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Kraftschlüssiges CVT-Getriebe (Stufenlosgetriebe)
Hallo zusammen,
ich habe mir vor einigen Tagen ein Konzept für ein kraftschlüssiges CVT-Getriebe überlegt. Ich habe es zwei Personen denen ich vertraue gezeigt und die sind der Meinung das würde funktionieren. Nun ist es meistens so, dass die Ideen die man hat schon viele andere vorher hatten, oft schon vor 100 Jahren ;) und es Gründe gibt weshalb sie nicht umgesetzt werden aber ich habe bei Wiki und co kein Konzept für ein kraftschlüssiges CVT-Getriebe gefunden das nicht auf Reibung basiert. Deshalb poste ich das hier ins Forum. Kennt ihr Konzepte für ein CVT das kraftschlüssig wie ein Zahnradgetriebe mit Metallteilen arbeitet?
Ich denke, meine Idee ist gut aber nicht so krass dass da nicht schon viele vor mir drauf gekommen sein können aber es lässt mich doch nicht los.
Die Vorteile von CVTs dürften ja allseits bekannt sein. Man kann die Motoren mit diesen Getrieben stets im effizientesten Bereich betreiben ohne dass der Fahrer damit beschäftigt ist. Im Grunde geht das auch mit den DSG-Getrieben aber zu häufigem Schalten steht da der Fahrkomfort im Weg.
Das Getriebe das ich meine könnte hohe Drehmomente übertragen, hätte einen höheren Wirkungsgrad als Riemen-CVTs und käme mit deutlich weniger Teilen aus als ein Doppelkupplungsgetriebe. Natürlich könnte man wie bei allen CVT auch Schaltstufen imitieren wenn der Fahrer das möchte.
In Verbindung mit einem effizienten und drehmomenttoleranten CVT könnte ein moderner Dieselmotor Hybride wie Prius das Fürchten lehren.
Grüße
Repiz
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21 Antworten
Zitat:
Original geschrieben von Repiz
Kennt ihr Konzepte für ein CVT das kraftschlüssig wie ein Zahnradgetriebe mit Metallteilen arbeitet?
Das richtige Stichwort hast du schon genannt, nämlich Prius. Der hat genau sowas.
Ein Planetengetriebe, dessen Steg mit dem Benzinmotor verbunden ist und an dessen Hohl- und Sonnenrad jeweils eine E-Maschine hängt.
Die Drehzahl des Verbrennungsmotors kann man damit stufenlos einstellen, indem man die Drehzahl vom Sonnenrad über die E-Maschine einstellt.
Abhängig nach Übersetzungsverhältnis geht ein (kleinerer) Teil der Motorleistung über den elektrischen Pfad von einem E-Motor zum anderen.
Wenn man das Ganze so baut, dass beim konstanten Fahren möglichst wenig Energie übertragen wird ist das eine ziemlich effiziente und sehr praktische Lösung ohne Kupplung, Reibung oder Schaltvorgänge mit sehr wenigen bewegten Teilen. Nennenswerten Verschleiß hat das auch nicht. Viel einfacher geht das wahrscheinlich nicht und man hat auch gleich die Möglichkeit, elektrisch zu bremsen und zu fahren.
Sowas kann man auch mit einer hydraulischen Leistungsübertragung bauen; Fendt hat das im Einsatz (Variomatic). Wie genau das geht habe ich vergessen, aber ich habe es mal in folgendem Buch gelesen.
Das Getriebe vom Prius, das von Fendt und noch ein paar mehr leistungsverzweigte Lösungen kann man da finden:
Werner Klement, Fahrzeuggetriebe
Vielleicht erstmal rein begrifflich:
kraftschlüssig = Reibung
formschlüssig = Zahnräder
Formschlüssige Stufenlosgetriebe fallen mir auf Anhieb keine ein. Leistungsverzweigte Getriebe zählt man üblicherweise nicht zu den CVTs.
