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Für die Anmeldung
wird die Priorität
der am 14. Dezember 2005 eingereichten koreanischen Patentanmeldung
Nr. 10-2005-0123199
beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen
ist.
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Die
Erfindung betrifft ein Handschaltventil, das in einem Hydrauliksteuersystem
eines stufenlosen Getriebes eines Fahrzeuges angewendet wird, und
insbesondere ein Handschaltventil eines Hydrauliksteuersystems eines
stufenlosen Getriebes zur Minimierung des Schaltstoßes durch
Steuerung des Freigabedrucks beim Schalten von D → N und R → N.
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Ein
Getriebe eines Fahrzeuges hat die Funktion der Abgabe eines Motordrehmoments
an ein Antriebsrad, und ein solches Getriebe kann in ein Handschaltgetriebe,
bei welchem der Fahrer einen gewünschten
Schaltgang durch seine eigene Absicht auswählt, ein Automatikgetriebe,
bei welchem das Gangschalten automatisch in Abhängigkeit von Fahrzuständen des
Fahrzeuges durchgeführt
wird, und ein stufenloses Getriebe eingeteilt werden, bei welchem
ein stufenloses Schalten zwischen Schaltgängen durchgeführt wird.
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Das
oben genannte Getriebe gemäß der Erfindung
betrifft ein stufenloses Getriebe mit großen Vorteilen bezüglich des
Kraftstoffverbrauchs, der Energieabgabeleistung und des Gewichts
durch Bewältigen
von Nachteilen eines Automatikgetriebes unter Verwendung von Hydraulikdruck,
und ein stufenloses Getriebe, das ein Verfahren zum Variieren der
Durchmesser von Riemenscheiben anwendet, die an einer Antriebswelle
und einer Abtriebswelle montiert sind.
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Bei
einem solchen stufenlosen Getriebe werden Primär- und Sekundärriemenscheiben durch eine
feststehende Riemenscheibe und eine bewegliche Riemenscheibe gebildet,
und die bewegliche Riemenscheibe schafft eine Druckkraft an einer
Seitenfläche
eines Metallriemens in einem Maße,
das zum Erzeugen eines Drehmoments durch Hydraulikdruck in einer
Hydraulikdruckkammer geeignet ist, die in einem hinteren Abschnitt
der beweglichen Riemenscheibe ausgebildet ist, so dass ein stufenloses Schalten
durch eine Änderung
der Durchmesser der Riemenscheiben durchgeführt wird.
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Außerdem wird
bei einem stufenlosen Getriebe im Allgemeinen ein Planetengetriebesatz
als Vorwärts-
und Rückwärtsdrehmittel
verwendet, und drei Betätigungselemente
des Planetengetriebesatzes sind mit einer Vorwärtskupplung und einer Rückwärtskupplung
derart verbunden, dass zwei von den drei Betätigungselementen immer als
ein Antriebselement und ein Abtriebselement wirken und das andere
Betätigungselement
wahlweise als ein Antriebselement oder ein feststehendes Element
wirkt.
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Bei
einem Hydrauliksteuersystem zur Versorgung der Vorwärtskupplung
und der Rückwärtskupplung,
wie in 5 gezeigt, wird,
wenn der Leitungsdruck, der durch ein Regelventil auf einen bestimmten
Druck gesteuert wird, in eine Einlassöffnung 102 eines Drucksteuerventils 100 strömt, das Drucksteuerventil 100 durch
ein Solenoidventil 104 gesteuert, um den Hydraulikdruck
zu steuern, und der gesteuerte Hydraulikdruck wird einem Handschaltventil 106 zugeführt.
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Dann
arbeitet das Handschaltventil 106 in Reaktion auf einen
Wählhebel,
der in einem Fahrgastraum vorgesehen ist, und der über die
Einlassöffnung 102 zugeführte Hydraulikdruck
wird wahlweise der Vorwärtskupplung
C oder der Rückwärtsbremse B
zugeführt.
