DE19748254A1 - Stepless automatic gears - Google Patents

Stepless automatic gears

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Abstract

An automatic gear drive has a belt and cone system with the spacing of the conical flanges adjusted via two hydraulic pressure chambers (36,44) connected to a hydraulic controller (26). The separate hydraulic chambers are fitted with return flow apertures controlled by sliders. The system provides for a wide range of control without requiring large hydraulic pressures. The hydraulic control unit contains electric control valves.

Description

Die Erfindung betrifft ein stufenloses Automatikgetriebe (CVT-Getriebe) mit einem Momentensensor, dem ein erster und zweiter Sensordruckraum zugeordnet ist, wobei der erste Sensordruckraum mit einem Anpreßdruckraum von Scheibensätzen des CVT-Getriebes verbunden ist, um die ein Umschlingungsmittel wie ein Schubgliederband oder eine Umschlingungskette läuft, wobei der erste Sensordruckraum einen Abfluß für ein Druckmedium aufweist, welcher von einer Steuerkante eines Kolbens einer beweglichen Kurvenscheibe des Momentensensors wahlweise geöffnet und geschlossen wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a continuously variable automatic transmission (CVT transmission) with a Torque sensor to which a first and second sensor pressure chamber is assigned, the first sensor pressure chamber with a contact pressure chamber of the disk sets CVT gearbox is connected to a belt such as a pusher belt or a loop chain runs, the first sensor pressure chamber having a drain for Has pressure medium, which is movable from a control edge of a piston Cam of the torque sensor is optionally opened and closed, according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 42 34 294 A1 ist ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe bekannt, wobei der Sensordruckraum direkt mit dem Anpreßdruckraum verbunden ist und eine Steuerkante aufweist, die einen Abfluß aus dem Sensordruckraum wahlweise öffnet oder schließt. Auf diese Weise wird mit dem Druck im Sensordruckraum gleichzeitig ein vom Drehmoment abhängiger Druck im Anpreßdruckraum eingestellt. Hierbei ergibt sich jedoch der Nachteil daß zur Drehmomentübertragung z. B. durch eine Kette bei langen Übersetzungen ein zu hoher Anpreßdruck im Anpreßdruckraum für den antriebsseitigen Scheibensatz herrscht und sich so unerwünschte Verlustleistungen durch Reibung ergeben.From DE 42 34 294 A1 a conical pulley belt transmission is known, the Sensor pressure chamber is connected directly to the contact pressure chamber and a control edge has, which either opens or closes a drain from the sensor pressure chamber. On in this way, the pressure in the sensor pressure chamber becomes a torque dependent pressure set in the contact pressure chamber. However, this has the disadvantage that for torque transmission z. B. by a chain for long translations there is high contact pressure in the contact pressure chamber for the drive-side disc set and this results in undesirable power losses due to friction.

Als Verbesserung wurde daher in der DE 195 44 644 A1 vorgeschlagen einen zweigeteilten Sensordruckraum vorzusehen, wobei ein zweiter Sensordruckraum wahlweise in Abhängigkeit von der Stellung der beweglichen Scheibe des antriebsseitigen Scheibensatzes mit dem Abfluß verbindbar ist. Durch diese Vergrößerung einer Kolbenfläche, die aus dem Druck in den Sensordruckräumen eine notwendige Anpreßkraft im Momentensensor zur Drehmomentübertragung erzeugt, kann bei gleichbleibende Anpreßkraft im Momentensensor der Druck im ersten Sensordruckraum vermindert werden, wodurch sich auch der Druck im mit dem ersten Sensordruckraum verbundenen Anpreßdruckraum der Scheibensätze verringert. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß nur zwei verschiedene Druckeinstellungen möglich sind, nämlich entweder hoher Anpreßdruck an den Scheibensätzen des CVT-Getriebes bei abgetrenntem zweiten Sensordruckraum oder niedriger Anpreßdruck an den Scheibensätzen des CVT-Getriebes bei mit dem Abfluß verbundenem zweiten Sensordruckraum. Diese Verringerung des Anpreßdruckes ist jedoch viel zu grob und ungenau. Für eine ausreichende Sicherung vor unerwünschtem Durchrutschen der Kette muß der niedrigere Anpreßdruck immer noch wesentlich höher sein, als der tatsächlich notwendige Anpreßdruck.As an improvement, DE 195 44 644 A1 therefore proposed a two-part system Provide sensor pressure space, with a second sensor pressure space optionally in Dependence on the position of the movable disc on the drive side Washer set can be connected to the drain. By enlarging one Piston area, which from the pressure in the sensor pressure chambers a necessary contact pressure generated in the torque sensor for torque transmission, can remain the same Pressure in the moment sensor, the pressure in the first sensor pressure chamber can be reduced, whereby the pressure in the first sensor pressure chamber is also connected Contact pressure space of the disc sets reduced. However, this arrangement has the disadvantage  that only two different print settings are possible, namely either higher Contact pressure on the pulley sets of the CVT gearbox with the second one disconnected Sensor pressure chamber or low contact pressure on the pulley sets of the CVT transmission with a second sensor pressure chamber connected to the drain. This reduction in Contact pressure is, however, far too coarse and inaccurate. For adequate backup before Undesired slipping of the chain must still the lower contact pressure be significantly higher than the actually required contact pressure.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes CVT-Getriebe der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die obengenannten Nachteile überwunden werden und in Abhängigkeit vom momentanen Betriebszustand ein optimaler Anpreßdruck für die Scheibensätze des CVT-Getriebes einstellbar ist.The present invention is therefore based on the object of an improved To provide CVT transmissions of the type mentioned above, the above Disadvantages are overcome and depending on the current operating state optimal contact pressure for the pulley sets of the CVT transmission is adjustable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein CVT-Getriebe der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a CVT transmission of the above. Kind of with the in Characteristics characterized claim 1 solved. Advantageous embodiments of the Invention are specified in the dependent claims.

Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß der zweite Sensordruckraum und der Abfluß des ersten Sensordruckraumes separat mit einer Regeleinheit verbunden sind.For this purpose, it is provided according to the invention that the second sensor pressure chamber and the drain of the first sensor pressure chamber are separately connected to a control unit.

Dies hat den Vorteil, daß auf diese Weise eine stufenlose Regelung des Anpreßdruckes im Anpreßdruckraum der Scheibensätze durch Regelung eines Aufstaudruckes im Abfluß und eines Druckes im zweiten Sensordruckraum durch die Regelung erzielt wird, wobei für jeden Betriebszustand des CVT-Getriebes ein optimaler Anpreßdruck im Anpreßdruckraum einstellbar ist, d. h. ein Anpreßdruck, der gerade noch ein Durchrutschen des Umschlingungsmittels verhindert aber nicht überdimensioniert ist, so daß keine unerwünschten Reibungsverluste durch zu großen Anpreßdruck entstehen. Ferner sind durch die separate Verbindung von erstem und zweitem Sensordruckraum die jeweiligen Drücke individuell an eine momentane Betriebssituation anpaßbar, so daß sich eine besonders feine und betriebsoptimierte Anpassung des Anpreßdruckes ergibt.This has the advantage that in this way a continuous control of the contact pressure in the Contact pressure area of the disc sets by regulating a back pressure in the drain and a pressure in the second sensor pressure space is achieved by the control, for each Operating condition of the CVT transmission an optimal contact pressure in the contact pressure chamber is adjustable, d. H. a contact pressure that just slips through the Belt means prevents but is not oversized, so that none undesirable friction losses due to excessive contact pressure. Furthermore are due to the separate connection of the first and second sensor pressure chambers Press individually adaptable to a current operating situation, so that one results in a particularly fine and operationally optimized adjustment of the contact pressure.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Regeleinheit eine elektrohydraulische Steuer- und Regeleinheit, welche insbesondere elektrisch betätigte Steuerventile umfaßt.In a particularly preferred embodiment, the control unit is a electro-hydraulic control and regulating unit, which in particular electrically operated Control valves includes.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen inFurther features, advantages and advantageous configurations of the invention result from the dependent claims, as well as from the following description of the invention based on the attached drawings. These show in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen CVT-Getriebes und Fig. 1 is a schematic representation of a preferred embodiment of a CVT transmission according to the invention and

