DE19844374A1 - Einrichtung zum Steuern eines Automatikgetriebes - Google Patents

Abstract

Die Einrichtung zum Steuern eines Automatikgetriebes, insbesondere eines CVT, das mit einem pendelnd aufgehängten Antrieb, insbesondere einem Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug mit Front-Quer-Antrieb verbunden ist, weist einen Hydromotor als Sensor und Aktuator auf, dessen Ausgangssignal eine Funktion der Größe und der Dynamik der Motormomente ist sowie ein elektronisches Steuergerät, das über elektromagnetische Stellglieder und hydraulische Ventile die Stellräume der Primär- und Sekundärscheiben des CVT ansteuert. Neben Druckregelventilen, Druckreduzierventilen und mindestens einem Notventil weist die Einrichtung eine Koppelung des Hydromotors mit dem ersten Druckreduzierventil als auch mit dem zweiten Druckreduzierventil über je eine Leitung auf, zur motormomentenmodulierten Ansteuerung der Primär- und der Sekundärscheibe des CVT, sowohl im normalen Fahrbetrieb als auch im Notfahrbetrieb.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern eines Automatikgetriebes, insbesondere eines CVT, das mit einem pendelnd aufgehängten Antrieb, insbeson­ dere einem Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug mit Front-Quer-Antrieb, verbunden ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein CVT ist ein Getriebe mit einem Variator zur stu­ fenlosen Einstellung der Übersetzung. Eine bekannte Ausfüh­ rung ist beispielsweise ein Umschlingungsvariator mit einem ersten Kegelscheibenpaar auf einer Antriebswelle und mit einem zweiten Kegelscheibenpaar auf einer Abtriebswelle, wobei jedes Kegelscheibenpaar aus einer in axialer Richtung feststehenden ersten Scheibe und einer in axialer Richtung verschiebbaren zweiten Kegelscheibe (Primärscheiben bzw. Sekundärscheiben) besteht. Zwischen den Kegelscheibenpaaren läuft ein Umschlingungsorgan, z. B. ein Schubgliederband. Die Verstellung der Primärscheibe bzw. Sekundärscheibe er­ folgt durch ein Druckmedium mit Hilfe eines elektronischen Steuergerätes, welches über elektromagnetische Stellglieder und hydraulische Ventile das Druckniveau der Stellräume von Primärscheibe und Sekundärscheibe ansteuert.

Aus der DE-OS 42 34 103 ist eine Einrichtung zum Steu­ ern des Druckes der Primärscheibe bekannt. Die Einrichtung umfasst ein elektromagnetisch gesteuertes Primärventil und ein hydraulisches Sekundärventil. Das Primärventil wird von einem elektronischen Steuergerät angesteuert. Wird die Lei­ tung vom elektronischen Steuergerät zum Primärventil unter­ brochen, so geht die Einrichtung in einen Notfahrbetrieb über. Hierbei wird das Druckniveau der Primärscheibe durch das Sekundärventil bestimmt. Die Stellung des Sekundärven­ tils wiederum wird über eine mechanische Kupplung von der Primärscheibe bestimmt. Diese bekannte Einrichtung hat den Nachteil, dass sie einen vollständigen Ausfall des elektro­ nischen Steuergeräts nicht abdeckt.

In der Patentanmeldung P 44 36 506.3 der Anmelderin wurde eine Einrichtung zum Steuern eines von einer An­ triebseinheit angetriebenen CVT vorgeschlagen, bei der ein elektronisches Steuergerät über elektromagnetische Stell­ glieder und hydraulische Ventile das Druckniveau der insbe­ sondere dynamisch nicht ausgeglichenen Stellräume von Pri­ mär- und Sekundärscheibe bestimmt und bei der bei einem Ausfall des elektronischen Steuergerätes eine Notfahrein­ richtung aktiviert wird, die zwei Druckregelventile, zwei Druckreduzierventile und mindestens ein Notventil aufweist, wobei ein Primärventil und ein Sekundärventil ein konstan­ tes, statisches Druckverhältnis bzw. Kraftverhältnis zwi­ schen Primärscheibe und Sekundärscheibe bei konstantem, statischen Druckniveau einstellt. Über den Betrag dieses Kraftverhältnisses und der dynamischen Kräfte an den Schei­ ben lässt sich dabei festlegen, wie gross die Überset­ zungsänderung des CVT vom Normalbetrieb zum Notfahrbetrieb ist. Unter Notfahrbetrieb ist dabei derjenige Zustand eines CVT zu verstehen, bei dem keine Drehzahlregelung und keine Anpressdruckregelung der Sekundärscheibe erfolgt.

