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Steuersystem für ein stufenlos über
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setzungsverstellbares Getriebe Die Erfindung betrifft ein Steuersystem
für ein stufenlos übersetzungsverstellbares Getriebe in Form eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes,
wobei dessen Ubersetzungsstellung durch den Druckmitteldruck an den beiden Scheibensätzen
gesteuert wird. Ein solches Getriebe ist gebildet durch zwei Scheibensätze, die
je einen einstellbaren, V-förmigen Umlaufweg für einen flexiblen
Reibriemen
oder eine flexible Reibkette bilden, die die beiden Scheibensätze miteinander verbindet.
Die Einstelluqg des tatsächlichen Laufkreisdurchmessers an den Scheibensätzen erfolgt
durch axiale Einstellung der gegenseitigen Position der Kegelscheiben des jeweiligen
Scheibensatzes, wodurch die Getriebeübersetzung verstellt wird.
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Es ist üblich, automatische Kraftfahrzeuge so zu steuern, daß eine
hohe Ubersetzung eingestellt ist, wenn das Drosselventil für die Maschine geschlossen
ist und kein Drehmoment gefordert wird. Dies ist ein neutrales Maß für die Forderung
nach wirtschaftlicher Arbeitsweise bei hoher Ubersetzung und geringer Öffnung des
Drosselventils. Ist jedoch das Fahrzeug mit einem hohen Schnellgangübersetzungsverhältnis
ausgerüstet, dann ist es für das Loslassen des Drosselventils wünschenswert, die
Ubersetzung zurückzunehmen, um dem Fahrzeug das übliche Verhalten bei geschlossenem
Drosselventil zu geben.
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Darüber hinaus ist es wünschenswert, mit Hilfe des Steuersystems eine
niedrige Ubersetzung bei geschlossenem Drosselsystem einzustellen, wenn die Antriebsmaschine
des Fahrzeugs als Verzögerungselement verwendet werden soll.
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Wird das Getriebe auf Verzögerung betätigt, dann ist es wünschenswert,
über einen Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten ein im wesentlichen konstantes
Bremsmoment vorzusehen, welches nicht
im Einklang sowohl mit einer
konstanten Drehzahl des Antriebsmotors noch einer konstanten Getriebeübersetzung
über den Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeiten sein mag.
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Hierzu sind nach der Erfindung die Maßnahmen gemäß den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruches vorgesehen. Vorzugsweise und zweckmäßige Ausführungsformen
der Erfindung sind mit den Merkmalen nach den Ansprüchen 2 bis 4 möglich.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Erläuterung einer ihrer Ausführungsformen, die auf der Zeichnung dargestellt
ist.
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Eine Pumpe 11 nimmt hydraulische Flüssigkeit von einem Vorratsbehälter
12 über einen Filter 13 auf und fördert die Flüssigkeit unter Druck zu einer Regulierventilanordnung
14. Diese Regulierventilanordnung 14 enthält ein federbelastetes Uberdruckventil
15, über das der Ausgang der Pumpe 11 mit einem Rückfluß verbunden ist. Das Uberdruckventil
15 bestimmt den maximalen Pumpendruck. Ein Druchflußmengensteuerventil schränkt
den Volumenfluß am Ausgang der Reglerventilanordnung ein, in dem darüberhinausgehende
Durchflußmengen in einen Abfluß gehen.
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Die so regulierte Druckflüssigkeitsquelle ist
mit
dem Druchmittelzutritt 17 eines in der Mitte offenen Steuerschiebers 18 verbunden.
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Eine Abflußverbindung 19 des Steuerschiebers ist über ein steuerbares
Uberdruckventil 21 mit einem Abfluß verbunden. Die beiden gesteuerten Druckverbindungsleitungen
22 und 23 führen vom Steuerschieber zu den hydraulischen Steuerzylindern 24 und
25 zweier Scheibensätze 26 und 27 eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes.28.
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Die Stellung des Steuerschiebers 18 wird durch eine Kurve 29 gesteuert,
während die Steuerung der Federbelastung und folglich der Uberdruck des Uberdruckventils
21 durch eine Kurve 31 gesteuert wird. Die beiden Kurven 29 und 31 sind auf einer
gemeinsamen Welle 32 angeordnet. Ein Servomotor 33 treibt die Kurven 29 und 31 über
ein Getriebe 34, einen Kegeltrieb 35 und die Welle 32.
