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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine 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, nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein CVT ist ein Getriebe mit einem
Variator zur stufenlosen Einstellung der Übersetzung. Eine bekannte Ausführung 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
erfolgt durch ein Druckmedium mit Hilfe eines elektronischen Steuergerätes, welches über elektromagnetische
Stellglieder und hydraulische Ventile das Druckniveau der Stellräume von
Primärscheibe
und Sekundärscheibe
ansteuert.
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Aus der
DE 42 34 103 A1 ist eine
Einrichtung zum Steuern 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 Leitung vom
elektronischen Steuergerät
zum Primärventil
unterbrochen, so geht die Einrichtung in einen Notfahrbetrieb über. Hierbei
wird das Druckniveau der Primärscheibe
durch das Sekundärventil
bestimmt. Die Stellung des Sekundärventils wiederum wird über eine
mechanische Kupplung von der Primärscheibe bestimmt. Diese bekannte
Einrichtung hat den Nachteil, dass sie einen vollständigen Ausfall
des elektronischen Steuergeräts
nicht abdeckt.
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In der
DE 44 36 506 A1 der Anmelderin wurde eine
Einrichtung zum Steuern eines von einer Antriebseinheit angetriebenen
CVT vorgeschlagen, bei der ein elektronisches Steuergerät über elektromagnetische
Stellglieder und hydraulische Ventile das Druckniveau der insbesondere
dynamisch nicht ausgeglichenen Stellräume von Primär- und Sekundärscheibe
bestimmt und bei der bei einem Ausfall des elektronischen Steuergerätes eine
Notfahreinrichtung aktiviert wird, die zwei Druckregelventile, zwei Druckreduzierventile
und mindestens ein Notventil aufweist, wobei ein Primärventil
und ein Sekundärventil
ein konstantes, statisches Druckverhältnis bzw. Kraftverhältnis zwischen
Primärscheibe
und Sekundärscheibe
bei konstantem, statischen Druckniveau einstellt. Über den
Betrag dieses Kraftverhältnisses und
der dynamischen Kräfte
an den Scheiben lässt sich
dabei festlegen, wie gross die Übersetzungsänderung
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.
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Bei dieser bekannten Einrichtung
variiert die Übersetzung
des CVT in Abhängigkeit
von dem abgegebenen Moment einer Antriebseinheit, insbesondere einer
Brennkraftmaschine, wobei die variable Übersetzungsänderung im Notfahrbetrieb 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 Getriebeeingangswelle, die Drehzahl der Abtriebswelle
bzw. die Temperatur eines Druckmediums verwendet. Ein elektronisches
Steuergerät
bestimmt aus dem Eingangssignal einen Betriebspunkt und stellt den
dazugehörigen
Drehzahlwert der Getriebeeingangswelle 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.
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Im Notfahrbetrieb fördert eine
Pumpe Druckmedium zu einem ersten und zu einem zweiten Druckreduzierventil,
die mit einem ersten bzw. zweiten elektromagnetischen Druckregelventil
verbunden sind. Die beiden elektromagnetischen Druckregelventile
sind wiederum mit einem ersten und einem zweiten Notventil verbunden,
wobei letztere mit einem Primärventil
und einem Sekundärventil
verbunden sind, die über
entsprechende Leitungen direkt mit der Pumpe verbunden sind. Das
Primärventil
bestimmt das Druckniveau des Stellraumes der Primärscheibe
und das Sekundärventil
bestimmt das Druckniveau des Verstellraums der Sekundärscheibe.
Die Schaltstellungen der beiden Notventile werden durch das erste
elektromagnetische Druckregelventil bestimmt.
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Diese bekannte Einrichtung ermöglicht einen Notfahrbetrieb
mit weitem Übersetzungsbereich, führt jedoch
in weiten Betriebsbereichen zu einem überhöhten Rnpressdruck für die entsprechenden Scheiben.
