DE10017402A1

DE10017402A1 - Anordnung zur Betätigung eines Kraftfahrzeug-Umschlingungsgetriebes

Info

Publication number: DE10017402A1
Application number: DE10017402A
Authority: DE
Inventors: Bernd Fesler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2001-10-18
Also published as: US6537176B2; US20010039470A1

Abstract

Es wird eine Anordnung zur Betätigung eines Kraftfahrzeug-Umschlingungsgetriebes vorgeschlagen, welche einen von einer Hydraulikdruckquelle (8) gespeisten Hydraulikkreis mit zwei an einen ersten Zweig (9) des Hydraulikkreises angeschlossenen parallelen zweiten Zweigen (16, 17) zur Druckspeisung je eines Hydraulikaktuators (5, 6) für jeweils ein Kegelscheibenpaar (2, 3) des Getriebes umfaßt, wobei dem ersten Zweig (9) und jedem zweiten Zweig (16, 18) je eine von einer Steuereinheit (15) unabhängig steuerbare Druckventilanordnung (12, 13, 18, 19, 20, 21) zur Einstellung des Hydraulikdrucks im jeweiligen Zweig (9, 16, 17) zugeordnet ist. Erfindungsgemäß umfaßt mindestens eine der den zweiten Zweigen (16, 17) zugeordneten Druckventilanordnungen (18, 19, 20, 21) ein zwischen den ersten Zweig (9) und den betreffenden zweiten Zweig (16, 17) geschaltetes steuerbares Druckdifferenzventil (18, 19). Dabei ist die Steuereinheit (15) dazu ausgelegt, wahlweise in einem ersten Drucksteuermodus, in dem sie den Druck in dem an das Druckdifferenzventil (18, 19) anschließenden zweiten Zweig (16, 17) durch Steuerung der dem ersten Zweig (9) zugeordneten Druckventilanordnung (12, 13) ohne Steuerung des Druckdifferenzventils (18, 19) einstellt, oder in einem zweiten Drucksteuermodus zu arbeiten, in dem sie diesen Druck durch Steuerung des Druckdifferenzventils (18, 19), gewünschtenfalls unter gleichzeitiger Steuerung der dem ersten Zweig (9) zugeordneten Druckventilanordnung (12, 13), erstellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Betätigung eines Kraftfahrzeug-Umschlingungsgetriebes, insbesondere eines CVT-Automatgetriebes, mit einem relativ zueinander axial verstellbaren Primärscheibenpaar, einem relativ zu einander axial verstellbaren Sekundärscheibenpaar und einem die beiden Scheibenpaare umschlingenden flexiblen Kraft übertragungselement, umfassend einen von einer Hydraulik druckquelle gespeisten Hydraulikkreis mit zwei an einen ersten Zweig des Hydraulikkreises angeschlossenen paralle len zweiten Zweigen zur Druckspeisung je eines Hydraulikak tuators für jeweils eines der Scheibenpaare, wobei dem er sten Zweig und jedem zweiten Zweig je eine von einer Steu ereinheit unabhängig steuerbare Druckventilanordnung zur Einstellung des Hydraulikdrucks im jeweiligen Zweig zuge ordnet ist.

