DE3307629A1

DE3307629A1 - Steuerungseinrichtung

Info

Publication number: DE3307629A1
Application number: DE19833307629
Authority: DE
Inventors: Paulus Dipl.-Ing. Heidemeyer; Winfried 3180 Wolfsburg Janz; Frank Dipl.-Ing. 3300 Braunschweig Zimmermann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1983-03-04
Filing date: 1983-03-04
Publication date: 1984-09-06

Description

Steuerungseinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung der Verstellung der-Eegelscheibenpaare eines stufenlos verstellbaren gegelscheibenumschlingungsgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patntanspruchs 1.
Herkömmliche stufenlos verstellbare Eegelscheibenumschlingungsgetriebe werden im allgemeinen so gesteuert daß entsprechend dem mit dem Fahrpedal vorgebbaren Leistungswunsch des Fahrers die Kegelscheibenpaare so lange verstellt werden, bis eine mit dem Fahrpedal vorgegebene Sollmotordrehzahl bzw. Solleistung erreicht ist. Während der Verstellung der Eegelscheibenpaare wird der Motor beschleunigt bzw. verzögert und gleichzeitig wird auch das Fahrzeug beschleunigt bzw. verzögert.
Die Verstellgeschwindigkeit der Kegelscheibenpaare wird dabei durch Drosselvorrichtungen begrenzt, die in den zu den Stellzylindern der Kegelscheibenpaare ftnirenden hydraulischen Druckbeaufschlagungsleitungen angeordnet sind. Diese Drosselvorrichtungen weisen dabei einen konstanten Querschnitt auf. Ist dieser Querschnitt klein gewählt, ergibt sich eine langsame Verstellung des Ubersetzungsverhältnisses des Getriebes und damit eine relativ komfortable Fahrweise; andererseits vergeht auch relativ viel Zeit, bevor die durch Verstellung des Fahrpedals vorgegebene Leistungsänderung des Motors erreicht ist. Wird dagegen der Querschnitt der Drosselvorrichtungen groß gehalten, ergibt sich zwar eine schnelle Verstellung der Getriebeübersetzung und damit auch ein schnelles Erreichen der gewünschten flotorleistung, andererseits verursacht ein bei Erreichen der Solldrehzahl auftretender Momentensprung ein unkomfortables Fahrverhalten.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Einrichtung zur Steuerung der Verstellung eines stufenlos verstellbaren Getriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die sowohl eine schnelle Verstellung der Getriebeübersetzung als auch ein komfortables Fahrverhalten ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1. Dadurch, daß der zeitliche Verlauf der Verstellung der Eegelscheibanpaare durch entsprechenden Eingriff in die Steuerung von wenigstens einer Betriebsgröße des Fahrzeugt abhängig gemacht wird, insbesondere von der Stellung des Fahrpedals, von der iinde rungsge schwindigkeit der Fahrpedal-Verstellung, - von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Differenz zwischen der Istdrehzahl und der Solldrehzahl, kann das Verstellverhalten eines stufenlos verstellbaren Getriebes verschiedensten Betriebganforderungen angepaßt werden. Insbesondere kann die Möglichkeit geschaffen werden, bei Beginn der VerstellunG den Verstellvorgang möglichst schnell, gegen Ende dagegen verzögert ablaufen zu lassen, um so eine schnelle Erreichung der gewünschten Motorleistung undgleichzeitigein komfortables Fahrverhalten zu gewährleisten.
Zweckmäßige iusgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß weiteren Änsprüchen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden. Dabei zeigen Figur 1 ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuerung für ein hydraulisqh verstellbares, stufenlos veränderbare 8 Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, Figur 2 eine erste Ausführungsform einer bei der Steuerung verwendeten Drosselvorrichtung und Figur 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drosselvorrichtung.
Die Figur 1 der Zeichnung zeigt das Blockschaltbild der hydraulischen Steuerung für ein stufenlos veränderbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 1, das als Geschwindigkeitswechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs verwendet wird und einerseits über eine Kupplung 3 mit einem Antriebsmotor 2 und andererseits mit den angetriebenen Rädern 4 des Kraftfahrzeugs in Verbindung steht. Den beiden Eegelscheibenpaaren des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes sind hydraulische Stellvorrichtungen zugeordnet, die hier mit 5 und 6 schematisch angedeutet sind und derart wechselweise von einem hydraulischen Steuergerät 8 mit hydraulischem Arbeitsmittel beaufschlagbar sind, daß bei Vorverstellung der einen Stellvorrichtung die andere iurückgenommen wird. In der Zeichnung sind die beiden Stellvorrichtungen als in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht dargestellt. Tatsächlich sind die beiden Stellvorrichtungen Jedoch getrennt voneinander an den beiden Kegelscheibenpaaren vorgesehen.
