DE19522674A1 - Hydrauliksteuerung für eine Änderung des Hydrauliköldrucks in der hydraulischen Kegelscheibenaxialverstellung eines stufenlosen Umschlingungsgetriebes zur Variation der Klemmkraft - Google Patents

Hydrauliksteuerung für eine Änderung des Hydrauliköldrucks in der hydraulischen Kegelscheibenaxialverstellung eines stufenlosen Umschlingungsgetriebes zur Variation der Klemmkraft

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Hydrauliksteuerung nach dem Oberbe­ griff des Hauptanspruchs aus.
In der EP 0 451 887 A1 wird eine Hydrauliksteuerung für ein elektronisch gesteuertes, kontinuierlich variables Getriebe (continuously variable transmission: CVT) beschrieben. Das CVT- Getriebe, das vorzugsweise in Kraftwagen verwendet wird, weist u. a. eine elektronische Steuerung auf, die den Hydrauliköldruck im sekundärseitigen Kolbenraum regelt, um während des Normal­ fahrbetriebs die Klemmkraft so einzustellen, daß ein günstiger Getriebewirkungsgrad erzielt wird. Die Steuerung benötigt zur Regelung des Sekundäröldrucks den jeweils aktuellen Druckwert im Bereich des sekundärseitigen Kolbenraums. Dazu ist dort ein Drucksensor angeordnet. Entsprechend dem gemessenen Istdruck wird der Solldruck über ein direktgesteuertes Ventil einge­ stellt.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Hydraulikschaltung umfaßt u. a. ein Druck­ stufenventil zur Regelung des Sekundäröldrucks, das von einem elektrisch betätigten Stromregelventil gesteuert wird. Die Be­ stromung der elektrischen Betätigung des Stromregelventils er­ folgt durch eine Steuereinheit, die über einen Drucksensor den Steueröldruck der zu dem Druckstufenventil führenden Steuerlei­ tung erfaßt. Die Steuereinheit beinhaltet u. a. neben einer Sen­ sorsignalauswertung und einem elektronischen Druckregler ein Multiplizierteil, dessen Multiplikator das Verhältnis zwischen der steueröldruckseitigen und der sekundäröldruckseitigen Druckangriffsfläche des Druckstufenventilschiebers darstellt. Da sich die an den Druckstufenventilschieber anliegenden Hydraulik­ öldrücke umgekehrt proportional zu den beiden Druckangriffsflä­ chen verhalten, kann aus dem jeweiligen Steueröldruck der Sekun­ däröldruck errechnet werden. Entsprechend dem errechneten Sekun­ däröldruck wird das Stromregelventil bestromt.
Aufgrund der Erfindung ist es nicht mehr notwendig, den Druck­ sensor an oder in einer mit dem hohen Sekundäröldruck beauf­ schlagten Arbeitsleitung oder dem sekundärseitigen Kolbenraum anzuschließen. Vielmehr wird nur noch ein Drucksensor gebraucht, der für den niedrigeren Steueröldruck ausgelegt ist. Es kann da­ mit ein einfacher und kostengünstiger Sensor eingesetzt werden, der ohne eigene Ölvorlage auskommt.
Ferner kann der den Steueröldruck erfassende Sensor auch fernab der entsprechenden Steuerleitung installiert werden, z. B. direkt in die Steuereinheit.
Des weiteren wird die Charakteristik der Regelstrecke für den in der Steuereinheit untergebrachten elektronischen Druckregler günstiger, da zumindest zwei dynamische Elemente wegfallen. Diese sind beispielsweise zum einen die Schieberdynamik eines direktgesteuerten Druckbegrenzungsventils und zum anderen die Elastizität des sekundärseitigen Kolbenraums einschließlich der dazugehörenden Arbeitsleitungsabschnitte.
Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist neben dem Stand der Technik in den Zeichnungen schematisch in Form von Hydraulik­ schaltplänen dargestellt und in der nachfolgenden Figurenbe­ schreibung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Hydraulikschaltplan mit einem Drucksensor in der Sekundärleitung und
Fig. 2 einen Hydraulikschaltplan mit einem Drucksensor in einer mit Steueröldruck beaufschlagten Steuer­ leitung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt einen, dem Stand der Technik entsprechenden Aus­ schnitt aus einem Hydraulikschaltplan zur Steuerung des Hydrau­ liköldrucks des abtriebsseitigen Druckzylinders eines stufenlos übersetzenden Umschlingungsgetriebes. Das bekannte Umschlin­ gungsgetriebe (10) umfaßt zwei Kegelscheibenpaare zwischen denen ein Übertragungsmittel (14), beispielsweise ein Schubglieder­ band, eine Kette, ein Keilriemen oder dergleichen, angeordnet ist. Beide Kegelscheibenpaare bestehen jeweils aus zwei Kegel­ scheiben (11, 12; 15, 16), die hydraulisch gegeneinander ver­ spannbar ausgebildet sind. Die dazu notwendigen Kolben- und Zy­ linderteile sind vorzugsweise zumindest in einem Teil der Kegel­ scheiben integriert. Die von diesen Teilen eingeschlossenen Kol­ benräume sind auf der Primärseite der Kolbenraum (13) und auf der Sekundärseite der Kolbenraum (17). Sie werden entsprechend der eingestellten Übersetzung mit dem jeweiligen Arbeitsdruck beaufschlagt.
Zum Aufbringen der notwendigen Klemmkraft an dem sekundärseiti­ gen Scheibenpaar (15, 16) wird eine in Fig. 1 dargestellte, zum Teil bekannte Hydraulikschaltung verwendet. Eine Pumpe (20) ver­ sorgt zum einen über eine Arbeitsleitung (103) und eine davon abzweigende Sekundärleitung (102) direkt den sekundärseitigen Kolbenraum (17). Zum anderen fördert sie Hydrauliköl über die Leitung (103) und die beiden Druckbegrenzungsventile (30) und (40) sowie die sie verbindenden Arbeitsleitungen (104) und (106) in eine weiterführende Arbeitsleitung (107). An letztere können nachgeschaltete, weitere hydraulische Baugruppen angeschlossen sein.
Das Druckbegrenzungsventil (30) ist ein Druckstufenventil mit zwei Steueranschlüssen (31) und (32). Es hat einen Schieber oder dergleichen mit zwei verschieden großen Flächen für die Steuer­ druckbeaufschlagung. Dabei ist die wirksame Fläche im Bereich des Steueranschlusses (32) größer als die wirksame Fläche im Be­ reich des Steueranschlusses (31).
Das Druckstufenventil (30) begrenzt seinen Eingangsdruck propor­ tional zu einem am Steueranschluß (32) anliegenden Steueröl­ druck. Den Steueröldruck liefert ein kontinuierlich arbeitendes Stromregelventil (50). Dieses Ventil ist beispielsweise ein 3/3- Proportionalwegeventil, dessen Schieber zwischen einer Rück­ stellfeder (51) und einer elektrischen Betätigung (52) einge­ spannt ist.
Der Hub des Stromregelventils (50) wird von einer elektronischen Steuerung (85) vorgegeben. Dazu erhält die Steuerung (85) über eine elektrische Signalleitung (86) von einem an der Sekundär­ leitung (102) angeschlossenen Drucksensor (80) Signale, die ein Maß für den Sekundäröldruck darstellen. Die Steuerung generiert mit Hilfe der empfangenen Drucksensorsignale eine entsprechende Bestromung der elektrischen Betätigung (52).
Das Stromregelventil (50) verbindet im unbestromten Zustand un­ gedrosselt die Arbeitsleitung (104) mit der Steuerleitung (55). Letztere teilt sich in die zum Druckstufenventil (30) führende Steuerleitung (34) und eine Steuerleitung (53) auf. Die Steuer­ leitung (53) ist am Stromregelventil (50) neben der elektrischen Betätigung (52) angeschlossen, so daß ihr Steueröldruck der Rückstellfeder (51) entgegenwirkt.
An die Steuerleitung (34) ist ggf. ein Hydraulikspeicher (60) angeschlossen. Er kann u. a. als Federspeicher ausgeführt sein.
Zum Erzeugen der erforderlichen Klemmkraft an dem primärseitigen Scheibenpaar (11, 12) wird eine übliche, in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellte Hydraulikschaltung verwendet. Sie ist u. a. zwischen dem Arbeitsleitungsabschnitt (111) und der Primärlei­ tung (101) geschaltet.
Bei dem Betrieb des Getriebes befindet sich der Schieber des Druckstufenventils (30) im Gleichgewicht. Auf der einen Seite wirkt der Pumpendruck über die Steuerleitung (33) auf die klei­ nere Schieberfläche in Öffnungsrichtung. An der anderen Seite steht über die Steuerleitung (34) der Steueröldruck in Schließ­ richtung an der größeren Schieberfläche an. Hierbei wird die Höchstgrenze des Steueröldrucks durch das Druckbegrenzungsven­ til (40) vorgegeben. Die unter der Höchstgrenze liegenden Vor­ steuerdrücke werden durch das Stromregelventil (50) bestimmt. Bei niedrigem Sekundäröldruck, gemessen vom Drucksensor (80), wird die elektrische Betätigung (52) nicht oder minimal be­ stromt. In dieser Phase entspricht der Hydrauliköldruck in der Arbeitsleitung (104) dem Steueröldruck. Während der Offenstel­ lung des Stromregelventils (50) wird der Hydraulikspeicher (60) geladen.