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Aus der
EP 0 584 457 A1 ist eine
Einrichtung zur geregelten 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 Verspannung zwischen der Antriebseinrichtung
und der Karosserie die Verlagerungsstrecke der Antriebseinrichtung
gegenüber
der Karosserie gemessen und einer Getriebesteuerungseinrichtung
zugeleitet wird, welche den Steuerdruck in der Fahrkupplung des
Getriebes bei bestimmten Fahrsituationen derart einstellt, dass
die Fahrkupplung zu schleifen beginnt. Anstelle der Verlagerungsstrecke
der Antriebseinrichtung kann zur Steuerung der Fahrkupplung das
Abtriebsdrehmoment des Getriebes oder die Information der Stützkraft
in den Stützlagern
der Antriebseinrichtung verwendet werden. Das Getriebe ist als elektrohydraulisch
steuerbares Automatikgetriebe ausgebildet, das über eine elektrohydraulische
Steuerungseinrichtung betätigbar
ist, welche ihre Steuerungsbefehle von der Getriebesteuerungseinrichtung
erhält
sowie von einem Sensor zur Messung der Kraft in den Stützlagern
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
Antriebsrädern,
zu- bzw. abkoppeln.
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Auch aus der
DE 40 23 365 C2 ist eine
Steuerung für
ein Automatgetriebe bekanntgeworden, bei der die Verlagerung der
Motor-Getriebe-Einheit gegenüber
der Karosserie des Fahrzeugs als Steuergröße für die Getriebesteuerung herangezogen
wird. In der
DE 40
23 365 C2 wird vorgeschlagen, aus der sensierten Verlagerungsbewegung
der Motor-Getriebe-Einheit
einen zeitlichen Verlauf einer Veränderung der Getriebeabtriebsdrehzahl
zu ermitteln und die gewünschte
Schaltzeit der Gangwechsel des Getriebes in Abhängigkeit der so ermittelten
maximalen und minimalen Abtriebsdrehzahlveränderungen zu definieren.
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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 Getriebefahrbetrieb
einsetzbar ist.
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Ausgehend von einer Einrichtung der
eingangs näher
genannten Art erfolgt die Lösung
dieser Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
angegebenen Merkmale; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Drehmomentenerfassung am Verbrennungsmotor
mit Pendelaufhängung
und Drehmomentenstütze
erfolgt mittels Kraft- oder Wegmessung, wobei das motormomentäquivalente
Signal über
einen als Linearmotor oder Drehmotor ausgebildeten Hydromotor, der
vorzugsweise an der Drehmomentenstütze vorgesehen ist, aufgenommen
und in ein hydraulisches Ausgangssignal umgewandelt wird, welches
dann dem Getriebesteuergerät
zugeführt
wird. Damit erhält
man eine hydraulische Signalübertragung
an die hydraulische Getriebesteuerung 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 Notlauffähigkeit
verbessert. Durch das konstante, statische Druckverhältnis zwischen
Primärscheibe
und Sekundärscheibe
des CVT bei variablem Druckniveau wird ein weiter Übersetzungsbereich
im Notfahrbetrieb bei Ansteuerung über ein oder auch zwei Notventile
weiterhin gewährleistet.
Die hydraulisch konstant eingestellte, statische Kraft an der Sekundärscheibe
ist auf die Übertragungsfähigkeit
des Variators ausgelegt, die Summe aus der statischen Kraft und
dem motormomentäquivalenten
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 Betriebsbereichen durch antriebsmomentenmodulierte Druckregelventile.
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Das motormomentäquivalente Signal als Eingangsgrösse der
Getriebehydraulik kann auch zur Modulation weiterer kraftführender
Bauteile wie Anfahrkupplung, Reversierkupplung und Wandlerüberbrückungskupplung
verwendet werden.
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Um die hydraulische Motormomentmodulation
auch im regulären
Getriebefahrbetrieb zu ermöglichen,
sind beide Druckreduzierventile mit dem Hydromotor verbunden.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
der Zeichnung näher
erläutert,
in der zwei vorteilhafte Ausführungsbeispiele
dargestellt sind.