Eine derartige Betätigungsanordnung ist beispielsweise aus der DE 195 33 976 A1 bekannt. Bei der bekannten Lösung ist ein steuerbares Druckreduzierventil zwischen jeden der zweiten Zweige und den ersten Zweig des Hydraulikkreises geschaltet. Der Druck im ersten Zweig ist mittels eines steuerbaren Druckbegrenzungsventils einstellbar. Die beiden Druckreduzierventile und das Druckbegrenzungsventil sind jeweils mittels eines elektromagnetisch betätigbaren Pro portional-Druckregelventils steuerbar. Der abhängig vom Fahrzustand des Kraftfahrzeugs wechselnde Druckbedarf an den Hydraulikaktuatoren für die beiden Scheibenpaare wird stets durch eine an den momentanen Bedarf angepaßte Ein stellung des ausgangsseitigen Druckniveaus der Druckreduzierventile mittels der zugehörigen Proportional-Druck regelventile erfüllt. Der Druck im ersten Zweig, also der Systemdruck, wird durch Steuerung des Druckbegrenzungsven tils stets um einen einstellbaren Druck-Offset über dem jeweils höheren Druck in den beiden zweiten Zweigen gehal ten.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anord nung zur Betätigung eines Kraftfahrzeug-Umschlingungsge triebes, insbesondere eines CVT-Automatgetriebes, bereitzu stellen, welche gegenüber dem aufgezeigten Stand der Tech nik hinsichtlich des dynamischen Verhaltens des Hydraulik systems sowie der Leckageneigung und Schwingneigung des gesamten Hydraulikkreises verbessert ist.

Hierzu sieht die Erfindung vor, daß mindestens eine der den zweiten Zweigen zugeordneten Druckreduzierventil- Anordnungen ein zwischen den ersten Zweig und den betref fenden zweiten Zweig geschaltetes steuerbares Druckdiffe renzventil umfaßt und daß die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, wahlweise in einem ersten Drucksteuermodus, in dem sie den Druck in dem an das Druckdifferenzventil anschließenden zweiten Zweig durch Steuerung der dem ersten Zweig zugeord neten Druckventilanordnung ohne Steuerung des Druckdiffe renzventils einstellt, oder in einem zweiten Drucksteuermo dus zu arbeiten, in dem sie diesen Druck durch Steuerung des Druckdifferenzventils - gewünschtenfalls unter gleich zeitiger Steuerung der dem ersten Zweig zugeordneten Druck ventilanordnung - einstellt.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist im ersten Druck steuermodus der Druck in dem an das Druckdifferenzventil anschließenden zweiten Zweig an den Druck im ersten Zweig gekoppelt. Wird der Druck im ersten Zweig geändert, folgt der Druck im betreffenden zweiten Zweig unter Einhaltung einer gleichbleibenden Druckdifferenz dem Druck im ersten Zweig nach.

Es hat sich gezeigt, daß sich durch die direkte Kopp lung des Drucks im betreffenden zweiten Zweig an den Druck im ersten Zweig eine deutlich verringerte Schwingneigung des gesamten Hydraulikkreises erzielen läßt. Außerdem wer den hierdurch schnellere Ansprechzeiten bei der Betätigung des aus dem betreffenden zweiten Zweig gespeisten Hydrauli kaktuators und damit ein besseres dynamisches Verhalten möglich.

Bei gängigen Umschlingungsgetrieben bzw. CVT-Automat getrieben ist aufgrund konstruktiver und geometrischer Ge gebenheiten oftmals der Anpreßdruck eines der Scheibenpaare in einem sehr großen Bereich von Fahrzuständen des Fahr zeugs höher als der Anpreßdruck des anderen Scheibenpaars einzustellen. Diese Situation kann dazu genutzt werden, um während vergleichsweise langer Betriebsphasen die Steuer einheit im ersten Drucksteuermodus arbeiten zu lassen, mit dem Ergebnis einer hochdynamischen und sehr schwingungsar men Betätigung des Getriebes.

Nur während vergleichsweise kurzer oder/und seltener Betriebsphasen muß bei vielen gängigen stufenlos veränder baren Getrieben der Anpreßdruck des anderen Scheibenpaars über den des einen Scheibenpaars angehoben werden. Für die se Betriebsphasen kann die Steuereinheit in den zweiten Drucksteuermodus wechseln, in dem sie den Druck in dem an das Druckdifferenzventil anschließenden zweiten Zweig unabhängig von der Druckeinstellung des ersten Zweigs einstel len kann.