Bei dieser bekannten Einrichtung variiert die Überset­ zung des CVT in Abhängigkeit von dem abgegebenen Moment einer Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschi­ ne, wobei die variable Übersetzungsänderung im Notfahrbe­ trieb ein sicheres Anfahren am Berg und eine verbesserte Fahrbarkeit mit hoher Endgeschwindigkeit ermöglicht. Als Eingangssignal wird z. B. das Signal einer Laststellung der Antriebseinheit (Drosselklappenstellung im Falle einer Brennkraftmaschine), die Drehzahl der Getriebeeingangswel­ le, die Drehzahl der Abtriebswelle bzw. die Temperatur ei­ nes Druckmediums verwendet. Ein elektronisches Steuergerät bestimmt aus dem Eingangssignal einen Betriebspunkt und stellt den dazugehörigen Drehzahlwert der Getriebeeingangs­ welle oder die Übersetzung des CVT ein. Tritt ein Fehler auf, so geht das CVT in den Notfahrbetrieb über, bei dem keine Drehzahlregelung und keine Anpressdruckregelung der Sekundärscheibe mehr erfolgt.

Im Notfahrbetrieb fördert eine Pumpe Druckmedium zu einem ersten und zu einem zweiten Druckreduzierventil, die mit einem ersten bzw. zweiten elektromagnetischen Druckre­ gelventil verbunden sind. Die beiden elektromagnetischen Druckregelventile sind wiederum mit einem ersten und einem zweiten Notventil verbunden, wobei letztere mit einem Pri­ märventil und einem Sekundärventil verbunden sind, die über entsprechende Leitungen direkt mit der Pumpe verbunden sind. Das Primärventil bestimmt das Druckniveau des Stell­ raumes der Primärscheibe und das Sekundärventil bestimmt das Druckniveau des Verstellraums der Sekundärscheibe. Die Schaltstellungen der beiden Notventile werden durch das erste elektromagnetische Druckregelventil bestimmt.

Diese bekannte Einrichtung ermöglicht einen Notfahrbe­ trieb mit weitem Übersetzungsbereich, führt jedoch in wei­ ten Betriebsbereichen zu einem überhöhten Anpressdruck für die entsprechenden Scheiben.

Aus der EP-A 584 457 ist eine Einrichtung zur geregel­ ten Zu- und Abkopplung der Fahrkupplung im Getriebe einer aus einem Motor und einem elektrohydraulisch betätigbaren Automatikgetriebe bestehenden Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei zur Ermittlung der Verspan­ nung zwischen der Antriebseinrichtung und der Karosserie die Verlagungsstrecke der Antriebseinrichtung gegenüber der Karosserie gemessen und einer Getriebesteuerungseinrichtung zugeleitet wird, welche den Steuerdruck in der Fahrkupp­ lung, des Getriebes bei bestimmten Fahrsituationen derart einstellt, dass die Fahrkupplung zu schleifen beginnt. An­ stelle der Verlagerungsstrecke der Antriebseinrichtung kann zur Steuerung der Fahrkupplung das Abtriebsdrehmoment des Getriebes oder die Information der Stützkraft in den Stütz­ lagern der Antriebseinrichtung verwendet werden. Das Ge­ triebe ist als elektrohydraulisch steuerbares Automatikge­ triebe ausgebildet, das über eine elektrohydraulische Steuerungseinrichtung betätigbar ist, welche ihre Steue­ rungsbefehle von der Getriebesteuerungseinrichtung erhält sowie von einem Sensor zur Messung der Kraft in den Stütz­ lagern für die Antriebseinrichtung. Mit dieser bekannten Einrichtung lässt sich ausschliesslich eine Fahrkupplung, z. B. zur Verminderung des Standschüttelns beim Stillstand des Fahrzeugs, bei eingelegtem Gang und bei gebremsten An­ triebsrädern zu- bzw. abkoppeln.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung für die elektrohydraulische oder auch nur hydraulische Steuerung eines automatischen Getriebes, insbesondere eines CVT, zu schaffen unter Verwendung eines motormomentäquivalenten Eingangssignals, wobei diese Steuerung nicht nur für den Notfahrbetrieb, sondern auch für den regulären Getriebe­ fahrbetrieb einsetzbar ist.

Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkma­ le; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprü­ chen beschrieben.

Die Drehmomentenerfassung am Verbrennungsmotor mit Pendelaufhängung und Drehmomentenstütze erfolgt mittels Kraft- oder Wegmessung, wobei das motormomentäquivalente Signal über einen als Linearmotor oder Drehmotor ausgebil­ deten Hydromotor, der vorzugsweise an der Drehmomentenstüt­ ze vorgesehen ist, aufgenommen und in ein hydraulisches Ausgangssignal umgewandelt wird, welches dann dem Getriebe­ steuergerät zugeführt wird. Damit erhält man eine hydrauli­ sche Signalübertragung an die hydraulische Getriebesteue­ rung und einen robusten Systemaufbau ohne elektrische oder elektronische Komponenten sowie eine Systemunabhängigkeit von der Motorsteuerung. In Verbindung mit der bekannten Notfahreinrichtung ist durch Einbindung des hydraulischen Drehmomentsignal in die Getriebehydraulik die Notlauffähig­ keit verbessert. Durch das konstante, statische Druckver­ hältnis zwischen Primärscheibe und Sekundärscheibe des CVT bei variablem Druckniveau wird ein weiter Übersetzungsbe­ reich im Notfahrbetrieb bei Ansteuerung über ein oder auch zwei Notventile weiterhin gewährleistet. Die hydraulisch konstant eingestellte, statische Kraft an der Sekundär­ scheibe ist auf die Übertragungsfähigkeit des Variators ausgelegt, die Summe aus der statischen Kraft und dem mo­ tormomentäquivalenten Ausgangssignal des Hydromotors muß das Motormoment sicher auf die Sekundärscheibe übertragen, ohne daß hierbei Schlupf auftritt. Die motormomentabhängige Anpressung der Variatorscheiben im Notfahrbetrieb führt zu einer Reduzierung der Überanpassung in weiten Betriebsbe­ reichen durch antriebsmomentenmodulierte Druckregelventile.

Das motormomentäquivalente Signal als Eingangsgrösse der Getriebehydraulik kann auch zur Modulation weiterer kraft führender Bauteile wie Anfahrkupplung, Reversierkupp­ lung und Wandlerüberbrückungskupplung verwendet werden.

Um die hydraulische Motormomentmodulation auch im re­ gulären Getriebefahrbetrieb zu ermöglichen, sind beide Druckreduzierventile mit dem Hydromotor verbunden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der zwei vorteilhafte Ausführungsbei­ spiele dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Hydraulikschema einer erfindungsgemässen Steuereinrichtung für ein CVT mit motormo­ mentmodulierten Druckregelventilen und einem Notventil und

Fig. 2 ein Hydraulikschema einer Steuereinrichtung für ein CVT mit motormomentmodulierten Druckregelventilen und zwei Notventilen.