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Es zeigen:
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1 ein
Hydraulikschema einer erfindungsgemässen Steuereinrichtung für ein CVT
mit motormomentmodulierten Druckregelventilen und einem Notventil
und
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2 ein
Hydraulikschema einer Steuereinrichtung für ein CVT mit motormomentmodulierten Druckregelventilen
und zwei Notventilen.
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In bekannter Weise besteht das nicht
im einzelnen dargestellte CVT, das mit einer pendelnd aufgehängten Brennkraftmaschine
in einem Kraftfahrzeug mit Front-Quer-Antrieb verbunden ist, aus
einem hydrodynamischen Wandler mit Überbrückungskupplung, einem Wendesatz,
einem ersten Kegelscheibenpaar, einem zweiten Kegelscheibenpaar,
einem Umschlingungsorgan 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.
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Mit S1 ist in den Figuren schematisch
die Primärscheibe
und mit S2 schematisch die Sekundärscheibe eines Kegelscheibenpaars
bezeichnet. Aufgrund der axialen Verschiebbarkeit von Primärscheibe
bzw. Sekundärscheibe ändert sich
der Laufradius des nur schematisch gestrichelt angedeuteten Umschlingungsorgans,
wodurch sich die Drehzahl der Getriebewelle bzw. die Übersetzung
des CVT ändert.
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Das CVT wird von einem nicht dargestellten elektronischen
Steuergerät
mittels elektromagnetischer Stellglieder und hydraulischer Ventile
gesteuert. Über
diese Stellglieder werden die Kupplungen und Bremsen bzw. deren
Druckverlauf gesteuert.
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1 zeigt
ein Hydraulikschema mit zwei Notventilen. Eine von der Antriebseinheit
oder vom Pumpenrad angetriebene Pumpe 22 fördert aus
einem Schmiermittelsumpf 20 über ein Filter 21 Druckmedium
in eine Leitung 23. Die Leitung 23 hat eine Abzweigung 23A zu
einem ersten Druckreduzierventil 24 und eine Abzweigung 23B zu
einem zweiten Druckreduzierventil 25. Desweiteren zweigt
aus der Leitung 23 eine Leitung 23C ab, die mit
Abzweigungen 23D zu einem Primärventil 38, einer
Abzweigung 23E zu einem Verstellraum 42 einer
Sekundärscheibe
S2 und einer Abzweigung 23F zu einem Sekundärventil 39 versehen
ist.
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An eine Leitung 26 ist ein
erstes elektromagnetisches Druckregelventil 27 und ein
zweites elektromagnetisches Druckregelventil 28 angeschlossen. Über die
beiden Druckregelventile 27 und 28 lässt sich
der Druck in den Leitungen 29 und 33 einstellen.
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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 Notventile 30 und 31 besitzen
eine erste Stellung A und eine zweite Stellung B. Das erste Notventil 30 ist über Leitungen 34 und 35 mit
dem Primärventil 38 verbunden,
das als Druckreduzierventil ausgebildet ist. Das zweite Notventil 31 ist über Leitungen 36 und 37 mit
dem Sekundärventil 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.
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Mit 51 ist ein Hydromotor
bezeichnet, der als hydraulischer Linearmotor oder hydraulischer
Drehmotor ausgestaltet 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 Hydromotor 21 wird nun
mit der motormomentäquivalenten
Stützkraft oder
dem motormomentäquivalenten
Verlagerungsweg des Antriebs an der Drehmomentenstütze der Motoraufhängung beaufschlagt,
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
Motormomentenmodulation auch für
den regulären
Getriebefahrbetrieb ermöglicht. Über die Druckregler 27 und 28 werden
die Primärscheibe
S1 und die Sekundärscheibe
S2 des CVT in bekannter Weise zur Übersetzungs- und Anpressregelung
angesteuert.
