DE3431963C2

DE3431963C2 -

Info

Publication number: DE3431963C2
Application number: DE3431963A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Higashiyamato Tokio/Tokyo Jp Nakamura; Masaaki Musashino Tokio/Tokyo Jp Ohgami
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1983-08-31
Filing date: 1984-08-30
Publication date: 1991-12-12
Also published as: NL190939C; GB2145785A; GB8421943D0; US4663991A; DE3431963A1; GB2145785B; IT1208691B; FR2551520B1; NL8402642A; FR2551520A1; JPS6053257A; NL190939B; JPH0526967B2; IT8448778A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses eines stufenlos verstellbaren Kraftfahrzeuggetriebes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der nachveröffentlichten DE 33 15 554 A1 ist ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe mit einem stufenlos regelbaren Riementrieb bekannt. Zur Bereitstellung eines niedrigen, Elektromagnet- Steuerventile nicht allzu sehr belastenden Druckes sind gesonderte Regelventile vorgesehen.

Aus der DE 33 15 554 A1 ist eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt. Das dort vorgesehene elektromagnetisch betätigte Ventil zur Einstellung des hydraulischen Steuerdruckes für das Übersetzungssteuerventil ist direkt zwischen dem Ausgang einer Zahnradpumpe und der Ölwanne angebracht, so daß ein sehr hoher Druck auf dieses Magnetventil wirkt. Derartige Ventile sind zum einen teuer, zum anderen anfällig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine geringe Belastung des elektromagnetisch betätigten Ventiles erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein mit Riemenantrieb arbeitendes stufenloses Getriebe;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung für das Übersetzungsgetriebe;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Reglers;

Fig. 4(a) und 4(b) ein Fließbild der Leitungssteuerung und ein Diagramm für ein Steuerungsmerkmal;

Fig. 5(a) bis 5(d) ein Fließbild der Übersetzungsverhältnissteuerung und Diagramme für Steuerungsmerkmale;

Fig. 6(a) und 6(b) ein Fließbild der Niedrigtemperatur-Kompensation und ein Diagramm eines Merkmals derselben;

Fig. 7(a) bis 7(c) Fließbilder der Beschleunigungskompensation und ein Diagramm für ein Merkmal derselben; und

Fig. 8 ein Fließbild für die Verzögerungskompensation.

Gemäß Fig. 1 gehören zu einem stufenlosen Riemen- Automatikgetriebe für Fahrzeuge, bei dem die Erfindung angewendet wird, eine Elektromagnetpulverkupplung 1, ein stufenloses Riemengetriebe 2, eine Wähleinrichtung 3, eine Riemenscheiben- und Riemeneinrichtung 4, eine Einrichtung 5 zur Enduntersuchung sowie eine Öldrucksteuereinrichtung 6. Die Kurbelwelle 7 eines nicht gezeigten Motors ist über die Antriebsplatte 9a der Elektromagnetpulverkupplung 1 mit einem ringförmigen Antriebsorgan 9 verbunden. Zu der Elektromagnetpulverkupplung gehören ein angetriebenes Organ 11 und eine in dem Antriebsorgan 9 angeordnete Magnetisierungsspule 8. Der äußere Umfang des angetriebenen Organs 11 ist von dem inneren Umfang des Antriebsorgans 9 durch einen Spalt 12 getrennt. Zwischen dem Antriebsorgan 9 und dem angetriebenen Organ 11 befindet sich eine Pulverkammer 13. Die Pulverkammer 13 ist mit einem Pulver aus magnetischem Material gefüllt. Das angetriebene Organ 11 ist an der Antriebswelle 10 des Getriebes 2 befestigt. Ein an dem Antriebsorgan 9 befestigtes Halteteil 14 trägt Schleifringe 15, die mit der Spule 8 elektrisch verbunden sind. Die Spule 8 wird über Bürsten 16 und die Schleifringe 15 mit Strom von einer Regelschaltung für die Elektromagnetpulverkupplung versorgt.

Wird die Magnetisierungsspule 8 durch Kupplungsstrom erregt, so wird das Antriebsorgan 9 magnetisiert und erzeugt einen Magnetfluß durch das angetriebene Organ 11. Das Magnetpulver wird durch den Magnetfluß in dem Spalt 12 gesammelt, und das angetriebene Organ 11 wird durch das Pulver mit dem Antriebsorgan 9 verbunden. Wird andererseits der Kupplungsstrom unterbrochen, werden das Antriebsorgan 9 und das angetriebene Organ 11 voneinander getrennt.