In bekannter Weise besteht das nicht im einzelnen dar­ gestellte CVT, das mit einer pendelnd aufgehängten Brenn­ kraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit Front-Quer-Antrieb verbunden ist, aus einem hydrodynamischen Wandler mit Über­ brückungskupplung, einem Wendesatz, einem ersten Kegel­ scheibenpaar, einem zweiten Kegelscheibenpaar, einem Um­ schlingungsorgan und einem hydraulischen Steuergerät. Die mit der Brennkraftmaschine verbundene Antriebswelle treibt den hydrodynamischen Wandler an, der in herkömmlicher Weise ein Pumpenrad, ein Turbinenrad und ein Leitrad aufweist. Eine Getriebeeingangswelle treibt einen Wendesatz an, über den die Drehzahl der Getriebeeingangswelle direkt auf das erste Kegelscheibenpaar übertragen wird, sofern nicht eine Drehrichtungsumkehr für Rückwärtsfahrt erfolgt.

Mit S1 ist in den Figuren schematisch die Primärschei­ be und mit S2 schematisch die Sekundärscheibe eines Kegel­ scheibenpaars bezeichnet. Aufgrund der axialen Verschieb­ barkeit von Primärscheibe bzw. Sekundärscheibe ändert sich der Laufradius des nur schematisch gestrichelt angedeuteten Umschlingungsorgans, wodurch sich die Drehzahl der Getrie­ bewelle bzw. die Übersetzung des CVT ändert.

Das CVT wird von einem nicht dargestellten elektroni­ schen Steuergerät mittels elektromagnetischer Stellglieder und hydraulischer Ventile gesteuert. Über diese Stellglie­ der werden die Kupplungen und Bremsen bzw. deren Druckver­ lauf gesteuert.

Fig. 1 zeigt ein Hydraulikschema mit zwei Notventilen. Eine von der Antriebseinheit oder vom Pumpenrad angetriebe­ ne Pumpe 22 fördert aus einem Schmiermittelsumpf 20 über ein Filter 21 Druckmedium in eine Leitung 23. Die Lei­ tung 23 hat eine Abzweigung 23A zu einem ersten Druckredu­ zierventil 24 und eine Abzweigung 23B zu einem zweiten Druckreduzierventil 25. Desweiteren zweigt aus der Lei­ tung 23 eine Leitung 23C ab, die mit Abzweigungen 23D zu einem Primärventil 38, einer Abzweigung 23E zu einem Ver­ stellraum 42 einer Sekundärscheibe S2 und einer Abzwei­ gung 23F zu einem Sekundärventil 39 versehen ist.

An eine Leitung 26 ist ein erstes elektromagnetisches Druckregelventil 27 und ein zweites elektromagnetisches Druckregelventil 28 angeschlossen. Über die beiden Druckre­ gelventile 27 und 28 lässt sich der Druck in den Leitun­ gen 29 und 33 einstellen.

Ein erstes Notventil 30 und ein zweites Notventil 31 sind mit der Leitung 29 bzw. deren Abzweigungen 29A und 29B verbunden. Das erste Druckregelventil 27 wirkt über die Abzweigung 29A auf das erste Notventil 30 ein und über die Leitung 29 auf das zweite Notventil 31. Die beiden Notven­ tile 30 und 31 besitzen eine erste Stellung A und eine zweite Stellung B. Das erste Notventil 30 ist über Leitun­ gen 34 und 35 mit dem Primärventil 38 verbunden, das als Druckreduzierventil ausgebildet ist. Das zweite Notven­ til 31 ist über Leitungen 36 und 37 mit dem Sekundärven­ til 39 verbunden, das als Druckbegrenzungsventil für die Sekundärseite (Leitung 23 bzw. 23A bis 23F) ausgestaltet ist. Das Primärventil 38 stellt über die Leitung 43 das Druckniveau des Verstellraumes 41 der Primärscheibe S1 ein.