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Außerdem wird
der Hydraulikdruck, welcher der Vorwärtskupplung C oder der Rückwärtsbremse B
in Vorwärtsfahrbereichen
oder einem Rückwärtsbereich
zugeführt
wird, über
das Handschaltventil 106 ausgelassen, wenn das Handschaltventil 106 in einen
Neutral N-Bereich geschaltet wird.
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Im
Einzelnen weist ein Ventilkörper
des Handschaltventils 106 eine Einlassöffnung 110, über welche
Hydraulikdruck von dem Drucksteuerventil 100 zugeführt wird,
eine Vorwärtsbereichsöffnung 112,
die den über
die Einlassöffnung 110 zugeführten Hydraulikdruck
der Vorwärtskupplung
C zuführt,
eine Rückwärtsbereichsöffnung 114,
die den über
die Einlassöffnung 110 zugeführten Hydraulikdruck
der Rückwärtsbremse
B zuführt,
und zwei Auslassöffnungen
EX auf.
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Ein
Ventilschieber, der in dem Ventilkörper installiert ist, weist
ein Verbindungsteil 116, das mit einem Wählhebel
verbunden ist, eine erste Schulter 118, die an einem dem
Verbindungsteil 116 entgegengesetzten Ende des Ventilschiebers
ausgebildet ist, eine zweite Schulter 120, die zusammen
mit der ersten Schulter 118 die Einlassöffnung 110 wahlweise
mit der Vorwärtsbereichsöffnung 112 oder
der Rückwärtsbereichsöffnung 114 verbindet,
und eine dritte Schulter 122 auf, die zusammen mit der
zweiten Schulter 120 im Neutral N-Bereich die Rückwärtsbereichsöffnung 114 mit
der einen Auslassöffnung EX
verbindet.
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Bei
dem oben genannten Handschaltventil, das in einem Hydrauliksteuersystem
eines stufenlosen Getriebes angewendet wird, ist, da der Betriebsdruck,
welcher der Vorwärtskupplung
und der Rückwärtsbremse
zugeführt
wird, nur über
eine in dem Handschaltventil ausgebildete Auslassöffnung ausgelassen
wird, eine wirksame Steuerung des Auslasshydraulikdrucks unmöglich.
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Jedoch ändert sich
die Viskosität
des den Hydraulikdruck bildenden Getriebefluids in Abhängigkeit
von seiner Temperatur, die Auslasszeit wird bei Raumtemperatur kürzer, und
die Auslasszeit wird bei einer niedrigeren Temperatur wegen einer
Erhöhung
der Viskosität
des Getriebefluids länger.
Dementsprechend ist die Auslasssteuerung in Reaktion auf den Temperaturzustand
unmöglich,
so dass ein Problem darin besteht, dass ein Schaltstoß beim Schalten
von D → N
und R → N
auftritt.
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Mit
der Erfindung wird ein Handschaltventil eines Hydrauliksteuersystems
eines stufenlosen Getriebes geschaffen, bei dem die Schaltstöße während des
Schaltens von D → N
und R → N
durch Steuerung der Auslasszeit in Abhängigkeit von dem Temperaturzustand
des Getriebefluids minimiert werden.
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Nach
einer beispielhaften Ausführungsform der
Erfindung ist ein Handschaltventil eines Hydrauliksteuersystems
eines stufenlosen Getriebes vorgesehen, aufweisend einen Ventilkörper mit
einer Einlassöffnung
und zwei Auslassöffnungen,
und einen Ventilschieber mit einer ersten Schulter und einer zweiten
Schulter, welche die Einlassöffnung
mit einer der beiden Auslassöffnungen
verbinden oder die Einlassöffnung
von den beiden Auslassöffnungen
vollständig
trennen. Schlitze sind an dem Außenumfang beider Enden der
ersten Schulter und der zweiten Schulter ausgebildet, und die Schlitze
sind derart ausgebildet, dass in einem Neutralzustand die inneren
Enden der Schlitze mit den Auslassöffnungen verbunden sein können.