Fig. 2 eine Kennlinie eines herkömmlichen Momentensensors und eines Momentensensors eines erfindungsgemäßen CVT-Getriebes. Fig. 2 is a characteristic curve of a conventional torque sensor and a torque sensor of a CVT transmission according to the invention.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen CVT-Getriebes umfaßt einen Antrieb 10, dessen Antriebsdrehmoment über eine Kupplung 12 auf einen Momentensensor 14 weitergeleitet wird. Der Momentensensor umfaßt eine erste axial bewegliche Kurvenscheibe 16 und eine zweite feste Kurvenscheibe 18, welche mit einer festen Scheibe 20 eines antriebsseitigen Scheibensatzes 22 über eine Welle 24 verbunden ist. Durch eine entsprechende Verzahnung zwischen der Kupplung 12 und der Kurvenscheibe 16 wird eine entsprechende axiale Beweglichkeit der Kurvenscheibe 16 sichergestellt. Ferner ist eine bezüglich der festen Scheibe 20 axial verstellbare Scheibe 21 vorgesehen. Über den antriebsseitigen Scheibensatzes 22 und einen nicht dargestellten abtriebsseitigen Scheibensatz läuft eine Umschlingungskette in bei CVT-Getrieben bekannter Weise.The preferred embodiment of a CVT transmission according to the invention, shown schematically in FIG. 1, comprises a drive 10 , the drive torque of which is transmitted to a torque sensor 14 via a clutch 12 . The torque sensor comprises a first axially movable cam disk 16 and a second fixed cam disk 18 , which is connected to a fixed disk 20 of a disk set 22 on the drive side via a shaft 24 . A corresponding toothing between the clutch 12 and the cam plate 16 ensures a corresponding axial mobility of the cam plate 16 . Furthermore, a disk 21 which is axially adjustable with respect to the fixed disk 20 is provided. Over the drive-side pulley set 22 and a drive-side pulley set, not shown, a chain runs in a manner known in CVT transmissions.

Eine Regeleinheit 26 stellt über eine Druckleitung 28 einen Stelldruck in einem Einstelldruckraum 30 ein und verändert dadurch in bekannter Weise die Lage der Umschlingungskette zwischen den Scheiben 20, 21 und damit ein Übersetzungsverhältnis, mit dem das Antriebsdrehmoment vom CVT-Getriebe weitergeleitet wird. Um bei großen zu übertragenden Drehmomenten und insbesondere bei hohen Übersetzungsverhältnissen von beispielsweise 2,4 ein Durchrutschen des Umschlingungsmittels zu verhindern stellt die Regeleinheit 26 ferner über eine Druckleitung 32 einen Anpreßdruck in einem Anpreßdruckraum 34 ein. Dieser Druck wirkt gleichermaßen auf die jeweils bewegliche Scheibe 21 des antriebsseitigen Scheibensatzes 22 und des abtriebsseitigen Scheibensatzes, wodurch ein Anpreßdruck dem Umschlingungsmittel an den Scheiben entsprechend erhöht wird, ohne dabei die radiale Position des Umschlingungsmittels an den Scheibensätzen 22 zu verändern.A control unit 26 adjusts a signal pressure in a set pressure chamber 30 via a pressure line 28 and thereby changes the position of the chain between the disks 20 , 21 in a known manner and thus a transmission ratio with which the drive torque is transmitted from the CVT transmission. In order to prevent the belt from slipping at high torques to be transmitted and in particular at high transmission ratios of, for example, 2.4, the control unit 26 also sets a contact pressure in a contact pressure chamber 34 via a pressure line 32 . This pressure acts equally on the respective movable pulley 21 of the drive-side pulley set 22 and the driven pulley set, as a result of which a contact pressure on the belt means on the pulleys is increased without changing the radial position of the belt means on the pulley sets 22 .

Eine Anpreßkraft der axial beweglichen Kurvenscheibe 16 des Momentensensors 14 wird über einen erste Sensordruckraum 36 hergestellt. Dieser erste Sensordruckraum 36 ist über eine Druckleitung 38 mit dem Anpreßdruckraum 34 verbunden, so daß in beiden Druckräumen 34 und 36 immer der gleiche Druck herrscht. Der erste Sensordruckraum 36 umfaßt ferner einen Abfluß 40, welcher über eine Druckleitung 42 mit der Regeleinheit 26 verbunden ist. Ein mit der axial beweglichen Kurvenscheibe 16 verbundener erster Kolben 43 umfaßt eine Regelkante 45, welche den Abfluß 40 je nach Stellung der Kurvenscheibe 16 wahlweise verschließt.A contact pressure of the axially movable cam disk 16 of the moment sensor 14 is produced via a first sensor pressure chamber 36 . This first sensor pressure chamber 36 is connected to the contact pressure chamber 34 via a pressure line 38 , so that the same pressure always prevails in both pressure chambers 34 and 36 . The first sensor pressure chamber 36 further comprises an outlet 40 which is connected to the control unit 26 via a pressure line 42 . A first piston 43 connected to the axially movable cam 16 comprises a control edge 45 , which optionally closes the drain 40 depending on the position of the cam 16 .