Mit 51 ist ein Hydromotor bezeichnet, der als hydrau­ lischer Linearmotor oder hydraulischer Drehmotor ausgestal­ tet sein kann und der über eine Leitung 50B mit dem ersten Druckreduzierventil 24 und über eine Leitung 50A mit dem zweiten Druckreduzierventil 25 verbunden ist. Der Hydromo­ tor 21 wird nun mit der motormomentäquivalenten Stützkraft oder dem motormomentäquivalenten Verlagerungsweg des An­ triebs an der Drehmomentenstütze der Motoraufhängung beauf­ schlagt, wodurch die beiden Druckreduzierventile 24 und 25 mit dem Motormoment moduliert werden. Dadurch, dass sowohl das Druckreduzierventil 25 über die Leitung 50A als auch das Druckreduzierventil 24 über die Leitung 50B mit dem Hydromotor 51 verbunden sind und daher entsprechend dem Motormoment moduliert werden, wird diese Motormomentenmodu­ lation auch für den regulären Getriebefahrbetrieb ermög­ licht. Über die Druckregler 27 und 28 werden die Primär­ scheibe S1 und die Sekundärscheibe 52 des CVT in bekannter Weise zur Übersetzungs- und Anpressregelung angesteuert.

Über weitere nicht dargestellte Druckregler, die par­ allel zu den Druckreglern 27 und 28 für die Übersetzungs­ verstellung und die Anpressregelung vorgesehen werden, kön­ nen weitere kraftführende Bauteile, wie die Anfahrkupplung, die Reversierkupplung und die Wandlerüberbrückungskupplung ebenfalls motormomentenmoduliert angesteuert werden, z. B. über die Leitung 40.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemässen Einrichtung mit antriebsmomentenmodulierten Druck­ regelventilen für die Variatoransteuerung, wobei der Not­ laufbetrieb nur über ein Notventil 30 erfolgt. Auch hier ist mit 51 ein Hydromotor bezeichnet, der wiederum als hy­ draulischer Linearmotor oder hydraulischer Drehmotor ausge­ führt sein kann. Der Hydromotor 51 ist wieder über die Lei­ tung 50A mit dem zweiten Druckreduzierventil 25 verbunden und über die Leitung 50B mit dem ersten Druckreduzierven­ til 24. Der Notfahrbetrieb des Notventils 30 ist durch die Stellung A bezeichnet. Das Sekundärventil 39 für die Sekun­ därscheibe S2 ist hierbei als Druckregelventil ausgeführt. Mit 40 ist eine Leitung für weitere mit dem Pumpendruck beaufschlagte Verbraucher bezeichnet, mit 34A die Verbin­ dungsleitung zwischen der Ausgangsleitung 34 des Notven­ tils 30 und dem Primärventil 38 und mit 34B die Verbin­ dungsleitung zwischen der Leitung 34 und dem Sekundärven­ til 39.

Auch hierbei werden die Druckreduzierventile 24 und 25 durch den Hydromotor 51 mit den Motormomenten moduliert.

Die Unterschiede in den beiden Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 liegen im wesentlichen darin, dass bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform das zweite Notventil entfällt und das Sekundärventil 39 als Druckregelventil ausgestaltet ist; unverändert ist die Einstellung einer konstanten statischen Kraft an der Sekundärscheibe im Not­ fahrbetrieb.

Bei beiden Ausführungsformen erhält man also durch Anlegen des drehmomentabhängigen Signals an den Hydromotor die Einstellung eines variablen Druckniveaus bei vorgegebe­ nem konstanten, statischen Druckverhältnis von Primär- zur Sekundärscheibe.

Im Notfahrbetrieb steht das antriebsmomentäquivalente Signal uneingeschränkt zur Verfügung, d. h. auch bei voll­ ständigem Ausfall der elektronischen Steuerung. Die hydrau­ lische Signalübertragung an die hydraulische Getriebesteue­ rung über die beiden Druckreduzierventile führt zu einem robusten Systemaufbau, wobei als Eingangsgrösse das motor­ momentäquivalente Signal für Modulation von Kupplung und Variator verwendet wird. Das System ist unabhängig von der Motorsteuerung; die Notlauffähigkeit durch Einbindung des hydraulischen Drehmomentensignals in die Getriebehydraulik ist in Verbindung mit der vorgesehenen Notfahreinrichtung mit einem oder zwei Notventilen gewährleistet, mit zugleich weitem Übersetzungsbereich, durch konstantes, statisches Druckverhältnis zwischen Primär- und Sekundärscheibe des Variators; der motormomentenabhängige Anpressdruck im Va­ riator während des Notlaufbetriebes zur Reduzierung der Überanpressung wird durch die antriebsmomentenmodulierten Druckregelventile gewährleistet.