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Die
Schlitze können
derart ausgebildet sein, dass die Tiefe ihres äußeren Endes größer als
die Tiefe ihres inneren Endes ist und ihre Tiefe mit Annäherung an
ihr inneres Ende geringer wird.
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Nur
die Schlitze an der der Einlassöffnung abgewandten
Seite können
an beiden Seiten der einander zugewandten Enden der ersten Schulter
und der zweiten Schulter ausgebildet sein.
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Eine
dritte Schulter kann an der einen Seite der zweiten Schulter ausgebildet
sein, und eine Auslasshydraulikleitung, die von einer Auslassöffnung gebildet
wird, und eine Auslassvertiefung sind in der dritten Schulter derart
ausgebildet, dass der Auslassdruck über die von der zweiten Schulter
gesteuerte Auslassöffnung
ausgelassen werden kann.
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Die
dritte Schulter kann derart ausgebildet sein, dass sie eine Bypassöffnung öffnen/schließen kann,
die in einem Park P-Bereich mit der von der ersten Schulter gesteuerten
Auslassöffnung
verbunden ist.
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Nach
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist ein Handschaltventil eines Hydrauliksteuersystems
eines stufenlosen Getriebes vorgesehen, aufweisend einen Ventilkörper mit
einer Einlassöffnung, über welche
Hydraulikdruck von einem Drucksteuerventil zugeführt wird, und einer Rückwärtsbereichsöffnung und
einer Vorwärtsbereichsöffnung,
die wahlweise den über
die Einlassöffnung
zugeführten
Hydraulikdruck einer Rückwärtsbremse und
einer Vorwärtskupplung
zuführen,
und einen Ventilschieber mit einer ersten Schulter und einer zweiten
Schulter, die voneinander entfernt an der einen Seite eines Verbindungsteils
angeordnet sind, das mit einem Wählhebel
verbunden ist, um die Einlassöffnung
wahlweise mit der Rückwärtsbereichsöffnung und
der Vorwärtsbereichsöffnung zu
verbinden, und einer dritten Schulter, die eine Auslasshydraulikleitung
darin aufweist, um zusammen mit der zweiten Schulter Getriebefluid über die
Vorwärtsbereichsöffnung auszulassen.
Die Längen
der ersten Schulter und der zweiten Schulter sind jeweils länger als
die Breiten von Umfangsnuten, welche die jeweilige Auslassöffnung bilden,
Schlitze sind an beiden Enden der ersten Schulter und der zweiten
Schulter ausgebildet, und die Schlitze sind derart ausgebildet,
dass in einem Neutralzustand die inneren Enden der Schlitze mit
den Auslassöffnungen
verbunden sein können.
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Die
Schlitze können
derart ausgebildet sein, dass die Tiefe ihres äußeren Endes größer als
die Tiefe ihres inneren Endes ist und ihre Tiefe mit Annäherung an
ihr inneres Ende geringer wird.
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Nur
die Schlitze an der der Einlassöffnung abgewandten
Seite können
an beiden Seiten der einander zugewandten Enden der ersten Schulter
und der zweiten Schulter ausgebildet sein.
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Die
dritte Schulter kann derart ausgebildet sein, dass sie eine Bypassöffnung öffnen/schließen kann,
die in einem Park P-Bereich mit der von der ersten Schulter gesteuerten
Auslassöffnung
verbunden ist.
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Die
Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Hydraulikschaltplan eines Hydrauliksteuersystems, in welchem ein
Handschaltventil gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der
Erfindung angewendet wird;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Ventilschiebers eines Handschaltventils
gemäß einer beispielhaften
Ausführungsform
der Erfindung;
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3 ein
Schema eines Handschaltventils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung;
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4 ein
Diagramm, aus dem die Wirkungen der Erfindung ersichtlich sind;
und
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5 einen
Abschnitt eines herkömmlichen Hydrauliksteuersystems
eines stufenlosen Getriebes.