Am Momentensensor 14 ist ferner ein zweiter Sensordruckraum 44 angeordnet, welcher über eine Druckleitung 46 mit der Regeleinrichtung 26 verbunden ist. In dem zweiten Sensordruckraum 44 wirkt der Druck über einen zweiten Kolben 48 auf die axial bewegliche Kurvenscheibe 16.A second sensor pressure chamber 44 is also arranged on the moment sensor 14 and is connected to the control device 26 via a pressure line 46 . In the second sensor pressure chamber 44, the pressure acts on the axially movable cam disk 16 via a second piston 48 .

Durch entsprechende Ventilregelung in der Regeleinheit 26 liegt die Abflußleitung 42 sowie die Druckleitung 46 und damit der zweite Sensordruckraum 44 individuell auf null Druck oder einem wesentlich niedrigeren Druckniveau unterhalb des Anpreßdruckes. Dadurch wirkt im wesentlichen nur die Fläche des Kolbens 45 zur Erzeugen einer Anpreßkraft für die Kurvenscheibe 16. Bei abnehmendem Übersetzungsverhältnis regelt die Regeleinheit 26 beispielsweise mittels eines Ventils einen Druck in der Druckleitung 46 derart, daß der Druck in dem zweiten Sensordruckraum 44 ansteigt. Da nunmehr die wirksame Fläche für die Anpreßkrafterzeugung für die axial bewegliche Kurvenscheibe 16 durch die Fläche des zweiten Kolbens 48 vergrößert ist, kann der Druck im ersten Sensordruckraum 36 verringert werden, wodurch sich auch der Anpreßdruck im Anpreßdruckraum 34 verringert. Mit anderen Worten wird der Druck in der Druckleitung 32 von der Regeleinheit 26 verringert. Bei gleichbleibender Anpreßkraft am Momentensensor 14 kann somit der Anpreßdruck bei niedrigeren Übersetzungsverhältnissen verringert werden, wo entsprechend niedrigere Anpreßdrücke ausreichen um ein Durchrutschen des Umschlingungsmittels zu verhindern. Dies kann durch entsprechende Regelung des Druckes in der Leitung 46 und somit in dem zweiten Sensordruckraum 44 stufenlos über einen vorbestimmten Bereich erfolgen. Ferner erfolgt die Druckeinstellung im ersten und zweiten Sensordruckraum 36 und 44 unabhängig voneinander. Geometrische Anpassungen über die Kolben 43 und 48 und den Momentensensor 14 an starr vorgegebene Druckniveaus können somit entfallen und eine Anpassung erfolgt über die individuelle Regelung der Drücke in den Sensordruckräumen 36 und 44.By appropriate valve control in the control unit 26 , the drain line 42 and the pressure line 46 and thus the second sensor pressure chamber 44 are individually at zero pressure or a significantly lower pressure level below the contact pressure. As a result, essentially only the surface of the piston 45 acts to generate a contact pressure for the cam disk 16 . When the transmission ratio decreases, the control unit 26 regulates, for example by means of a valve, a pressure in the pressure line 46 in such a way that the pressure in the second sensor pressure chamber 44 increases. Since the effective area for the generation of contact pressure for the axially movable cam disk 16 is now increased by the area of the second piston 48 , the pressure in the first sensor pressure chamber 36 can be reduced, which also reduces the contact pressure in the contact pressure chamber 34 . In other words, the pressure in the pressure line 32 is reduced by the control unit 26 . With constant contact pressure at the moment sensor 14 , the contact pressure can thus be reduced at lower transmission ratios, where correspondingly lower contact pressures are sufficient to prevent the belt means from slipping. This can be done continuously by a corresponding regulation of the pressure in the line 46 and thus in the second sensor pressure chamber 44 over a predetermined range. Furthermore, the pressure setting in the first and second sensor pressure spaces 36 and 44 takes place independently of one another. Geometric adjustments via the pistons 43 and 48 and the torque sensor 14 to rigidly specified pressure levels can thus be omitted and an adjustment is made via the individual regulation of the pressures in the sensor pressure spaces 36 and 44 .

