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Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische
Steuervorrichtung für ein stufenlos verstellbares
Fahrzeuggetriebe der Bauart mit einer Hydraulikpumpe und einem
Hydraulikmotor, insbesondere zum Steuern des
Hydraulikkupplungsmechanimus eines derartigen Getriebes.
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Aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 56-
95722 ist ein stufenlos verstellbares Getriebe bekannt, das
eine Hydraulikpumpe und einen Hydraulikmotor, die durch
einen geschlossenen Kreislauf miteinander verbunden sind,
wobei die Hydraulikpumpe oder/und der Hydraulikmotor eine
variable Verdrängung haben, und eine Bypassleitung
aufweist, die eine Verbindung zwischen der Hochdruck- und
der Niederdruckölpassage des geschlossenen Kreislaufs, die
zwischen der Hydraulikpumpe und dem Hydraulikmotor
angeordnet sind, herstellen kann, wobei die Öffnung in der
Bypassleitung durch einen Begrenzer oder ein
Kupplungsventil zur Steuerung des Getriebes gesteuert wird.
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Bei dieser bekannten Getriebesteuerung wird der
Öffnungsbetrag des Begrenzers in Abhängigkeit von der
Öffnung des Drosselventils eines dem Getriebe zugeordneten
Motors und der Motordrehzahl gesteuert. Wenn das
Kraftfahrzeug mit dem Getriebe normal anfährt, wird das
Kupplungsventil angeschaltet, während die Motordrehzahl
gering ist. Wenn das Kraftfahrzeug plötzlich oder bergauf
anfährt, wird die Motordrehzahl zuerst bis zu einem
maximalen Drehmomentbetrag erhöht, um ein ausreichendes
Motordrehmoment zu erzeugen, und dann wird das Kupplungsventil
angeschaltet. Um den Begrenzer oder das Kupplungsventil zu
steuern, muß man daher die Drosselventilöffnung ebenso als
Steuerfaktor verwenden wie die Motordrehzahl. Die Steuerung
des Begrenzers zur Steuerung des Getriebes ist weiter
deswegen nachteilig, weil die Ölviskosität in dem Getriebe
mit der Umgebungstemperatur variiert, so daß es schwierig
ist, das durch das Getriebe übertragene Drehmoment genau zu
steuern, wodurch es schwierig ist, das Kraftfahrzeug sanft
anzufahren.
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Aus der US-A-3555817 ist es bekannt, eine Anordnung
mit einer hydraulischen Steuervorrichtung für ein stufenlos
verstellbares Fahrzeuggetriebe mit einem zwischen einer
Hydraulikpumpe und einem Hydraulikmotor angeordneten
geschlossenen Hydraulikkreislauf vorzusehen, wobei die
Hydraulikpumpe oder/und der Hydraulikmotor vom Typ
variabler Verdrängung ist, wobei die Hydraulikpumpe durch
einen Motor angetrieben ist und der Hydraulikmotor zum
Antrieb von Fahrzeugrädern durch Hydraulikdruck von der
Hydraulikpumpe angetrieben ist, umfassend: erste und zweite
Entlastungsventile, die zwischen zwei zwischen der
Hydraulikpumpe und dem Hydraulikmotor verlaufenden Ölpassagen des
geschlossenen Hydraulikkreislaufs angeordnet sind, wobei
jedes zum Entlasten eines Drucks von einer der Ölpassagen
zu der anderen Ölpassage vorgesehen ist, wobei das erste
Entlastungsventil den Druck von der einen Ölpassage
entlastet, deren Druck höher wird, wenn das stufenlos
verstellbare Getriebe durch Antriebskräfte von dem Motor
zum Antrieb der Fahrzeugräder angetrieben wird, und wobei
das zweite Entlastungsventil Druck von der anderen
Ölpassage entlastet, deren Druck höher wird, wenn das
stufenlos verstellbare Getriebe Antriebskräfte von den
Fahrzeugrädern aufnimmt.
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Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dar eine Entlastungsdruckeinstellung des ersten
Entlastungsventils derart gesteuert ist, daß sie mit ansteigender
Motordrehzahl höher wird, und daß eine
Entlastungsdruckeinstellung des zweiten Entlastungsventils derart gesteuert
ist, daß sie mit ansteigender Geschwindigkeit des
Kraftfahrzeugs höher wird.
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Mit der hydraulischen Steuerervorrichtung der vorliegenden
Erfindung wird die Entlastugnsdruckeinstellung eines der
Entlastungsventile in Abhängigkeit von der Motordrehzahl
gesteuert, und das Anfahren des Fahrzeugs kann nur auf
Basis der Motordrehzahl genau gesteuert werden, ohne die
Öffnung eines Drosselventils als Steuerfaktor zu verwenden.
Weil das durch das Getriebe übertragene Drehmoment
proportional zum Hydraulikdruck in dem geschlossenen
Hydraulikkreislauf ist, kann das übertragene Drehmoment selbst durch
Steuern des Hydraulikdrucks gesteuert werden, was durch
Änderungen der Öltemperatur nicht beeinflußt wird. Somit
kann man das Kraftfahrzeug jederzeit sehr sanft anfahren.