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Mit
Bezug auf die Zeichnung wird eine beispielhafte Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt, ist ein Hydrauliksteuersystem gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der
Erfindung zum Betreiben eines stufenlosen Riemengetriebes derart
konfiguriert, dass ein dreistufiger Ausgleich von Hydraulikdruck,
der von einer Hydraulikpumpe 2 erzeugt wird, von einem
Leitungsregelventil 4, einem zweiten Regelventil 6 und
einem Drehmomentwandlerzuführventil 8 durchgeführt wird.
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Das
heißt,
der Hydraulikdruck, der zuerst von dem Leitungsregelventil 4 geregelt
wird, wird direkt einer Sekundärriemenscheibe 10 zugeführt, und gleichzeitig über ein
Solenoidsteuerventil 12 einem ersten Solenoidventil S1
und einem zweiten Solenoidventil S2 und über ein Übersetzungsverhältnissteuerventil 14 einer
Primärriemenscheibe 16 als
deren Betriebsdruck und einem Sicherheitsventil 18 als dessen
Steuerdruck zugeführt.
Dementsprechend wird eine Steuerbarkeit einer Riemenscheibenvorrichtung
erreicht, und der Antrieb eines Fahrzeuges ist möglich.
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Außerdem wird
ein Steuerdruck des ersten Solenoidventils S1 dem Übersetzungsverhältnissteuerventil 14 als
dessen Steuerdruck zugeführt,
und ein Steuerdruck des zweiten Solenoidventils S2 wird dem Leitungsregelventil 4 und
dem zweiten Regelventil 6 als deren Steuerdrücke zugeführt.
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Außerdem wird
ein Teil des Hydraulikdrucks des Leitungsregelventils 4 dem
zweiten Regelventil 6 zugeführt und wird dann noch einmal
geregelt. Der geregelte Hydraulikdruck wird einem Drucksteuerventil 20,
einem Dämpferkupplungssteuerventil 22 als
ein Drehmomentwandlerzuführdruck,
und einem Reduzierventil 24 zugeführt.
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Der
dem Reduzierventil 24 zugeführte Hydraulikdruck wird reduziert
und dann dem dritten Solenoidventil S3 und dem vierten Solenoidventil
S4 als deren Steuerdrücke
zugeführt,
der dem Drucksteuerventil 20 zugeführte Hydraulikdruck wird von
dem dritten Solenoidventil S3 gesteuert und wird dann dem Handschaltventil 26 zugeführt, der
dem Handschaltventil 26 zugeführte Hydraulikdruck wird in
Abhängigkeit
von der Bereichsumwandlung des Handschaltventils 26 wahlweise
der Vorwärtskupplung
C oder der Rückwärtsbremse
B zugeführt,
und der dem Dämpferkupplungssteuerventil 22 zugeführte Hydraulikdruck
wirkt als ein Drehmomentwandlerzuführdruck entsprechend einer
Steuerung des vierten Solenoidventils S4.
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Außerdem ist
das Drehmomentwandlerzuführventil 8 mit
dem Sicherheitsventil 18 und einer Freigabeleitung des
Dämpferkupplungssteuerventils 22 verbunden
und steuert den Drehmomentwandlerfreigabedruck.
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Das
erste Solenoidventil S1, das zweite Solenoidventil S2, das dritte
Solenoidventil S3 und das vierte Solenoidventil S4 können als
3-Wegeventil ausgebildet sein. Eine Drossel 28 und ein
Rückschlagventil
CV1 sind parallel in einer Leitung angeordnet, die das Handschaltventil 26 und
die Vorwärtskupplung
C miteinander verbindet, und eine Drossel 30 und ein Rückschlagventil
CV2 sind parallel in einer Leitung angeordnet, die das Handschaltventil 26 und
die Rückwärtsbremse
B miteinander verbindet. Dementsprechend wird der Eingriffsdruck,
welcher der Vorwärtskupplung
C und der Rückwärtsbremse
B zugeführt
wird, von den Drosseln 28 und 30 gesteuert, und
während
das Trennens wird der Hydraulikdruck schnell von den Rückschlagventilen
CV1 und CV2 ausgelassen.