In dem Getriebe 2 ist die Wähleinrichtung 3 zwischen der Antriebswelle 10 und der Hauptwelle 17 angeordnet. Die Hauptwelle 17 ist von zylindrischer Form und erstreckt sich gleichachsig mit der Antriebswelle 10. Zu der Wähleinrichtung 3 gehören ein Antriebszahnrad 18, das mit der Antriebswelle 10 aus einem Stück besteht, ein auf der Hauptwelle 17 drehbar gelagertes in Rückwärtseinrichtung angetriebenes Zahnrad 19 und eine auf der Hauptwelle 17 angeordnete Synchronisiereinrichtung 22. Das Antriebszahnrad 18 kämmt mit einem der Zahnräder einer Gegenzahnradbaugruppe 20. Ein anderes Zahnrad dieser Baugruppe 20 kämmt mit einem Leerlaufzahnrad 21, das seinerseits mit dem angetriebenen Zahnrad 19 kämmt.

Die Synchronisiereinrichtung 22 ist von bekannter Bauart und weist eine an der Hauptwelle 17 befestigte Nabe und eine Synchronisierhülse auf, die durch Keilnuten mit der Nabe gleitend verbunden ist. Die Hülse kann mit Keilnuten des Antriebszahnrades 18 oder mit Keilnuten des angetriebenen Zahnrades 19 zusammenarbeiten.

In der Leerlaufstellung (N-Bereich) eines nicht gezeigten Wählhebels greift die Synchronisiereinrichtung 22 in keines der Zahnräder ein, so daß die Hauptwelle 17 von der Antriebswelle 10 getrennt ist. Wird die Synchronisiereinrichtung mit dem Zahnrad 18 in Eingriff gebracht, wird die Antriebswelle 10 über die Synchronisiereinrichtung mit der Hauptwelle 17 verbunden, um sie in die Antriebsstellung (D-Bereich) zu bringen.

Steht die Synchronisiereinrichtung mit dem Zahnrad 19 in Eingriff, wird die Antriebswelle 10 über die Zahnräder 18, 20, 21 und 19 mit der Hauptwelle 17 verbunden, um sie in die Stellung für die Rückwärtsfahrt (R-Bereich) zu bringen.

Die Hauptwelle 17 weist einen axialen Kanal auf, in dem eine Ölpumpenantriebswelle 36 montiert ist, die mit der Kurbelwelle 7 in Verbindung steht. Parallel zur Hauptwelle erstreckt sich die Ausgangswelle 23. Auf den Wellen 17 und 23 sind die primäre (erste) Riemenscheibe 24 und die sekundäre (zweite) Riemenscheibe 25 montiert. Eine festsitzende konische Scheibe 24b der ersten Riemenscheibe 24 besteht mit der Hauptwelle 17 aus einem Stück. Eine axial verschiebbare konische Scheibe 24a ist auf der Hauptwelle 17 axial verschiebbar gelagert. Die bewegbare konische Scheibe 24a gleitet auch in einem Zylinder 27a, der an die Hauptwelle 17 angeformt ist und eine Servoeinrichtung 27 bildet. Eine Kammer der Servoeinrichtung 27 steht mit einer Zahnradpumpe 37 über einen Kanal 39 und eine Steuerschaltung 38 in Verbindung. Die Zahnradpumpe 37 wird durch die Welle 36 angetrieben.

An die Ausgangswelle 23 ist gegenüber der bewegbaren Scheibe 24a eine zu der zweiten Riemenscheibe 25 gehörige unbewegliche konische Scheibe 25b angeformt. Eine bewegliche konische Scheibe 25a ist auf der Welle 23 gegenüber der Scheibe 24b verschiebbar gelagert. Zu der beweglichen konischen Scheibe 25a gehört ein zylindrischer Abschnitt, in dem ein Kolbenabschnitt 28a der Ausgangswelle 23 verschiebbar ist und eine Servoeinrichtung 28 bildet. Eine Kammer der Servoeinrichtung 28 steht mit der Ölpumpe 37 über einen Kanal 40 und die Steuerschaltung 38 in Verbindung. Mit der primären Riemenscheibe 24 und der sekundären Riemenscheibe 25 arbeitet ein Treibriemen 26 zusammen.

An der Ausgangswelle 23 ist ein Antriebszahnrad 29 befestigt, das mit einem Zwischen-Untersetzungszahnrad auf einer Zwischenwelle 30 zusammenarbeitet. Ein Zwischenzahnrad 31 auf der Welle 30 arbeitet mit einem Endzahnrad 32 zusammen. Die Umdrehung des Endzahnrades 32 wird über ein Differential 33 auf die Achsen 34 und 35 der Fahrzeugräder übertragen.