Das hydraulische Steuergerät 8 ist mit dem mit 9 bezeichneten Fahrpedal verbunden, in Abhängigkeit von dessen Verstellung das hydraulische Steuergerät 8 die Druckbeaufschlagung der beiden Stellvorrichtungen 5 und 6 vornimmt.
In den zu den beiden Stellvorrichtungen 5 und 6 des Kegel scheibenumschlingungsgetriebes 1 führenden Druckmittelleitungen ist eine aus den beiden Einzeldrosseln 7a und 7b bestehende Drosselvorrichtung 7 eingeschaltet, deren Strömungsquerschnitt von einer Steuervorrichtung 10 verstellt werden kann. Die Verstellung des Drosselquerschnitts kann dabei beispielsweise in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals 9 oder eines dem Fahrpedal 9 zugeordneten Eick-down-Schalters 12 erfolgen, weshalb die Steuervorrichtung 10 mit dem Fahrpedal 9 und dem Kick-down-Schalter 12 verbunden ist. Zwischen dem Fahrpedal g und dem hydraulischen Steuergerät 8 kann auch ein Entkopplungs- oder Dämpfungsglied eingeschaltet sein, mit dessen Hilfe ebenfalls der zeitliche Verlauf der Getriebeverstellung verändert werden kann.
Mit 13 ist in der Figur 1 eine von dem Antriebsmotor 2 angetriebene Ölpumpe angegeben, die über ein Rückschlagventil 14 das hydraulische Steuergerät 8 mit Druckmittel versorgt. Gegebenenfalls könnte hier auch eine elektrisch angetriebene oder von den Antriebsrädern 4 angetriebene ölpumpe vorgesehen sein. Zusätzlich ist ein mit 15 bezeichneter Öldruckspeicher vorgesehen, der bei Überschußförderung der ölpumpe über ein Schaltventil 16 aufgefüllt und bei bestimmten Betriebssuständen zur Bereitstellung zusätzlichen Druckmittels entleert werden kann. 17 bezeichnet einen beispielsweise als Uberdruckventil ausgebildeten Druckschalter, der das Entstehen von unzulässig hohen Druckspitzen in dem System unterbindet.
Das Schaltventil 16 ist hier mit dem Eick-down-Schalter 12 verbunden und ermöglicht so bei Betätigung des Kick-down-Schalters eine zusätzliche Druckmittelversorgung des hydraulischen Steuergeräts 8 über den Speicher 15, insbesondere dann, wenn die Ölpumpe 13 nicht genügend Druckmittel, beispielsweise bei niedrigen Drehzahlen des Antriebsmotors 2, fördert.
Beispiele für die Ausbildung der Drosselvorrichtungen 7a und 7b sind in den Figuren 2 und 3 der Zeichnung näher dargestellt. So zeigt die Figur 2 eine Drosselvorrichtung, die eine stufenweise Veränderung des Druckmittelströmungsquerschnittes ermöglicht, während die Ausführung nach der Figur 3 eine stufenlose Veränderung des Drosselquerschnitts bietet.
Das Drosselventil 18 der in der Figur 2 gezeigten Ausführung weist ein aus verschiedenen Teilen 20a, 20b und 20c bestehendes Gehäuse mit einem ersten Druckmittelanschluß 21 und einem zweiten Druckmittelanschluß 22 auf. Während der erste Druckmittelanschluß mit der Jeweils einem Kegelscheibenpaar des Kegelscheibenumschlingungsge triebes zugeordneten hydraulischen Stellvorrichtung verbunden ist, führt der andere Druckmittelanschluß 22 zu dem hydraulischen Steuergerät 8. In dem Gehäuse ist ein Ventilkörper 23 angeordnet, der mittels einer 3etätigungsstange 24 verstellbar ist. Der Ventilkörper 23 weist eine Längsbohrung 26 auf, die an einem Ende über eine Querbohrung 25 mit einem Drmckmittelraum 19 sowie mit dem in diesen Druckmittelraum 19 hineinreichenden ersten Anschluß 21 verbunden ist, während das andere Ende der Bohrung 26 durch ein Rückschlagventil verschlossen ist. Dieses Rückschlagventil ist als Kugelventil ausgebildet und weist eine Ventilkugel 30 auf, die von einer an dem am Ende des Ventilkörpers 23 vorgesehenen Federdeckel 32 abgestützen Feder 31 gegen eine Dichtfläche 26a gedrückt wird.