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Der elektrische Steuerkreis enthält zwei Drehzahlfühler 36 und 37,
die mit einer Getriebeübersetzungseinheit verbunden sind, welche die momentane Getriebeübersetzung
aus den beiden Drehzahlen der Scheibensätze ausrechnet und ein dem Ubersetzungsverhältnis
entsprechendes Signal auf die Leitung 39 gibt. Ein Kommandosignal, welches einem
Signal für die gewünschte Getriebeübersetzung entspricht, ist auf die Leitung 41
gegeben von einer Quelle, die vereinfacht
durch ein Potentiometer
42 dargestellt ist. Das Signal aus dem gerade vorhandenen Getriebeübersetzungsverhältnis
und das dem gewünschten Ubersetzungsverhältnis entsprechende Signal gehen auf eine
Vergleicher-/Verstärkereinheit 43, die ihrerseits ein eventuellen notwendiges Korrektursignal
auf den Servomotor 33 gibt. Auf diese Weise wird der Steuerschieber 18 durch das
Steuersystem in eine Position gebracht, die für die erforderliche Getriebeübersetzung
sorgt.
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Bei einem gegebenen Getriebeübersetzungsverhältnis und einer gegebenen
Größe des übertragenen Drehmomentes ist eine entsprechende Differenz der Druckmitteldrücke
an den beiden Scheibensätzen erforderlich, um die vorgegebene Getriebeübersetzung
aufrecht zu erhalten.
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Eine Zunahme des Drehmomentes bei der vorgegebenen Getriebeübersetzung
und bei der entsprechenden Differenz der Druckmitteldrücke an den beiden Scheibensätzen
führt zu einer Änderung der Getriebeübersetzung. um dieiGetriebeübersetzung auf
die ursprüngliche Bedingung zurückzubringen, bevor die Störung des übertragenen
Drehmomentes auftritt, ist eine entsprechende Änderung der Druckmitteldruckdifferenz
an den beiden Scheibensätzen erforderlich, für die das Steuersystem sorgt.
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Bei einer gegebenen Getriebeübersetzung besteht ein bestimmtes Verhältnis
zwischen dem übertragenen Drehmoment und der Differenz des
Druckmitteldruckes
an den beiden Scheibensätzen. Obwohl demzufolge die Position des Steuerschiebers
18 auf die Getriebeübersetzung und die Signale für die gewünschte Getriebeübersetzung
anspricht, so ist doch seine tatsächliche Stellung, die die Differenz des Druckmitteldruckes
an den Scheibensätzen steuert, eine Funktion des übertragenen Drehmomentes.
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Wie vorstehend beschrieben, wirkt die mechanische Verbindung mit dem
Steuerschieber 18 ebenso über die Kurve 31 auf die Steuerung des Uberdruckventils
21. Die Kurve 31 ist so ausgebildet, daß der Uberdruck des Ventils 21 zunimmt, wenn
die Stellung des Steuerschiebers 18 von der zentralen Gleichgewichtsstellung in
die eine oder andere Richtung fortbewegt ist. Die Form der Kurve ist derart, daß
das Uberdruckventil 21 den Druck in der Leitung 19 so steuert, daß er mit einer
geeigneten Relation mit der Stellung des Steuerschiebers variiert wird, insofern
also mit der Druckdifferenz am Getriebe und mit dem übertragenen Drehmoment.
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Grundsätzlich tritt kein bedeutsamer Druckabfall über den Steuerschieber
18 vom niedriger Druck belasteten Getriebezylinder 24 oder 25 und der Abflußverbindung
19 ein. Auf diese Weise wird der Druck in dem Getriebezylinder mit dem niedrigeren
Druck unmittelbar durch das Uberdruckventil 21 bestimmt, so daß dieser
niedrigere
Druck eine Funktion des Drehmomentes ist. Geeignete Beziehungen hierzu sind hergestellt
durch Mittel wie die Kurven 29 und 31, um sicher zu stellen, daß die Beziehungen
zwischen dem Druck im niedriger Druck belastetem Zylinder und dem übertragenen Drehmoment
(Druckdifferenz) im wesentlichen linear verläuft.
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Beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung nun ist der Steuerschieber
18 so dargestellt, daß er ein zusätzliches Steuerglied 61 zur Steuerung der Schieberposition
aufweist, welches, wenn es arbeitet, den Schieber auf eine vorher bestimmte Position
setzt und eine entsprechende Position für das Uberdruckventil 21 aufrechterhält.
Diese Steuerschieberstellung ist so eingerichtet, daß sie eine Druckdifferenz in
den Steuerzylindern 24 und 25 vorsieht, die mit einem solchen Drehmomentniveau korrespondiert,
die sich zur Bremsung des Fahrzeugs durch die Antriebsmaschine eignet. Bei einem
typischen Beispiel sollte das Drehmoment so festgelegt sein, daß die Antriebsmaschine
als Verzögerer mit einer Verzögerung zwischen 5% und 10 % arbeitet.