Die Druckölsteuerschaltung 38 steuert in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit, der Motordrehzahl und der Drosselklappenstellung die Druckölzufuhr zu den Servoeinrichtungen 27 und 28 und bewegt dadurch die Scheiben 24a und 25a. Auf diese Weise wird das Übersetzungsverhältnis stufenlos verändert.

Gemäß Fig. 2 wird eine Kammer 27b der Servoeinrichtung 27 durch die Zahnradpumpe 37 mit Drucköl aus einem Ölbehälter 42 versorgt, das durch ein Filter 41, eine Leitung 40, ein Druckregelventil 67 und ein Übersetzungssteuerventil 44 fließt. Eine Kammer 28b der Servoeinrichtung 28 wird über eine Leitung 40 mit Drucköl versorgt, ohne daß es die Ventile 67 und 44 passiert. Die bewegliche konische Scheibe 24a ist so geformt, daß ihre Druckaufnahmefläche größer ist als diejenige der beweglichen konischen Scheibe 25a.

Zu dem Druckregelventil 67 gehören die Schieber 68, eine Endkammer 69 und eine gegenüber der Endkammer angeordnete Feder 70. Die Feder 70 drückt den Schieber 68 nach links, um die Mündung 67a mit einer Druckölleitungsmündung 67b zu verbinden. Der Druck des der Kammer 69 zugeführten Öles schiebt den Schieber 68 nach rechts, um die Mündung 67b mit einer Abflußmündung 67c zu verbinden, um den in den Kanälen 39 und 40 herrschenden Leitungsdruck zu regeln.

Zu dem Übersetzungssteuerventil 44 gehören ein Schieber 46 innerhalb eines Ventilkörpers 45, eine Endkammer 47 und eine gegenüber der Kammer angeordnete Feder 48. Die Feder 48 drückt den Schieber 46 nach links, um eine Druckölzuführungsmündung 45b mit einer Mündung 45a zu verbinden. Der Druck des der Endkammer 47 zugeführten Öles schiebt den Schieber nach rechts, um die Mündung 45a mit einer Abflußmündung 45c zu verbinden. Die Abflußmündung 45c steht über einen Abflußkanal 66 und ein Rückschlagventil 72 mit dem Ölbehälter 42 in Verbindung, während die Abflußmündung 67c mit dem Behälter 42 direkt verbunden ist. Außerdem steht die Abflußmündung 45c über einen Kanal 49 und ein Regelventil 50, das den Öldruck konstant hält, mit den Kammern 69 und 47 in Verbindung. Die Kammer 69 steht mit dem Ölbehälter 42 über ein elektromagnetisch betätigtes Ventil 43 und einen Kanal 66a in Verbindung. Die Kammer 47 ist an den Behälter 42 ebenfalls über ein elektromagnetisch betätigtes Ventil 51 angeschlossen.

Der Motordrehzahlfühler 52 und der Ausgangswellendrehzahlfühler 53 sind nahe der primären Riemenscheibe 24 bzw. der sekundären Riemenscheibe 25 angeordnet und fühlen die jeweiligen Drehzahlen beider Riemenscheiben. Zu der Vorrichtung gehören außerdem ein Fühler 54 für die Drosselklappenstellung, der ein von dem Öffnungsgrad der Fahrzeugdrosselklappe abhängiges Signal liefert, ein Fahrgeschwindigkeitsfühler 55 und ein Kühlmitteltemperaturfühler 74. Die Ausgangssignale dieser Fühler 52 und 55 werden einem Regler 56 zum Steuern der elektromagnetisch betätigten Ventile 43 und 51 zugeführt.

Gemäß Fig. 3, in der der Regler dargestellt ist, werden die Ausgangssignale der Fühler 52 bis 54 und 74 über eine Eingangssignal- Abgleichschaltung 57 einem Mikrocomputer 58 zugeführt. Zu dem Mikrocomputer gehören ein Eingangs-/Ausgangs- (I/O)-Interface 59 mit Registern, ein ROM 60, in dem verschiedene Tabellen und Programme gespeichert sind, ein RAM 61, der die von den Fühlern kommenden Signale speichert, ein Register 62, ein Zeitgeber 63, ein Zähler 64 und ein Eingangs-/ Ausgangs-Interface 75. Die Ausgangssignale des Eingangs-/ Ausgangs-Interface 75 werden den elektromagnetisch betätigten Ventilen 43 und 51 und der elektromagnetischen Kupplung 1 über die Ausgangssignal-Abgleichschaltungen 65 zugeführt. Die Ventile 43 und 51 werden in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Reglers 56 mit den richtigen Tast- oder Schließverhältnissen betätigt.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung wird im folgenden anhand von Fig. 4 beschrieben. Mit Hilfe des von dem Motordrehzahlfühler kommenden Drehzahlsignals wird ermittelt, ob sich der Motor im Leerlauf befindet.

