der Steuerung verbunden. Demnach wirkt die Zugfeder 10 mit ihrer Kraft zusätzlich auf die Druckfeder 8 und gleicht die mit dem Steuerweg des Bowdenzuges 21 anwachsende Federkraft der Druckfeder 8 aus.The spring preload of the compression spring 8 can be amplified via a second angle lever 9 such that, at maximum spring tension, the centrifugal weights 3 a can only leave their rest position at almost maximum speed. The second angle lever 9 has two legs: the first leg is connected to the compression spring 8 and forms a right to obtuse angle with the compression spring 8 . The second leg shows parallel to the compression spring 8 and is attached to the gearbox at its end by means of a tension spring 10 , which points away from the first leg and forms an acute angle with the second leg. The end of the second leg is also connected to the end of a Bowden cable 21 of the control. Accordingly, the tension spring 10 also acts with its force on the compression spring 8 and compensates for the spring force of the compression spring 8, which increases with the control path of the Bowden cable 21 .
Das Leitrad 13 des Momentwandlers ist mittels eines Freilaufs auf einem stationären Rohr 20 gelagert. Dieses Rohr 20 endet in einem Flansch in der Nähe des ersten Kegelscheibenpaares 4, 5. Der Flansch weist rings um das Rohr 20 mehrere Öffnungen auf und ist im Getriebegehäuse befestigt. Durch diese Öff nungen greifen Stege des nicht rotierenden, aber axial beweglichen, zweiten Stellgliedes 7 hindurch, das ebenfalls zum Teil als Rohr ausgebildet ist und über das Rohr 20 geschoben ist. Das Axialkugellager des rotierenden, ersten Stellgliedes 6 stützt sich über den rohrförmigen Teil des zweiten Stellgliedes 7 auf einem Axialkugellager ab, das an der axial beweglichen umlaufenden Kegelscheibe 4 auf der anderen Seite des Flansches anliegt. Der Momentwandler kann durch eine Kupplung 14 entweder manuell oder automatisch bei Überschreiten einer bestimmten Drehzahl überbrückt werden.The idler 13 of the torque converter is mounted on a stationary tube 20 by means of a freewheel. This tube 20 ends in a flange in the vicinity of the first pair of conical disks 4 , 5 . The flange has a plurality of openings around the tube 20 and is fastened in the gear housing. Through these openings openings webs of the non-rotating, but axially movable, second actuator 7 pass through, which is also partly designed as a tube and is pushed over the tube 20 . The axial ball bearing of the rotating, first actuator 6 is supported via the tubular part of the second actuator 7 on an axial ball bearing which bears against the axially movable rotating conical disk 4 on the other side of the flange. The torque converter can be bridged by a clutch 14 either manually or automatically when a certain speed is exceeded.
Die axial feste umlaufende Kegelscheibe 5 ist auf der getrie beseitigen Welle 2 gelagert und trägt ein Hohlrad 16 eines Planetengetriebes mit einem Sonnenrad 15, einem Planetenrad träger 17 und einer Schaltmuffe 18. Das Sonnenrad 15 ist auf der getriebeseitigen Welle 2 befestigt und der Planetenrad träger 17 lässt sich über die Schaltmuffe 18 alternativ für den Rückwärtsgang mit dem Getriebegehäuse 19 oder für die Vorwärtsfahrt mit dem Sonnenrad 15 kuppeln. Im Vorwärtsgang werden dadurch keine Zahnräder unnötig bewegt. The axially fixed revolving conical disk 5 is mounted on the drive shaft 2 and supports a ring gear 16 of a planetary gear with a sun gear 15 , a planet gear carrier 17 and a gearshift sleeve 18th The sun gear 15 is fixed on the transmission-side shaft 2 and the planet gear carrier 17 can alternatively be coupled via the shift sleeve 18 for the reverse gear with the gear housing 19 or for the forward travel with the sun gear 15 . No forward gears are moved unnecessarily in forward gear.
Das zweite Kegelscheibenpaar, das auf der Abtriebswelle (nicht dargestellt) sitzt, wird nur durch Federspannung geregelt und passt sich durch die Riemenspannung an. Eine momentabhängige Abpressung durch eine Kurvenscheibe ist ebenfalls möglich.The second pair of conical pulleys, which is on the output shaft (not shown) is only regulated by spring tension and adapts through the belt tension. A moment dependent Pressing with a cam disc is also possible.