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Über
weitere nicht dargestellte Druckregler, die parallel zu den Druckreglern 27 und 28 für die Übersetzungsverstellung
und die Anpressregelung vorgesehen werden, können weitere kraftführende Bauteile,
wie die Anfahrkupplung, die Reversierkupplung und die Wandlerüberbrückungskupplung
ebenfalls motormomentenmoduliert angesteuert werden, z. B. über die
Leitung 40.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemässen
Einrichtung mit antriebsmomentenmodulierten Druckregelventilen für die Variatoransteuerung,
wobei der Notlaufbetrieb nur über
ein Notventil 30 erfolgt. Auch hier ist mit 51 ein
Hydromotor bezeichnet, der wiederum als hydraulischer Linearmotor
oder hydraulischer Drehmotor ausgeführt sein kann. Der Hydromotor 51 ist
wieder über
die Leitung 50A mit dem zweiten Druckreduzierventil 25 verbunden
und über
die Leitung 50B mit dem ersten Druckreduzierventil 24.
Der Notfahrbetrieb des Notventils 30 ist durch die Stellung
A bezeichnet. Das Sekundärventil 39 für die Sekundärscheibe
S2 ist hierbei als Druckregelventil ausgeführt. Mit 40 ist eine Leitung
für weitere
mit dem Pumpendruck beaufschlagte Verbraucher bezeichnet, mit 34A die
Verbindungsleitung zwischen der Ausgangsleitung 34 des Notventils 30 und
dem Primärventil 38 und
mit 34B die Verbindungsleitung zwischen der Leitung 34 und dem
Sekundärventil 39.
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Auch hierbei werden die Druckreduzierventile 24 und 25 durch
den Hydromotor 51 mit den Motormomenten moduliert.
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Die Unterschiede in den beiden Ausführungsformen
nach 1 und 2 liegen im wesentlichen
darin, dass bei der in 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 Notfahrbetrieb.
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Bei beiden Ausführungsformen erhält man also
durch Anlegen des drehmomentabhängigen
Signals an den Hydromotor die Einstellung eines variablen Druckniveaus
bei vorgegebenem konstanten, statischen Druckverhältnis von
Primär-
zur Sekundärscheibe.
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Im Notfahrbetrieb steht das antriebsmomentäquivalente
Signal uneingeschränkt
zur Verfügung, d.
h. auch bei vollständigem
Ausfall der elektronischen Steuerung. Die hydraulische Signalübertragung
an die hydraulische Getriebesteuerung über die beiden Druckreduzierventile
führt zu
einem robusten Systemaufbau, wobei als Eingangsgrösse das
motormomentäquivalente
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 Variator
während
des Notlaufbetriebes zur Reduzierung der Überanpressung wird durch die
antriebsmomentenmodulierten Druckregelventile gewährleistet.
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- 20
- Schmiermittelsumpf
- 21
- Filter
- 22
- Pumpe
- 23
- Leitung
- 23A
- Leitung
- 23B
- Leitung
- 23C
- Leitung
- 23D
- Leitung
- 23E
- Leitung
- 23F
- Leitung
- 24
- erstes
Druckreduzierventil
- 25
- zweites
Druckreduzierventil
- 26
- Leitung
- 27
- erstes
elektromagnetisches Druckregelventil
- 28
- zweites
elektromagnetisches Druckregelventil
- 29
- Leitung
- 29A
- Leitung
- 29B
- Leitung
- 30
- erstes
Notventil
- 31
- zweites
Notventil
- 32
- Leitung
- 32A
- Leitung
- 33
- Leitung
- 34
- Leitung
- 34A
- Leitung
- 34B
- Leitung
- 35
- Leitung
- 36
- Leitung
- 37
- Leitung
- 38
- Primärventil
- 39
- Sekundärventil
- 40
- Leitung
- 41
- Verstellraum
Primärscheibe
- 42
- Verstellraum
Sekundärscheibe
- 43
- Leitung
- 50A
- Leitung
- 50B
- Leitung
- 51
- Hydromotor
- S1
- Primärscheibe
- S2
- Sekundärscheibe