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Das Steuerglied 61 wird wirksam durch ein Steuersignal von einem Tor
62. Das Tor 62 ist so eingerichtet, daß es ein Ausgangssignal zur Positionierung
des Steuergliedes 61 nur dann gibt, wenn drei bestimmte Eingangsbedingungen am Tor
vorliegen. Diese Bedingungen sind folgende.
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Erstens muß das Getriebe vorwärts antreiben, was durch einen Vorwärtsantriebsignalsender
63 signalisiert wird. Zweitens muß der Fahrzeugbremswarnlichtschalter in Arbeitsstellung
sein, um anzugeben, daß die Bremsen betätigt werden oder daß wenigstens ein leichter
Druck auf:;das Bremspedal ausgeübt wird. Drittens muß das Fahrzeug sich vorwärts
bewegen mit einer Geschwindigkeit, die oberhalb eines vorher bestimmten Minimums
liegt. Dieses vorher bestimmte Minimum kann beispielsweise bei 15 Kilometer pro
Stunden festgelegt sein. Mit entsprechenden Getriebeanordnungen läuft der abtriebsseitige
Scheibensatz 26 mit einer Drehzahl um, die direkt proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit
ist.
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In diesem Falle kann der Ausgang des Drehzahlfühlers 37 in Verbindung
mit einem Schwellwertglied 65 herangezogen werden, um das Signal zu geben, welches
angibt, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb des vorher bestimmten Minimums
liegt.
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Wenn der Fahrer beim Betrieb des Fahrzeugs die Fahrzeuggeschwindigkeit
beibehalten will oder ungefähr beibehalten will, nimmt er einfach seinen Fuß vom
Gaspedal fort, wodurch die Ubersetzung bei dem hohen vorwärtigen Ubersetzungsverhältnis
bleibt, so daß nur eine geringfügige Motorbremsung auftritt. Will der Fahrer das
Fahrzeug ruhig langsamer werden lassen, so betätigt er ebenso ruhig das normale
Bremspedal in einem Maße, das ausreicht, um den Fahrbremswarnlichtschalter
zu
betätigen, daß aber nicht ausreicht, um die Bremsen selbst zu betätigen. In diesem
Falle, vorausgesetzt, daß das Fahrzeug oberhalb der vorher bestimmten Minimalgeschwindigkeit
läuft, geht das Getriebe in die Verzögerungsstellung und das Fahrzeug wird mit einem
Wert beispielsweise im Bereich zwischen 5 % und 10 % verzögert.
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Ist eine größere Verzögerung des Fahrzeuges erforderlich, so läßt
ein weiterer Druck auf das Bremspedal die üblichen Bremsen wirksam werden, während
die Arbeitsweise der vorgeschriebenen Verzögerung aufrecht erhalten bleibt.
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Verlangsamt sich die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen Wert unterhalb
dem vorbestimmten Wert von beispielsweise 15 Kilometer pro Stunde, so wechselt das
Getriebe selbsttätig auf seine übliche Arbeitsweise zurück, womit dem Fahrer die
Möglichkeit gegeben ist, das Fahrzeug bis zum Stillstand durch die Fahrzeugbremsen
alleine zu steuern.
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Bei einem Fahrzeug, das mit einem Schnellgang-Ubersetzungsverhälntis
ausgerüstet ist, können zusätzliche Steuermittel vorgesehen werden, um die Steuerschieberpositionierungssteuerung
auf eine zweite Feststellung zu fixieren, die ein niedrigeres Drehmoment entsprechend
einer Verzögerung von beispielsweise 2 % bis 4 % ergibt. Diese Position könnte dann
wirksam werden, wenn die Drosselklappe losgelassen ist, das
Fahrzeug
sich vorwärts oberhalb der vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt, die Bremsen jedoch
nicht angesprochen sind. Die daraus resultierende leichte Verzögerung würde generell
der leichten Verzögerung entsprechen, die normalerweise bei einem konventionellen
Getriebe und bei geschlossener Drosselklappe erreicht wird.
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Obwohl die Steuerung des Steuerschiebers zum Erhalt einer Verzögerung
als eine zusätzliche mechanische Steuerung dargestellt wurde, kann es jedoch für
eine Massenproduktion des Steuersystems wünschenswerter sein, die Steuerung für
die festgelegte Steuerschieberposition in die elektrische Steuerung für die Servomotor
33 miteinzubeziehen, insbesondere in eine mit der Welle 32 in Verbindung stehende
Rückkopplungsschleife zum Eingang des Servomotors.
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Mit den vorgeschriebenen Mitteln läßt. sich eine Motorverzögerung
leicht erreichen, wenn dies erwünscht ist, sie tritt jedoch nicht auf, wenn dies
nicht erwünscht ist.