Vor und hinter der Dichtfläche 26a sind Querbohrungen 28 und 29 vorgesehen, die mit dem zweiten Druckmittelanschluß 22 in Verbindung stehen.
Der Außenmantel 34 des Ventilkörpers 23 ist im Durchmesser kleiner bemessen als der Innendurchmesser 33 des Gehäuseteils 20bs in dem der Ventilkörper 23 geführt ist. Ein Dichtflansch 27 dichtet den um den Außenmantel 34 des Ventilkörpers 23 gebildeten Ringraum gegenüber dem Druckmittelraum 19 ab. Bei Verstellung des Ventilkörpers 23 in der Zeichnung nach rechts hebt Jedoch der Flansch 27 von seiner Anlagefläche an dem Gehäuseteil 20b ab und ermöglicht eine direkte Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Druckmittelanschluß 21, 22.
Eine derartige Verstellung des Ventilkörpers 23 soll jedoch erst bei bestimmten Betriebssuständen, beispielsweise bei Betätigen des Kick-down-Schalters 12 des Fahrpedals 9,erfolgen, um hierbei eine möglichst. schnelle Verstellung des Eegelscheibenumschlingungsgetriebes zu ersielen. Im Normalfall erfolgt dagegen die Druckmittelzufuhr von dem hydraulischen Steuergerät 8 zu dem jeweils einem Eegelscheibenpaar des Eegelscheibenumschlingungsgetriebes zugeordneten Stellzylinder von dem zweiten Druckmittelanschluß 22 nur gedrosselt zu dem ersten Druckmittelanschluß 21.
Dabei befindet sich das Drosselventil 18 in der in der Zeichnung gezeigten Stellung, in der eine Verbindung der beiden Drucksittelansohlüsse 21 und 22 nur über die Drosselbohrung 28, die Längsbohrung 26 und die Querbohrung 25 hergestellt wird.
Die Größe der Drosselbohrung 28 ist so bestimmt, daß sich eine komfortablen Fahrzuständen gerecht werdende Verstellung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ergibt. Für eine Rückströmung des Druckmittels von dem hydraulischen Stellzylinder zurück zum hydraulischen Steuergerät 8 ergibt sich dagegen ein größerer Querschnitt, da dann das Kugel-Rückschlagventil öffnet und zusätzlich die Bohrung 29 freigegeben wird, so daß eine schnellere RückfUhriing des Druckmittels möglich wird.
Wie bereits angedeutet wurde, besteht jedoch die Möglichkeit, in bestimmten 3etriebszuständen auch eine sehr schnelle Verstellung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes durch eine vermehrte Druckmittelzufthrungüber das Drosselventil 18 zu der entsprechenden Stellvorrichtung des zu verstellenden Kegelscheibenpaares zu erreichen, indem der Ventilkörper 23 in der Zeichnung nach rechts verstellt wird. Dies ist insbesondere bei Betätigung des Eick-down-Schalters 12 notwendig, also dann, wenn das Fahrpedal bis zum Anschlag und darüberhinaus betätigt wird, was auf einen Wunsch des Fahrzeugführers nach besonders hoher Motorleistung bzw. Fahrzeugbeschleunigung schließen läßt. In solchen 3etriebssuständen wird eine schnelle Verstellung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes unter Vernachlässigung der Komfortansprüche gewünscht, was durch die mit der Verstellung des Ventilkörpers 23 bewirkte Querschnittsvergrößerung für die Druckmittelzufuhr erreicht wird.
Zur Verstellung des Ventilkörpers 23 können beliebige, an sich bekannte Stellvorrichtungen verwendet werden. Beispielsweise könnten mechanische, elektrische, hydraulische oder auch pneumatische Stellvorrichtungen eingesetzt werden, die bei Kick-down-Stellung des Fahrpedals betätigt werden.