Durch den in der Spule 8 fließenden Strom wird der teilweise eingerückte Zustand der Elektromagnetpulverkupplung 1 ermittelt. Befindet sich der Motor bei teilweise eingerückter Kupplung 1 im Leerlauf, werden die elektromagnetisch betätigten Ventile 43 und 51 intermittierend mit einem vorbestimmten Schließverhältnis betätigt. Bei anderen als den genannten Betriebsbedingungen wird das Übersetzungsverhältnis der Riemenscheiben- und Riemeneinrichtung 4 durch Berechnen des Verhältnisses zwischen der Motordrehzahl und der Ausgangswellendrehzahl ermittelt. Entsprechend dem Übersetzungsverhältnis und der Motordrehzahl wird das erforderliche Schließverhältnis aus dem Diagramm nach Fig. 4(b) entnommen. Das Ventil 43 wird mit einem solchen Schließverhältnis betätigt, daß das in der Kammer 69 des Regelventils 67 enthaltene Öl abgelassen wird, wodurch sich der der Kammer 27b zugeführte Öldruck erhöht. Somit werden die beweglichen konischen Scheiben 24a und 25a in einer solchen Lage gehalten, daß der Riemen 26 sich auf den Riemenscheiben 24 und 25 nicht entgegen seiner Übertragungskraft verschiebt.

Die Steuerung des Übersetzungsverhältnisses geschieht wie folgt: Gemäß Fig. 5 wird entsprechend der durch den Fühler 54 gefühlten Drosselklappenposition und der durch den Fühler 55 gefühlten Fahrgeschwindigkeit ein Schließverhältnis D_M aus dem Diagramm nach Fig. 5(b) entnommen. Da es nicht erwünscht ist, das Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit von Veränderungen der Drosselklappenstellung und der Fahrgeschwindigkeit sofort zu verändern, ist eine Verzögerungszeit nach Fig. 5(d) vorgesehen. Nach Ablauf der Verzögerungszeit wird das tatsächliche Übersetzungsverhältnis G aus der Motordrehzahl und der Ausgangswellendrehzahl berechnet. Aus dem Diagramm nach Fig. 5(c) wird entsprechend der Drosselklappenstellung und der Fahrgeschwindigkeit ein Ziel-Übersetzungsverhältnis GM ermittelt. Entsprechend der Differenz zwischen den Übersetzungsverhältnissen G und GM wird der Korrekturwert (G-GM) × K₁ für das Verhältnis berechnet. Durch Addieren des Korrekturwertes zu dem Schließverhältnis D_M wird ein Tastverhältnissignal gewonnen.

Das Schließverhältnissignal steuert das elektromagnetische Ventil 51 an, um die Menge des aus der Kammer 47 abgeleiteten Öles zu regeln. Bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit und zunehmender Drosselklappenöffnung steigt der Öldruck in der Kammer 47. Infolgedessen wird mehr Öl aus der Kammer 27b abgeleitet, und der Umlaufdurchmesser des Riemens auf der primären Riemenscheibe 24 nimmt ab, d. h. das Übersetzungsverhältnis wird größer (niedriger Drehzahlbereich). Der Druck in der Kammer 47 nimmt mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit ab, so daß der Druck in der Kammer 27b ansteigt und die bewegliche konische Scheibe 24a in Richtung auf die Scheibe 24b verschoben wird. Somit nimmt der Umlaufdurchmesser zu, und das Übersetzungsverhältnis wird kleiner (hoher Drehzahlbereich).

Es lassen sich somit leicht verschiedene Korrekturen durchführen.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel für eine Temperaturkorrektur, die dazu dient, den Leistungsverlust des Motors beim Betrieb im kalten Zustand zu kompensieren. Gemäß Fig. 6(b) wird entsprechend der Kühlmitteltemperatur ein Korrekturkoeffizient KT ermittelt. Das aus dem Diagramm nach Fig. 5(b) ermittelte Schließverhältnis D_M und das aus dem Diagramm nach Fig. 5(c) ermittelte Übersetzungsverhältnis GM werden durch den Koeffizienten KT korrigiert. Infolgedessen nimmt das Schließverhältnis des dem elektromagnetisch betätigten Ventil 51 zugeführten Signals ab, wodurch der Druck in der Kammer 27b verringert wird. Somit ergibt sich ein hohes Übersetzungsverhältnis (niedrige Drehzahl).