Prius oder Fendt gehen bei den leistungsverzweigten Getrieben den Umweg über hydraulische oder elektrische Wege in denen die Drehzahlen geregelt werden. Verstellbare Hydraulikpumpen sind über das Öl ja auch schon fast sowas wie "formschlüssig", d.h. hier wird keinerlei Energie durch Reibung übertragen. Nachteil bei den leistungsverzweigten ist aber eben auch die Leistungsverzweigung, d.h. je nach Übersetzung MUSS ein gewisser Teil den hydraulischen/elektrischen Weg gehen. Und der Weg ist mit höheren Verlusten verbunden als der rein mechanische. Hier versucht man in der Abstimmung es so hinzubekommen, dass in den häufigsten Betriebszuständen die meiste Energie mechanisch übertragen wird. Rein elektrisch geht nur über den Weg dass der Verbrennungsmotor steht gegen dessen Reibung im Stillstand. Ansonsten kann im Abtrieb kein Moment erzeugt werden. Das sind ja nichts weiter als zwei Planetensätze, eins am Eingang, eins am Ausgang des Getriebes. Am ersten wird die Leistung verteilt, am zweiten wieder auf den Abtrieb zusammengeführt.
Daneben gibt´s noch verstellbare Kurbeltriebe, aber hier ist die Drehzahl am Abtrieb nicht immer ganz gleichförmig.
Gruß Meik
Extroid-CVT:
http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4lzk%C3%B6rpergetriebe
CVT allgemein:
http://de.wikipedia.org/wiki/Continuously_variable_transmission
CVT Kette, Audi:
http://www.kfztech.de/kfztechnik/triebwerk/getriebe/multitronic.htm
Da scheint wirklich schon fast alles erfunden zu sein.
Hallo zusammen,
@ Tobistenzel
Der Prius ist ja ein geschicktes Stück Technik aber was der hat ist nichts weiter als ein sehr kompliziertes elektrisches Getriebe, das ist werder kraft- noch Formschlüssig. Für einen Hybrid ist das eine interessante Sache aber als normales Getriebe nicht geeignet weil der Aufwand mit zwei E-Maschinen, Leistungselektronik und Planetengetriebe recht groß ist. Zudem ist der Wirkungsgrad dieser Lösung sehr bescheiden und die Drehzahlen begrenzt.
@ Meike´s 190er
Zitat:
Vielleicht erstmal rein begrifflich:
kraftschlüssig = Reibung
formschlüssig = Zahnräder
Danke, da hab ich was durcheinander geworfen...
Die elektrischen und hydraulischen Lösungen mit und ohne Verzweigung kenne ich. Sie haben eben alle den Nachteil dass der Wirkungsgrad nicht dolle ist wie du selbst sagst.
Das Getriebe von dem ich spreche und wo ich wissen will ob es sowas schon gibt ist formschlüssig und damit prinzipbedingt im Wirkungsgrad den mir bekannten Stufenlosgetrieben egal ob elektrisch, per Reibung oder hydraulisch, überlegen.
@ Uwedgl
Die Lösung von Audi und die Wälzkörper-Getriebe kenne ich. Beide leiden unter schlechterem Wirkungsgrad aufgrund der Reibung und darunter dass sie nur sehr begrenzt mit hohen Drehmomenten umgehen können. Jetzt habt ihr mir alle Lösungen gepostet die ich auch gefunden habe.
Vielleicht liegts daran, dass ich die Begriffe durcheinander geworfen habe, also nochmal mit richtigen Begriffen:
Ich will wissen ob es schon formschlüssige Stufenlosgetriebe gibt, Patente etc und wenn ja wie die funktionieren. Falls nicht würde ich der Sache vielleicht weiter nachgehen. Kann ich denn selbst online eine Patentrecherche machen?
Edit: Vielleicht sollte ich dazu sagen: Mein Getriebe ist kein 100%iges Stufenlosgetriebe, eher ein 100-Gang-Getriebe das ohne Kupplung auskommt. Es hätte aber so viele "Gänge" bzw so feine Stufen dass es sich wie ein Stufenlosgetriebe fahren würde. Wieviele Stufen das Getriebe im Endeffekt hätte ist variabel und hängt von verschiedenen Optimierungsfaktoren wie Gewicht, Größe, Wirkungsgrad etc. ab. Ich denke immernoch dass es das schon irgendwo geben muss, es ist zu logisch.
Grüße
Repiz
Patentsuche:
www.depatisnet.de
.....die Einsteigerrecherche reicht für diesen Fall.
Gruß SRAM
P.S.: falls du mit Freiläufen arbeitest --> das gabs schon
Versuchs mal hier: http://www.dpma.de/patent/recherche/index.html
Hallo Repiz
in Youtube folgendes gefunden:
http://www.youtube.com/watch?v=uiJL-2VVaqU
Barloworld CVT Technologies South Africa
Es werden Stifte auf einem konischen Rad nach Innen bzw. nach Aussen verschoben.