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Außerdem ist
ein Auslassventil 34 mit dem Sicherheitsventil 18 derart
verbunden, dass der Freigabedruck der Primärriemenscheibe 16 gesteuert werden
kann, und eine abströmseitig
Leitung des Leitungsregelventils 4 ist durch Zwischenschalten
einer Drossel 38 mit einer Drehmomentwandlerzuführdruckleitung 36 des
zweiten Regelventils 6 verbunden, und die Drehmomentwandlerzuführdruckleitung 36 ist
durch Zwischenschalten einer Drossel 42 mit einer Drehmomentwandlerfreigabedruckleitung 40 verbunden.
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Diese
Leitungen sind derart konfiguriert, dass sie den Steuerdruck stabilisieren,
der von einem hohen Hydraulikdruck freigegeben wird.
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Außerdem ist
ein Leitungsüberdruckventil 44,
welchem der reduzierte Druck des Reduzierventils 12 als
dessen Steuerdruck zugeführt
wird, zwischen der Hydraulikpumpe 2 und dem Leitungsregelventil 4 angeordnet,
so dass ein Ausgleich von überhöhtem Leitungsdruck
ermöglicht
werden kann.
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In
einem Hydrauliksteuersystem eines stufenlosen Getriebes gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung ist, wie in den 2 und 3 gezeigt, an
dem einen Ende eines Ventilschiebers 50 des Handschaltventils 26 ein
Verbindungsteil 52 ausgebildet, und zu dem anderen Ende
des Ventilschiebers 50 hin sind nacheinander eine erste
Schulter 54, eine zweite Schulter 56 und eine
dritte Schulter 58 ausgebildet. Die erste und die zweite
Schulter 54 und 56 sind derart angeordnet, dass
die Einlassöffnung 60 wahlweise
mit der Rückwärtsbereichsöffnung 62 und der
Vorwärtsbereichsöffnung 64 verbunden
werden kann.
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Die
Längen
L und L' der ersten
bzw. der zweiten Schulter 54 und 56 sind jeweils
länger
als die Breiten von Umfangsnuten 66 und 68 ausgebildet, welche
die Rückwärts- bzw. Vorwärtsbereichsöffnung 62 und 64 bilden,
und Schlitze 70, 72, 74 und 76 sind
an jedem Ende der ersten und der zweiten Schulter 54 und 56 derart
ausgebildet, dass ihre inneren Enden in einem Neutralzustand mit
der Rückwärts- bzw.
Vorwärtsbereichsöffnung 62 und 64 verbunden
sein können.
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Die
Schlitze 70, 72, 74 und 76 sind
derart ausgebildet, dass sie an ihrem äußeren Ende tiefer als an ihrem
inneren Ende sind und mit Annäherung an
ihr inneres Ende kleiner werden. Die der Einlassöffnung 60 abgewandten
Schlitze 70 und 76 sind jeweils an diametral gegenüberliegenden
Seiten der ersten und der zweiten Schulter 54 und 56 ausgebildet.
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Diese
Schlitze sind derart ausgebildet, dass der Hydraulikdruck der Eingangsöffnung 60 in
einem Neutral N-Bereich
mit der Rückwärts- und
Vorwärtsbereichsöffnung 62 und 64 verbunden
sein kann.