Die Geometrie des ersten Winkelhebels 3 mit den Fliehgewichten 3a ist so auszulegen, dass die auf den Flansch des rotieren den, ersten Stellgliedes 6 wirkende Fliehkraft ebenso gleich mäßig ansteigt wie die Gegenkraft der Druckfeder 8, so dass unabhängig von der Stellung der Winkelhebel 3 und der be weglichen Kegelscheibe 4 die Drehzahl konstant gehalten wird. Die mit wachsendem Radius der Auslenkung ansteigende Flieh kraft der Fliehgewichte 3a wird dadurch ausgeglichen, dass die wirksame, in Richtung der Antriebswelle zeigende Komponente des Hebelarms abnimmt, wenn der Abstand der Fliehgewichte 3a von Antriebswelle größer wird als der Abstand der Drehachse der Winkelhebel 3 von der Antriebswelle.The geometry of the first angle lever 3 with the centrifugal weights 3 a is to be designed so that the centrifugal force acting on the flange of the rotating, first actuator 6 increases just as moderately as the counterforce of the compression spring 8 , so that regardless of the position of the angle lever 3 and the be movable conical pulley 4, the speed is kept constant. The increasing with increasing radius of the deflection force of the centrifugal weights 3 a is compensated for by the fact that the effective, pointing in the direction of the drive shaft component of the lever arm decreases when the distance of the fly weights 3 a from the drive shaft is greater than the distance of the axis of rotation of the angle lever 3rd from the drive shaft.
Zur Steuerung der Federspannung der Druckfeder 8 ist der Bowdenzug 21 mit dem Gaspedal in der Weise gekoppelt, dass der Bowdenzug bis ca. 30-50% des Pedalweges entspannt ist. Auf dem weiteren Pedalweg wird der Bowdenzug kontinuierlich bis zum Anschlag eingezogen. Weitere ca. 10% Pedalweg stehen nun zur Verfügung, um die Einspritzdüse von 90% Vollast auf 100% zu steigern. Die Regelung der Einspritzmenge erfolgt entweder kontinuierlich über den Pedalweg oder über eine Kurvenscheibe oder ein ähnliches Getriebe, um den Motor auf der Linie des geringsten Verbrauchs oder der geringsten Emissionen durch das Drehzahlkennfeld zu steuern. To control the spring tension of the compression spring 8 , the Bowden cable 21 is coupled to the accelerator pedal in such a way that the Bowden cable is relaxed up to approximately 30-50% of the pedal travel. On the further pedal travel, the Bowden cable is continuously pulled in as far as it will go. Another approx. 10% pedal travel is now available to increase the injector from 90% full load to 100%. The injection quantity is regulated either continuously via the pedal travel or via a cam disk or a similar transmission in order to control the engine on the line of the lowest consumption or the lowest emissions through the speed map.
11
motorseitige Welle
motor side shaft
22nd
getriebeseitige Welle
gear shaft
33rd
erster Winkelhebel
first angle lever
33rd
a Fliehgewichte
a centrifugal weights
44
bewegliche Kegelscheibe
movable conical disc
55
axial feste Kegelscheibe
axially fixed conical disk
66
erstes Stellglied
first actuator
77
zweites Stellglied
second actuator
88th
Druckfeder/erste Feder
Compression spring / first spring
99
zweiter Winkelhebel
second angle lever
1010th
Zugfeder/zweite Feder
Tension spring / second spring
1111
Pumpenrad
Impeller
1212th
Turbinenrad
Turbine wheel
1313
Leitrad
Diffuser
1515
Sonnenrad
Sun gear
1616
Hohlrad
Ring gear
1717th
Planetenradträger
Planet carrier
1818th
Schaltmuffe
Gearshift sleeve
1919th
Getriebegehäuse
Gear housing
2020th
stationäres Rohr
stationary tube
2121
Bowdenzug
Bowden cable
Claims (9)
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| DE1999122619 DE19922619C2 (en) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Conical pulley belt transmission for a diesel engine |
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Families Citing this family (2)
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