In der Figur 3 ist ein mit 38 insgesamt bezeichnetes Drosselventil angedeutet, bei dem die Veränderung des Drosselquerschnitts nicht stufenweise, wie bei der Ausführun nach der Figur 2, sondern kontinuierlich erfolgt. Zu diesem Zweck weist das Drosselventil 38 ein in einem aus den Gehäuseteilen 40a, 40b, 40c und 40d bestehenden Ventilgehäuse verstellbaren Ventilkörper 43 auf, der mit einem kegelförmig zugespitzten Ende 45 gegen eine an einer Längsbohrung 46 angebrachte kegelförmige Dichtfläche 46a gedrückt wird. In der in der Zeichnung gezeigten Stellung versperrt der Ventilkörper 43 die Verbindung zwischen dem ersten Drucksittelanschluß 41 und dem zweiten Druckmittelanschluß 42 und ermöglicht eine Verbindung der beiden Anschlüsse nur über den Weg sehr kleiner Drosselbohrungen 47a und 47b, die als Längs- bzw. Querbohrungen in dem Ventilkörper 43 angeordnet sind. Selbstverständlich könnte eine derartige Drosselverbindung auch durch in dem Gehäuse verlegte Bohrungen erreicht werden. Diese ständige Verbindung der leiden Druckmittelanschlüsse dient dabei dem Ausgleich etwa an den hydraulischen Stellvorrichtungen auftretenden Druckmittelverlusten.
Der Ventilkörper 43 ist nun, wie aus der Zeichnung hervorgeht, von einer insgesamt mit 39 bezeichneten Stellvorrichtung betätigbar, die hier als elektromagnetische Stellvorrichtung ausgebildet ist. Es wären jedoch auch ohne weiteres andere, beispielsweise rein mechanische oder hydraulische bzw. pneumatische Stellvorrichtungen einsetzbar. Xie in der Zeichnung gezeigte elektromagnetische Stellvorrichtung 39 besteht nun aus einem Anker 50, der an einem Ende einer mit dem Ventilkörper 43 verbundenen Betätigungsstange 44 angebracht ist und bei Strombeaufschlagung einer konzentrisch zu dem Anker 50 angebrachten ringförmigen Spule 49 entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder 48 verstellt werden kann. Bei einer Verstellung des Ventilkörpers 43 aus der in der Zeichnung gezeigten Ausgangslage nach rechts wird zwischen der kegelförmigen Außenkontur der Spitze 45 des Ventilkörpers 43 und der Sitzfläche 46a ein Ringspalt freigegroben, dessen Querschnitt mit zunehmender Verstellung des Ventilkörpers 43 vergrößert wird. Auf diese Weise wird der Strömungsquerschnitt für die Druckbeaufschlagung des an den ersten Druckmittelanschluß 41 angeschlossenen hydraulischen Stellzylinders zur Verstellung eines gegelscheibenpaares des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes verändert. Durch entsprechende Steuerung der Strombeaufschlagung der elektromagnetischen Spule 49 kann nun der Drosselquerschnitt beliebigen Betriebszuständen angepaßt werden, so daß der zeitliche Verlauf der Verstellung der Kegelscheibenpaare verändert werden kann. Dabei kann die Strombeaufschlagung in Abhängigkeit von der Stellung des fahrpedals vorgenommen werden, indem mit zunehmender Fahrpedalbetätigung der Querschnitt aufgesteuert wird, bis beispielsweise bei vollem Durchtreten des Fahrpedals, entsprechend einer Eick-down-3etätigung,der volle Strömungsquerschnitt freigegeben wird. Die Verstellgeschwindigkeit der Kegelscheibenpaare wird dann zunehmend vergrößert, wobei gleichzeitig zunehmend ein unkomfortableres Verhalten des Fahrzeugs in Kauf zu nehmen sein würde. Die Verstellgeschwindigkeit kann auch in Abhängigkeit von der Antriebsrichtung, d.h. ob Schub- oder Zugbetrieb vorliegt, oder in Abhängigkeit von der Größe der einzustellenden Übersetzung verändert werden, so daß beispielsweise bei "kleineren Gängen" eine schnellere Verstellung erfolgt als in t'overdrivdLGängen.