In der Praxis ist es oftmals das Sekundärscheibenpaar, dessen Aktuator während vieler Betriebsphasen mit einem höheren Druck als der Aktuator des Primärscheibenpaars ver sorgt werden muß. Zweckmäßigervieise wird dann zumindest die Druckventilanordnung des dem Sekundärscheibenpaar zugeord neten zweiten Zweigs ein steuerbares Druckdifferenzventil umfassen. Insbesondere kann jede einem der zweiten Zweige zugeordnete Druckventilanordnung ein steuerbares Druckdif ferenzventil umfassen, so daß sowohl der Aktuator des Pri märscheibenpaars als auch der Aktuator des Sekundärschei benpaars - zeitgleich oder zeitverschieden - mit einem an den Druck des ersten Zweigs gekoppelten Druck versorgt wer den können.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist das Druckdif ferenzventil durch ein elektromagnetisch betätigbares Pro portional-Druckventil steuerbar, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, in dem ersten Drucksteuermodus das Pro portional-Druckventil in einer Endstellung zu betreiben, in der der Druck in einer von dem Proportional-Druckventil zu dem Druckdifferenzventil führenden Steuerleitung minimal ist.

Auf diese Weise können im ersten Drucksteuermodus Leckageverluste des Proportional-Druckventils, die im Druckregelbereich des Ventils erheblich sein können, stark herabgesetzt, wenn nicht sogar ausgeschlossen werden.

Besonders wenn der erste Drucksteuermodus im Vergleich zum zweiten Drucksteuermodus die zeitlich überwiegende Be triebsart der Steuereinheit ist, lassen sich so wesentliche Wirkungsgradverbesserungen erzielen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen verein fachten Hydraulikschaltplan einer erfindungsgemäßen Betäti gungsanordnung für einen Variator eines CVT- Automatgetriebes.

Darin weist ein Variator 1 ein primäres Kegelscheiben paar 2, ein sekundäres Kegelscheibenpaar 3 sowie ein zwi schen den beiden Scheibenpaaren 2, 3 umlaufendes Kraftüber tragungselement bzw. Umschlingungselement 4, beispielsweise ein Schubgliederband, auf. Das primäre Kegelscheibenpaar 2 ist in nicht näher dargestellter Weise von einem Antriebs aggregat, etwa einem Verbrennungsmotor, antreibbar und ist mit diesem beispielsweise über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler und eine parallel geschaltete Wand lerüberbrückungskupplung verbunden. Das sekundäre Kegel scheibenpaar 3 gibt die gewandelte Leistung des Antriebs aggregats in ebenfalls nicht näher dargestellter Weise über ein Differentialgetriebe an angetriebene Räder des Kraft fahrzeugs ab. Jedes der Kegelscheibenpaare 2, 3 weist eine bezogen auf seine jeweilige Drehachse axial feststehende Kegelscheibe 2A, 3A und eine relativ zu dieser mittels ei nes Hydraulikaktuators 5 bzw. 6 verstellbare Kegelschei be 2B, 3B auf. Der Hydraulik-aktuator 5, 6 ist hier schematisch als gesonderte Kolben-Zylinder-Einheit dargestellt. In der Praxis wird die bewegliche Kegelscheibe 2B, 3B des jeweiligen Kegelscheibenpaars 2, 3 in der Regel integraler Teil dieser Kolben-Zylinder-Einheit sein. Durch Verstellung der beweglichen Scheiben kann der Laufradius des Umschlin gungselements 14 an den Kegelscheibenpaaren 10, 12 und da mit die Übersetzung des Getriebes stufenlos verändert wer den.

Zur Verstellung der beweglichen Kegelscheiben 2B, 3B der Kegelscheibenpaare 2, 3 ist ein Hydraulikkreis mit ei ner von einem Elektromotor 7 angetriebenen, eine Hydraulik druckquelle darstellenden Hydraulikpumpe 8 vorgesehen, die den von ihr geförderten Druckölstrom in einen ersten Zweig bzw. Hauptzweig 9 und über ein Druckreduzierventil 10 in einen Steuerzweig 11 abgibt.