Bezugszeichenliste

20

Schmiermittelsumpf

21

Filter

22

Pumpe

23

Leitung

23

A Leitung

23

B Leitung

23

C Leitung

23

D Leitung

23

E Leitung

23

F Leitung

24

erstes Druckreduzierventil

25

zweites Druckreduzierventil

26

Leitung

27

erstes elektromagnetisches Druckregelventil

28

zweites elektromagnetisches Druckregelventil

29

Leitung

29

A Leitung

29

B Leitung

30

erstes Notventil

31

zweites Notventil

32

Leitung

32

A Leitung

33

Leitung

34

Leitung

34

A Leitung

34

B Leitung

35

Leitung

36

Leitung

37

Leitung

38

Primärventil

39

Sekundärventil

40

Leitung

41

Verstellraum Primärscheibe

42

Verstellraum Sekundärscheibe

43

Leitung

50

A Leitung

50

B Leitung

51

Hydromotor
S1 Primärscheibe
S2 Sekundärscheibe

Claims (6)

1. Einrichtung zum Steuern eines Automatikgetriebes, insbesondere eines CVT, das mit einem pendelnd aufgehängten Antrieb, insbesondere einem Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug mit Front-Quer-Antrieb, verbunden ist, wobei dem Antrieb eine Drehmomentenstütze zugeordnet ist, die mit einer Sensor-/Aktuatoreinheit versehen ist, dessen Aus­ gangssignal eine Funktion der Grösse und der Dynamik der Motormomente ist und wobei das Getriebe ein elektrohydrau­ lisches Steuergerät aufweist, das über elektromagnetische Stellglieder und hydraulische Ventile die Stellräume der Primär- und Sekundärscheiben des CVT ansteuert sowie eine Notlaufeinrichtung aufweist, die zwei Druckregelventile, zwei Druckreduzierventile und mindestens ein Notventil auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen Hydromotor (51) aufweist, der mit der motormomentäquivalenten Stützkraft oder dem motormoment­ äquivalenten Verlagerungsweg des Antriebs an der Drehmomen­ tenstütze beaufschlagt wird und daraus ein hydraulisches Ausgangssignal erzeugt, und dass der Hydromotor (51) sowohl mit dem ersten Druckreduzierventil (24) als auch mit dem zweiten Druckreduzierventil (25) über je eine Leitung 50B bzw. 50A hydraulisch verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass ein zusätzliches Druckre­ gelventil, das parallel zu den Druckregelventilen (27) und (28) für die Übersetzungsverstellung und den Anpress­ druck der Primär- und Sekundärscheiben (S1, S2) angeordnet ist, mit der Anfahrkupplung verbunden ist und diese motor­ momentenmoduliert ansteuert.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass ein zusätzliches Druckre­ gelventil, das parallel zu den Druckregelventilen (27) und (28) für die Übersetzungsverstellung und den Anpress­ druck der Primär- und Sekundärscheiben (S1, S2) angeordnet ist, mit der Reversierkupplung verbunden ist und diese mo­ tormomentenmoduliert ansteuert.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass ein zusätzliches Druckre­ gelventil, das parallel zu den Druckregelventilen (27) und (28) für die Übersetzungsverstellung und den Anpress­ druck der Primär- und Sekundärscheiben (S1, S2) angeordnet ist, mit der Wandlerüberbrückungskupplung verbunden ist und diese motormomentenmoduliert ansteuert.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydromotor (51) ein Linearmotor ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydromotor (51) ein Drehmotor ist.