Durch die Stifte hat die Kette Formschluss.
Die Gangwahl ist nicht stufenlos.
Eine hydraulische Hochdruckpumpe ist nicht erforderlich , deswegen auch der günstige Wirkungsgrad.
Das Teil ist nicht schlecht. Hat sich Daimler Benz als einer der Partner wohl auch gedacht........:)
Gruß SRAM
Danke für die Links zum Patentamt. Es gibt wohl Patente auf formschlüssige stufenlose Getriebe aber um ehrlich zu sein, rein aus dem was ich da lese kann ich mir nicht 100%ig vorstellen wie die funktionieren. Ich glaube sie sind anders als meins aber bin mir nicht sicher. Kann man da noch irgendwo genauere Infos bekommen?
@ Vandor
Das Barloworld ICVT ist gut! Die Lösung gefällt mir richtig gut, wobei die Kette langfristig ein anfälliges Element bleibt und vermutlich auch Vibrationen entstehen durch die Kettenzähne die auf dem Kegel liegen.
@ SRAM
Nein mit Freilauf würde ich nicht arbeiten, es geht auch ohne Freilauf und ohne Kette. Das Getriebe das ich mir vorstelle hätte zu jedem Zeitpunkt eine normale formschlüssige Zahnradverbindung.
Gruß
Repiz
Wenn man das Barloworld CVT genau betrachtet, stellt man aber fest, dass dies kein CVT sein kann, da es eine diskete Anzahl von Gängen haben muss. Denn bei einem beliebigen Umschlingungsradius lässt sich nämlich die Kette beim Übergang nicht in die Nuten einhängen. Man kann also immer nur einen ganzen Zahn rauf- oder runterschalten, ergo kein CVT.
Kann es ein formschlüssiges CVT überhaupt geben? Ich denke nein. Denn wie will man mit Zahnrädern z.B. Übersetzungsverhältnisse von wurzel 2, e oder pi erzielen? Wenn das nicht geht, dann ist es eben nicht mehr continous.
Ein Zahnradgetriebe mit zig hunderten Gängen ist hingegen kein Problem. Das lässt sich aber auch mit geschickt hintereinandergeschalteten Planetengetrieben lösen. Energieeffizient ist das aber auch nur bedingt, denn jeder Übergang zu einem anderen Zahnrad ist mit Verlusten behaftet.
Zitat:
Original geschrieben von Symtomatics
Kann es ein formschlüssiges CVT überhaupt geben? Ich denke nein. Denn wie will man mit Zahnrädern z.B. Übersetzungsverhältnisse von wurzel 2, e oder pi erzielen? Wenn das nicht geht, dann ist es eben nicht mehr continous.
Doch, gibt es, z.B. Planetengetriebe wie das PSD im Prius: formschlüssig und echt stufenlos. Siehe auch das hier (interessant besonders die Weblink am Ende.)
Das ist auch nur ein normales mit festen übersetzungen ausgestattetes Planetengetriebe. Die elektromotoren können stufenlos in ihrer Drehzahl geregelt werden, nicht das Getriebe.
Zitat:
Wenn man das Barloworld CVT genau betrachtet, stellt man aber fest, dass dies kein CVT sein kann, da es eine diskete Anzahl von Gängen haben muss. Denn bei einem beliebigen Umschlingungsradius lässt sich nämlich die Kette beim Übergang nicht in die Nuten einhängen. Man kann also immer nur einen ganzen Zahn rauf- oder runterschalten, ergo kein CVT.
Das wäre richtig, gäbe es am ganzen Umfang Stifte. Da diese aber nur auf einem kleinem Teil des Umfanges angebracht sind, muß nur der Abstand der Nuten für jeden beliebigen Radius gleich dem Zahnabstand der Kette sein. Insofern ginge das also stufenlos.
Gruß SRAM
Zitat:
Original geschrieben von Nordhesse
Das ist auch nur ein normales mit festen übersetzungen ausgestattetes Planetengetriebe. Die elektromotoren können stufenlos in ihrer Drehzahl geregelt werden, nicht das Getriebe.
Natürlich hat das Planetengetriebe an sich feste Verhältnisse, aber es geht ja darum, den Benzinmotor stufenlos einstellen zu können. Das funktioniert eben damit.