Fig. 7 veranschaulicht die Korrektur bei der Beschleunigung. Gemäß Fig. 7(b) wird entsprechend der Öffnungsgeschwindigkeit R der Drosselklappe ein Korrekturkoeffizient KR ermittelt. Das Schließverhältnis D_M und das Übersetzungsverhältnis GM werden durch den Korrekturkoeffizienten KR korrigiert. Der Vorgang ist in Fig. 7(a) gezeigt. Ist die Drosselklappen- Öffnungsgeschwindigkeit hoch und das Gaspedal weit hinuntergedrückt, wird das Übersetzungsverhältnis vorübergehend vergrößert, um einen schnellen Beschleunigungseffekt hervorzurufen.

Fig. 7(c) zeigt eine andere Arbeitsweise für den Beschleunigungsvorgang. Beim Betrieb wird das Schließverhältnis D₂, das aus dem Diagramm nach Fig. 4(b) entsprechend dem Übersetzungsverhältnis und der Motordrehzahl gewonnen wird, in einem konstanten Verhältnis α verringert. Infolgedessen wird der von dem elektromagnetisch betätigten Ventil 43 abhängige Leitungsdruck vorübergehend erhöht, so daß das Übersetzungsverhältnis entsprechend dem niedrigen Drehzahlbereich verringert wird.

Fig. 8 veranschaulicht die Korrektur bei Verzögerung. Beim Betrieb wird aus der Differenz zwischen dem Drosselklappenöffnungsgrad R_n in dem betreffenden Zeitpunkt und dem Öffnungsgrad R_n-1 in einem früheren Zeitpunkt der Zustand der Verzögerung ermittelt. Bei diesem Zustand wird das Übersetzungsverhältnis auf dem früheren Wert entsprechend dem Öffnungsgrad R_n-1 gehalten. Wird der durch das Bremspedal betätigte Bremsschalter geschlossen, werden das aus Diagrammen gewonnene Schließverhältnis D_M und das Schließverhältnis GM durch den Koeffizienten K_s korrigiert, um das Schließverhältnis zu verkleinern. Infolgedessen nimmt der durch das Ventil 51 aufgebrachte Öldruck zu und der Druck in der Kammer 27b ab.

Somit wird das Übersetzungsverhältnis hoch (niedrige Drehzahl), so daß der Motorbremseffekt verbessert wird.

Die elektromagnetisch betätigten Ventile 43 und 51 werden zwar durch Impulse betätigt, und der Öldruck wird durch Veränderungen der Schließberhältnisimpulse geregelt, doch kann jedes Ventil auch durch Variieren des in dem Elektromagnet fließenden Stromes gesteuert werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses eines stufenlos verstellbaren Kraftfahrzeuggetriebes, mit einer primären und einer sekundären Riemenscheibe, die jeweils über hydraulische Zylinder verschiebbare Scheiben aufweisen und die über einen Riemen verbunden sind, mit einem über den hydraulischen Steuerdruck in einer Endkammer (47) betätigbaren Übersetzungssteuerventil (44), das den Druck im hydraulischen Zylinder (27a) der primären Riemenscheibe (24) durch dessen Verbindung mit einem Zufluß- (39) oder Abflußkanal (66) steuert, mit Einrichtungen (Motordrehzahlfühler 52, Drosselklappenstellungsfühler 54) zur Erfassung des Betriebszustandes des Kraftfahrzeugmotors und zur Abgabe elektrischer Signale, die einem elektrischen Regler (56) zum Erzeugen von Steuersignalen zugeführt werden, und mit einem ersten elektromagnetisch betätigten Ventil (51), das in Abhängigkeit von den Steuersignalen den Abfluß von Steuerdruckmitteln aus der Endkammer (47) des Übersetzungssteuerventils (44) zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufluß von Steuerdruckmitel in die Endkammer (47) über ein Regelventil (50) zum Aufbauen eines konstanten Druckes erfolgt, das an den Abflußkanal (66) zwischen der Abflußmündung (45c) des Übersetzungssteuerventils (44) und einem Rückschlagventil (72) angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Druckregelventil (67) zum Regeln des Druckes im Zuflußkanal (39), das über ein zweites elektromagnetisch betätigtes Ventil (43) steuerbar ist.