Bei höherem Druck in den Arbeitsleitungen (102-104) drosselt zum einen der Steueröldruck über die Steuerleitungen (55) und (53) und zum anderen die höhere Bestromung der elektrischen Betäti­ gung (52) das Stromregelventil (50).
In Fig. 2 ist eine Hydrauliksteuerung dargestellt, bei der nicht der Sekundäröldruck, sondern der Steueröldruck gemessen wird. Dazu ist ein Drucksensor (90) über eine Fühlerleitung (91) an der Steuerleitung (34) angeschlossen. Da das Druckstufenven­ til (30) den Sekundäröldruck immer proportional zum Steueröl­ druck regelt, kann aus dem Steueröldruck durch eine Multiplika­ tion mit einem bestimmten Faktor der Sekundäröldruck berechnet werden. Der Faktor entspricht hier dem Verhältnis der beiden Druckangriffsflächen am Schieber des Druckstufenventils (30), wobei das Verhältnis der Quotient von großer Fläche bei dem Steueranschluß (32) zur kleinen Fläche am Steueranschluß (31) ist.
Das von dem Drucksensor (90) gelieferte Signal wird einer Steuereinheit (95) über eine elektrische Signalleitung (96) zu­ geführt, um dort aufbereitet und mit dem entsprechenden Faktor multipliziert für die Bestromung der elektrischen Betäti­ gung (52) verwendet zu werden.
Auf diese Weise kann ein Drucksensor (90) eingesetzt werden, der anstatt für einen hohen Sekundäröldruck nur für einen niedrigen Steueröldruck ausgelegt zu sein braucht. Die Steuereinheit (90) muß gegenüber der Steuereinheit (80) aus Fig. 1 nur geringfügig geändert bzw. eingestellt werden, da derartige Steuereinheiten in der Regel über einstellbare, multiplikative Ausgangssignal­ verstärkungen verfügen.
Unabhängig hiervon kann die elektrische Ventilbetätigung auch durch ein hydraulisches Vorsteuerventil oder andere gleichwir­ kende Mittel ersetzt werden.

Claims (4)

1. Hydrauliksteuerung für eine Änderung des Hydrauliköldrucks in der hydraulischen Kegelscheibenaxialverstellung eines stufen­ losen Umschlingungsgetriebes zur Variation der Klemmkraft, bei der in einer offenen Hydraulikschaltung eine Pumpe zumindest den Kolbenraum der sekundären Axialverstellung mit Hydrauliköl ver­ sorgt, wobei der Hydrauliköldruck für den sekundären Kolbenraum über einzelne Ventile zur Öldruckbegrenzung gesteuert wird, von denen zumindest ein Ventil zur Ansteuerung eines den Sekundäröl­ druck begrenzenden Druckstufenventils elektrisch in Abhängigkeit von dem Signal eines Drucksensors betätigt wird, dadurch gekenn­ zeichnet,
  • - daß der Drucksensor (90) an der Steuerdruckleitung (34) des Druckstufenventils (30) angeschlossen ist und
  • - daß zwischen dem Drucksensor (90) und der elektrischen Betäti­ gung (52) des den Steueröldruck einstellenden Ventils (50) eine Steuereinheit mit Multiplizierteil (95) angeordnet ist, wobei die Steuereinheit (95) das Drucksensorsignal zur Erzeugung der erforderlichen Bestromung der elektrischen Betätigung (52) auf­ bereitet.
2. Hydrauliksteuerung gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Multiplikator des Multiplizierteils ein Quotient ist, dessen Dividend die steueröldruckseitige Druckangriffsflä­ che des Schiebers des Druckstufenventils (30) darstellt, während der Divisor die entsprechende sekundäröldruckseitige Druckan­ griffsfläche ist.
3. Hydrauliksteuerung gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß an die Steuerleitung (34) parallel zum Drucksensor (90) ein Hydraulikspeicher (60) angeordnet ist.
4. Hydrauliksteuerung gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Druckstufenventil (30) ein Druckbegrenzungsven­ til (40) nachgeschaltet ist.
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