Fig. 2 veranschaulicht graphisch Kennlinien von Momentensensoren 14. Auf der horizontalen Achse ist ein Übersetzungsverhältnis und auf der vertikalen Achse ein für das entsprechende Übersetzungsverhältnis im Anpreßdruckraum 34 und damit im ersten Sensordruckraum 36 eingeregelter Anpreßdruck aufgetragen. Die Kennlinie 50 zeigt die stufenlose Verstellung des Anpreßdruckes mit sich veränderndem Übersetzungsverhältnis. Bei herkömmlichen System, wie beispielsweise den oben einleitend beschriebenen, ergibt sich dagegen gemäß der gestrichelt gezeichneten Kennlinie 52 nur eine grobe stufige Einstellmöglichkeit ohne Regelung. FIG. 2 graphically illustrates characteristics of torque sensors 14. A transmission ratio is plotted on the horizontal axis and a contact pressure regulated for the corresponding transmission ratio in the contact pressure chamber 34 and thus in the first sensor pressure chamber 36 is plotted on the vertical axis. The characteristic curve 50 shows the stepless adjustment of the contact pressure with a changing transmission ratio. In the case of conventional systems, such as those described in the introduction, however, only a coarse step setting option without control results according to the characteristic curve 52 shown in broken lines.

BezugszeichenlisteReference list

1010th

Antrieb
drive

1212th

Kupplung
clutch

1414

Momentensensor
Torque sensor

1616

axial bewegliche Kurvenscheibe
axially movable cam

1818th

zweite feste Kurvenscheibe
second fixed cam

2020th

feste Scheibe
fixed disc

2121

axial verstellbare Scheibe
axially adjustable disc

2222

antriebsseitiger Scheibensatz
disc set on the drive side

2424th

Welle
wave

2626

Regeleinheit
Control unit

2828

Druckleitung
Pressure line

3030th

Einstelldruckraum
Pressure room

3232

Druckleitung
Pressure line

3434

Anpreßdruckraum
Contact pressure area

3636

erster Sensordruckraum
first sensor pressure room

3838

Druckleitung
Pressure line

4040

Abfluß
Drain

4242

Druckleitung
Pressure line

4343

erster Kolben
first piston

4444

zweiter Sensordruckraum
second sensor pressure chamber

4545

Regelkante
Standard edge

4646

Druckleitung
Pressure line

4848

zweiter Kolben
second piston

5050

Kennlinie
curve

5252

Kennlinie
curve

Claims (3)

1. Stufenloses Automatikgetriebe (CVT-Getriebe) mit einem Momentsensor (14), dem ein erster und zweiter Sensordruckraum (36, 44) zugeordnet ist, wobei der erste Sensordruckraum (36) mit einem Anpreßdruckraum (34) von Scheibensätzen (22) des CVT-Getriebes verbunden ist, um die ein Umschlingungsmittel läuft, wobei der erste Sensordruckraum (36) einen Abfluß (40) für ein Druckmedium aufweist, welcher von einer Steuerkante (45) eines Kolbens (43) einer beweglichen Kurvenscheibe (16) des Momentensensors (14) wahlweise geöffnet und geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Sensordruckraum (44) und der Abfluß (40) des ersten Sensordruckraumes (36) separat mit einer Regeleinheit (26) verbunden sind.1. Continuously variable automatic transmission (CVT transmission) with a torque sensor ( 14 ), to which a first and second sensor pressure chamber ( 36 , 44 ) is assigned, the first sensor pressure chamber ( 36 ) with a contact pressure chamber ( 34 ) of disk sets ( 22 ) of the CVT Transmission is connected, around which a belt means runs, wherein the first sensor pressure chamber ( 36 ) has a drain ( 40 ) for a pressure medium, which flows from a control edge ( 45 ) of a piston ( 43 ) of a movable cam disc ( 16 ) of the torque sensor ( 14 ) is optionally opened and closed, characterized in that the second sensor pressure chamber ( 44 ) and the drain ( 40 ) of the first sensor pressure chamber ( 36 ) are separately connected to a control unit ( 26 ). 2. Automatikgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit (26) eine elektrohydraulische Steuer- und Regeleinheit ist.2. Automatic transmission according to claim 1, characterized in that the control unit ( 26 ) is an electro-hydraulic control and regulating unit. 3. Automatikgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit (26) elektrisch betätigte Steuerventile umfaßt.3. Automatic transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the control unit ( 26 ) comprises electrically operated control valves.
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