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Außerdem ist
eine Auslassvertiefung 78, die an ihrer einen Seite in
Längsrichtung
offen ist, in der dritten Schulter 58 ausgebildet, und
eine Auslassöffnung 80,
die mit der Auslassvertiefung 78 verbunden ist, ist zwischen
der zweiten Schulter 56 und der dritten Schulter 58 in
einer Richtung senkrecht zu der Auslassvertiefung 78 perforiert.
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Ferner
ist die dritte Schulter 58 in ihrer Länge derart ausgebildet, dass
sie eine Bypassöffnung 84 öffnen und
schließen
kann, die in einem Park P-Bereich mit einer Rückwärtsbereichsdruckleitung 82 verbunden
ist.
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Bei
dem Handschaltventil 26 gemäß der Ausführungsform der Erfindung sind
die Rückwärtsbereichsöffnung 62 und
die Vorwärtsbereichsöffnung 64 in
einer Neutralposition über
die an beiden Seiten der ersten und der zweiten Schulter 56 und 58 ausgebildeten
Schlitze 70 und 76 mit der Auslassöffnung EX
verbunden, so dass der Hydraulikdruck, welcher der Rückwärtsbremse
B und der Vorwärtskupplung
C zugeführt
wurde, ausgelassen wird.
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In
einem solchen Auslasszustand sind, wenn die Temperatur des Getriebefluids
hoch ist, die Viskosität
des Getriebesfluids niedriger und die Auslasszeit kürzer, und
wenn die Temperatur des Getriebefluids niedrig ist, sind die Viskosität des Getriebefluids
höher und
die Auslasszeit länger.
Hierbei wird durch Steuerung des dritten Solenoidventils S3 die Auslasszeit
gesteuert.
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Das
heißt,
wenn die Temperatur des Getriebefluids hoch ist, steuert, da die
Auslasszeit kürzer ist,
das dritte Solenoidventil S3 das Drucksteuerventil 20 derart,
dass dem Handschaltventil 26 ein hoher Steuerdruck zugeführt wird.
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Dann
wird während
des Schaltens von R → N der
Steuerdruck über
die Schlitze 70 und 72 mit dem Rückwärtsbereichsauslassdruck
verbunden, und während
des Schaltens von D → N
wird der Steuerdruck über
die Schlitze 75 und 76 mit dem Vorwärtsbereichsauslassdruck
verbunden. Dementsprechend wird das Auslassen des Rückwärtsbereichsauslassdrucks
oder des Vorwärtsbereichsauslassdrucks durch
eine Erhöhung
der Hydraulikfluidmenge behindert, so dass eine Steuerung des Auslassdrucks durchgeführt wird.
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Andererseits
wird, wenn die Auslasszeit wegen der niedrigen Temperatur des Getriebefluids
länger
ist, der Steuerdruck des Drucksteuerventils 20 verringert,
so dass der Rückwärtsbereichsauslassdruck
und der Vorwärtsbereichsauslassdruck
sowohl über
die Auslassöffnung
EX des Drucksteuerventils 20 als auch über die Auslassöffnung EX
ausgelassen werden. Daher kann die Auslasszeit verkürzt gesteuert
werden.
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Wie
in 4 gezeigt, wird aus dem Ergebnis der Simulation
des Schaltens von R → N
die Auslasszeit bei einem Steuerdruck des Drucksteuerventils 20 von
6 bar mehr erhöht
als bei einem Steuerdruck des Drucksteuerventils 20 von
0 bar.
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Bei
dem Handschaltventil gemäß der Erfindung
wird der Steuerdruck des Drucksteuerventils verringert, wenn die
Viskosität
des Getriebefluids wegen einer niedrigen Temperatur des Getriebefluids hoch
ist, wodurch die Auslasszeit verkürzt wird, und andererseits
wird der Steuerdruck erhöht,
wenn die Viskosität
des Getriebefluids wegen einer hohen Temperatur des Getriebefluids
niedrig ist, wodurch die Auslasszeit erhöht wird. Dementsprechend können Schaltstöße während des
Handschaltens von R → N
und D → N
minimiert werden.