Ein steuerbares Druckbegrenzungsventil 12 begrenzt den Druck im Hauptzweig 9 auf einen einstellbaren Wert. Der von dem Druckbegrenzungsventil 12 abfließende Ölstrom kann bei spielsweise dem zuvor angesprochenen hydrodynamischen Drehmomentwandler oder Schmierstellen des Getriebes zuge führt werden.

Zur Einstellung des Drucks im Hauptzweig 9 dient ein elektromagnetisch betätigbares Proportional- Druckregelventil 13, das aus dem Steuerzweig 11 gespeist wird und auf einer Steuerleitung 14 einen Steuerdruck an das Druckbegrenzungsventil 12 liefert.

Von einer elektronischen Steuereinheit 15 aus kann der Proportionalmagnet des Druckregelventils 13 abhängig vom Druckbedarf im Hauptzweig 9 angesteuert werden. Das Druckreduzierventil 10 stellt den Druck im Steuerzweig 11 auf einen konstanten Wert von einigen Bar ein.

Der Hauptzweig 9 verzweigt sich in zweite Zweige bzw. Nebenzweige, die zu hydraulischen Verbrauchern des Hydrau likkreises führen. Zwei solcher Nebenzweige, welche mit 16 bzw. 17 bezeichnet sind, führen zu den Hydraulikaktuato ren 5 und 6. Wenn auch nicht weiter dargestellt, versteht es sich, daß weitere Nebenzweige vorgesehen sein können, die zu weiteren Verbrauchern führen, beispielsweise zu ei nem Planetensatz. Die Nebenzweige 16, 17 sind über je ein steuerbares Druckdifferenzventil 18 bzw. 19 an den Haupt zweig 9 angeschlossen.

Jedes Druckdifferenzventil 18, 19 bewirkt eine ein stellbare Druckdifferenz zwischen den Drücken im Haupt zweig 9 und im jeweiligen Nebenzweig 16, 17. Zur Einstel lung dieser Druckdifferenz ist jedem Druckdifferenzven til 18, 19 ein elektromagnetisch betätigbares Proportional- Druckregelventil 20 bzw. 21 zugeordnet, dessen Proportio nalmagnet wiederum von der Steuereinheit 15 steuerbar ist. Die Druckregelventile 20, 21 werden ebenfalls aus dem Steu erzweig 11 gespeist und liefern auf Steuerleitungen 22, 23 einen Steuerdruck an das jeweilige Druckdifferenzventil 18 bzw. 19. Die Höhe dieses Steuerdrucks bestimmt die Druck differenz, die sich am jeweiligen Druckdifferenzventil 18 bzw. 19 einstellt.

Alle Druckregelventile 13, 20, 21 sind jeweils über eine Blende 24, 25 konstanten Durchflußquerschnitts an den Steuerzweig 11 gekoppelt, um im Regelbereich der Druckre gelventile 13, 20, 21 die in den Steuerleitungen 14, 22, 23 herrschenden Drücke und damit die Leckageverluste an den Druckregelventilen 13, 20, 21 gering zu halten.

Die Vorsehung der steuerbaren Druckdifferenzventi le 18, 19 ermöglicht es, den Öldruck in den Nebenzwei gen 16, 17 und damit den Anpreßdruck der Kegelscheibenpaa re 2, 3 auf zweierlei Weise zu beeinflussen. Zum einen kann ohne Veränderung des Steuerdrucks der Druckdifferenzventi le 18, 19 der Druck im Hauptzweig 9 verändert werden, indem durch Betätigung des Druckregelventils 13 der Steuerdruck des Druckbegrenzungsventils 12 verändert wird.