Das Fahrverhalten könnte verbessert werden, wenn die Steuerung des Drosselquerschnitts in Abhängigkeit beispielsweise von der Differenz zwischen der Istdrehzahl und der von dem Fahrpedal vorgegebenen Solldrehzahl des Motors vorgenommen wird. So könnte beispielsweise mit zunehmender Annäherung der Istdrehzahl an die vorgegebene Solldrehzahl der zuvor weit geöffnete Drosselquerschnitt wieder verringert werden, um so in der NChe des Erreichens der Solldrehzahl eine ein komfortables Fahrverhalten ergebende Verzögerung der Verstellvorgänge des Eegelscheibenumschlingungsgetriebes zu erreichen. Andere Einflußgrößen für die Verstellung des Drosselventils und damit des Verstellvorgangs des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes könnten die Änderungsgeschwindigkeit der Fahrpedalverstellung oder auch die Fahrzeuggeschwindigkeit sein. Darüberhinaus wäre es auch möglich, die Öltemperatur oder die Ölviskositätbeispielsweine über ein Thermoelement oder einen Thermoschalter'als Korrekturgrößen zur Beeinflussung des Querschnitts des Drosselventils einfließen zu lassen.
Bei der Verstellung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes werden im übrigen immer beide Drosseln 7a und 7b zur Verstellung angesteuert, wobei für den Druckmittelrückfluß jeweils das in die entsprechende Drossel integrierte Rückschlagventil öffnet. Bei der Ausführung nacb der Figur 3 wird dafür der gesamte Ventilkörper 43 entgegen der Wirkung der Feder 48 zurückgedrückt.
In der Figur 1 war noch mit unterbrochenen Linien zwischen dem Bahrpedal 9 und dem hydraulischen Steuergerät 8 ein Dämpfungbzw. Entkopplungsglied 11 angedeutet, das die Verstellbewegung des hydraulischen Steuergeräts von den Verstellbewegungen des Fahrpedals zeitlich abkoppeln sollte. Solche Dämpfungsglieder sind an sich bekannt und beispielsweise als sogenannter Drosselklappendämpfer (Dashpot) bereits verwendet. Hierbei geht es darum, plötzlich starke Veränderungen des Fahrpedals zeitlich zu dämpfen, wobei die Dämpfung durch entsprechende Maßnahmen auch gesteuert werden könnte. Dieses Dämpfungsglied könnte dann in gewissem Umfang die verstellbare Drossel 7 ersetzen.

Claims

A N S P R Ü C H E Einrichtung zur Steuerung der Verstellung der Kegeischeibenpaare eines stufenlos verstellbaren, von einem Notor angetriebenen Kegelacheibenumschlingungsgetriebes für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (7; 11) zur Veränderung des zeitlichen Verlaufs der Verstellung der Kegelacheibenpaare in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebsgröße des Fahrzeugs vorgesehen sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betriebsgröße die Stellung des Fahrpedals (9) ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betriebsgröße die Xnderungsgeschwindigkeit der Verstellung des Fahrpedals (9) ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine 3etribsgroße die Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betriebsgröße die Differenz zwischen der Istdrehzahl und der von dem Fahrpedal (9) vorgegebenen Solldrehzahl des Motors (2) ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem in Abhängigkeit von der Stellung eines willkürlich verstellbaren Fahrpedals steuerbaren hydraulischen Steuergerät, das den beiden Kegelscheibenpaaren zugeordnete Stellzylinder wechselweise beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel durch in den zu den Stellzylindern (5, 6) der Kegelscheibenpaare führenden Druckmittelleitungen angeordnete Drosselvorrichtungen (7) mit verstellbarem Querschnitt gebildet sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Drosselvorrichtungen (7) eine Steuervorrichtung (io) zur Veränderung des Querschnitts t zugeordnet ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselvorrichtungen (7) einen kontinuierlich veränderbaren Querschnitt aufweisen.
9. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselvorrichtungen (7) einen stufenweise veränderbaren Querschnitt aufweisen.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem in Abhängigkeit von der Stellung eines willkürlich verstellbaren Fahrpedals steuerbaren hydraulischen Steuergerät, das den beiden Kegeischeibenpaarenzugeordnete Stellzylinder wechselweise beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel durch ein zwischen dem Fahrpedal (9) und dem hydraulischen Steuergerät (8) eingeschaltetes Dämpfungsglied (11) mit veränderbarer Dämpfung gebildet sind.