Die Druckniveauänderung des Hauptzweigs 9 führt dann bei unverändertem Druckabfall an den Druckdifferenzventi len 18, 19 zu einer entsprechenden Druckniveauänderung in den Nebenzweigen 16, 17. Dies wird nachfolgend als erster Drucksteuermodus der Steuereinheit 15 bezeichnet.

Zum anderen kann durch Betätigung der Druckregelventi le 20, 21 der Steuerdruck für die Druckdifferenzventile 18, 19 verändert werden, was den Druckabfall an den Druckdiffe renzventilen 18, 19 verändert. Dies wird nachfolgend zwei ter Drucksteuermodus genannt. Im zweiten Drucksteuermodus kann der Druck im Hauptzweig 9 konstant gehalten werden, es kann aber auch eine Beeinflussung des Drucks im Haupt zweig 9 hinzukommen.

Durch geeignete Auslegung der Kraft- und Flächenver hältnisse der beiden Kegelscheibenpaare 2, 3 und der Hy draulikaktuatoren 5 und 6 kann erreicht werden, daß in breiten Arbeitsbereichen des Getriebes in einem der Neben zweige 16, 17 stets ein höherer Druck als im anderen Neben zweig nötig ist. Dies ermöglicht es, die Steuereinheit 15 in diesen breiten Arbeitsbereichen im ersten Drucksteuermo dus zu betreiben, in dem aufgrund der direkten Druckkopp lung zwischen dem Hauptzweig 9 und dem Nebenzweig 16 oder 17 mit jeweils höherem Druckbedarf ein sehr dynami sches und schwingungsarmes Ansprechverhalten des Hydraulik kreises zu beobachten ist.

Um die Leckageverluste besonders gering zu halten, wird im ersten Drucksteuermodus dasjenige Druckregelven til 20 oder 21, das dem Nebenzweig 16 oder 17 mit jeweils höherem Druckbedarf zugeordnet ist, in eine Endstellung eingestellt, in der sein Proportionalmagnet unbestromt ist und der Steuerdruck in der jeweiligen Steuerleitung 22 oder 23 minimal ist.

In dieser Endstellung tritt quasi keine Leckage an dem betreffenden Druckregelventil 20 oder 21 auf. Es müssen dann lediglich Leckageverluste am Druckregelventil 13, das zur Einstellung des Drucks im Hauptzweig 9 in Regelstellung betrieben wird, und an demjenigen Druckregelventil 20 oder 21 in Kauf genommen werden, das dem Nebenzweig 16 bzw. 17 mit jeweils geringerem Druckbedarf zugeordnet ist und sich im ersten Drucksteuermodus ebenfalls in Regelstel lung befinden wird.

Muß in einem anderen Arbeitspunkt des Getriebes der Druck im Nebenzweig 16 bzw. 17 mit zuvor niedrigerem Druck bedarf über den Druck im Nebenzweig mit zuvor höherem Druckbedarf angehoben werden, so wechselt die Steuerein heit 15 vom ersten in den zweiten Drucksteuermodus. Dabei kann sie durch gleichzeitige Ansteuerung des Druckregelven tils 13 und des dem Nebenzweig 16 bzw. 17 mit zuvor höherem Druckbedarf zugeordneten Druckregelventils 20 oder 21 den Druck im Hauptzweig 9 erhöhen, ohne dabei zwangsläufig den Druck in diesem Nebenzweig entsprechend zu erhöhen.

Das so erhöhte Druckniveau des Hauptzweigs 9 kann dann für den Nebenzweig mit zuvor niedrigerem Druckbedarf ge nutzt werden. Unabhängig von dem erhöhten Druck im Haup tzweig 9 kann das Druckniveau des Nebenzweigs mit zuvor höherem Druckbedarf durch geeignete Ansteuerung seines zu geordneten Druckregelventils 20 oder 21 konstant gehalten oder verändert werden.

Bezugszeichen

1

Variator

2

primäres Kegelscheibenpaar

2

A feststehende Kegelscheibe

2

B verstellbare Kegelscheibe

3

sekundäres Kegelscheibenpaar

3

A feststehende Kegelscheibe

3

B verstellbare Kegelscheibe

4

Umschlingungselement

5

Hydraulikaktuator

6

Hydraulikaktuator

7

Elektromotor

8

Hydraulikpumpe

9

Hauptzweig des Hydraulikkreises

10

Druckreduzierventil

11

Steuerzweig

12

Druckbegrenzungsventil

13

Druckregelventil

14

Steuerleitung

15

Steuereinheit

16

Nebenzweig

17

Nebenzweig

18

Druckdifferenzventil

19

Druckdifferenzventil

20

Proportional-Druckregelventil

21

Proportional-Druckregelventil

22

Steuerleitung

23

Steuerleitung

24

Blende

25

Blende

Claims

1. Anordnung zur Betätigung eines Kraftfahrzeug-Um schlingungsgetriebes mit einem relativ zueinander axial verstellbaren Primärscheibenpaar (2), einem relativ zuein ander axial verstellbaren Sekundärscheibenpaar (3) und ei nem die beiden Scheibenpaare (2, 3) umschlingenden flexi blen Kraftübertragungselement (4), umfassend einen von ei ner Hydraulikdruckquelle (8) gespeisten Hydraulikkreis mit zwei an einen ersten Zweig (9) des Hydraulikkreises ange schlossenen parallelen zweiten Zweigen (16, 17) zur Druck speisung je eines Hydraulikaktuators (5, 6) für jeweils eines der Scheibenpaare (2, 3), wobei dem ersten Zweig (9) und jedem zweiten Zweig (16, 18) je eine von einer Steuer einheit (15) unabhängig steuerbare Druckventilanord nung (12, 13, 18, 19, 20, 21) zur Einstellung des Hydrau likdrucks im jeweiligen Zweig (9, 16, 17) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der den zweiten Zweigen (16, 17) zugeordneten Druck ventilanordnungen (18, 19, 20, 21) ein zwischen den ersten Zweig (9) und den betreffenden zweiten Zweig (16, 17) ge schaltetes steuerbares Druckdifferenzventil (18, 19) umfaßt und daß die Steuereinheit (15) dazu ausgelegt ist, wahlwei se in einem ersten Drucksteuermodus, in dem sie den Druck in dem an das Druckdifferenzventil (18, 19) anschließenden zweiten Zweig (16, 17) durch Steuerung der dem ersten Zweig (9) zugeordneten Druckventilanordnung (12, 13) ohne Steuerung des Druckdifferenzventils (18, 19) einstellt, oder in einem zweiten Drucksteuermodus zu arbeiten, in dem sie diesen Druck durch Steuerung des Druckdifferenzven tils (18, 19), gewünschtenfalls unter gleichzeitiger Steuerung der dem ersten Zweig (9) zugeordneten Druckventi lanordnung (12, 13), einstellt.

2. Betätigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Druckven tilanordnung (18, 20) des dem Sekundärscheibenpaar (3) zu geordneten zweiten Zweigs (16) ein steuerbares Druckdiffe renzventil (18) umfaßt.

3. Betätigungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede einem der zweiten Zweige (16, 17) zugeordnete Druckventilanordnung (18, 19, 20, 21) ein steuerbares Druckdifferenzventil (18, 19) um faßt.

4. Betätigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckdifferenzventil (18, 19) durch ein elektromagnetisch betätigbares Proportional-Druckventil (20, 21) steuerbar ist.

5. Betätigungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (15) dazu ausgelegt ist, in dem ersten Drucksteuermodus das Pro portional-Druckventil (20, 21) in einer Endstellung zu be treiben, in der der Druck in einer von dem Proportional- Druckventil (20, 21) zu dem Druckdifferenzventil (18, 19) führenden Steuerleitung (22, 23) minimal ist.