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Wenn die Entlastungsdruckeinstellung des
Entlastungsventils immer so gesteuert wäre, daß sie mit steigender
Motordrehzahl größer wird, würde, wenn das Fahrzeug durch
trägheitsabhängige Leerlaufbewegung angehalten wird, wobei
das übertragungsverhältnis (das Verhältnis zwischen den
Drehzahlen der Eingangs- und Ausgangswelle des Getriebes)
normalerweise so gesteuert wird, daß es größer wird, wenn
das Fahrzeug angehalten wird, eine Motorbremsung wirken, um
die Motrdrehzahl zu erhöhen, und dann würde die
Entlastungsdruckeinstellung erhöht werden, was eine intensive
Motorbremsung zur Folge hätte. Somit könnte man das
Kraftfahrzeug nicht sanft anhalten. Wenn das Kraftfahrzeug in
seiner Leerlaufbewegung aus einem Halt bergab anfährt, wenn
der Motor leerläuft und die Entlastungsdruckeinstellung im
wesentlichen null wäre, dann würde selbst nach einer
Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn das Fahrzeug
bergab fährt, keine Motorbremsung wirken. Weil die
Motordrehzahl nicht erhöht würde und die
Entlastungsdruckeinstellung nicht anstiege, würde keine Motorbremsung wirken.
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Erfindungsgemäß wird, wenn das Getriebe durch die
Fahrzeugräder angetrieben wird sowie wenn das Fahrzeug durch
trägheitsabhängige Leerlaufbewegung angehalten wird oder
mit trägheitsabhängiger Leerlaufbewegung aus einem Halt
bergab anfährt, die Entlastungsdruckeinstellung des anderen
Entlastungsventils, das den Hydraulikdruck entlastet, der
höher wird, wenn das Getriebe durch die Fahrzeugräder
angetrieben wird, so gesteuert, daß sie höher wird, wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt. Daher kann man eine
Motorbremsung in Abhängigkeit von der
Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten.
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Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung wird
nachfolgend nur beispielshalber unter Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben:
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Fig. 1 zeigt ein Hydraulikkreislaufschema eines stufenlos
verstellbaren Getriebes mit einer erfindungsgemäßen
hydraulischen Steuervorrichtung;
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Fig. 2 zeigt in einem Graph das Motordrehmoment und den
Hydraulikdruck in der ersten Ölpassage, aufgetragen
gegen die Motordrehzahl, wenn das stufenlos
verstellbare Getriebe durch den Motor angetrieben wird; und
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Fig. 3 zeigt in einem Graph den Hydraulikdruck in einer
zweiten Ölpassage, aufgetragen gegen die
Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn das stufenlos verstellbare
Getriebe durch die Fahrzeugräder angetrieben wird.
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Fig. 1 zeigt einen Hydraulikkreislauf eines
hydraulisch betätigten stufenlos verstellbaren Getriebes T gemäß
der Erfindung, eingebaut in ein Kraftfahrzeug. Das
stufenlos verstellbare Getriebe T hat eine Hydraulikpumpe P
vom Typ fester Verdrängung, die durch einen Motor E
antreibbar ist, und einen Hydraulikmotor M vom Typ variabler
Verdrängung zum Antrieb der Fahrzeugräder W. Die
Hydraulikpumpe P und der Hydraulikmotor M sind durch einen
geschlossenen Hydraulikkreislauf miteinander verbunden, der eine
erste Ölpassage La aufweist, die die Auslaßöffnung der
Pumpe P mit der Einlaßöffnung des Motors M verbindet, und
eine zweite Ölpassage Lb aufweist, die die Einlaßöffnung
der Pumpe P mit der Auslaßöffnung des Motors M verbindet.
Der Hydraulikdruck in der ersten Ölpassage La wird größer
(und der in der zweiten Ölpassage Lb wird kleiner), wenn
die Pumpe P durch den Motor E angetrieben wird, um
Hydraulikdruck zu entwickeln, um den Motor M zum Antrieb der
Fahrzeugräder W zu drehen, d.h., wenn die Fahrzeugräder W
durch den Motor E durch das stufenlos verstellbare Getriebe
T angetrieben werden. Der Hydraulikdruck in der zweiten
Ölpassage Lb wird größer (und der in der ersten Ölpassage
Lb wird kleiner), wenn durch Antriebskräfte von den
Fahrzeugrädern W eine Motorbremsung angelegt wird, etwa wenn
das Kraftfahrzeug verzögert.
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Eine durch die Pumpe P betätigbare Ladepumpe 1 hat
eine Auslaßöffnung, die mit dem geschlossenen Kreislauf
durch eine dritte Ölpassage Lc verbunden ist, die ein Paar
Regelventile 2,3 aufweist. Durch die Ladepumpe 1 aus einem
Ölsumpf 15 hochgepumptes Arbeitsöl, das durch ein
Ladedruckentlastungsventil 6 im Druck reguliert ist, wird derjenigen
der beiden Ölpassagen La, Lb zugeführt, deren
Hydraulikdruck geringer ist, und zwar durch das entsprechende der
beiden Regelventile 2,3. Eine mit dem geschlossenen
Kreislauf verbundene vierte Ölpassage Ld enthält ein
Wechselventil 8, mit dem eine zu dem Ölsumpf 15 führende fünfte
Ölpassage Le verbunden ist. Von der Ladepumpe zugeführtes
überschüssiges Öl wird durch die fünfte Ölpassage Le in den
Ölsumpf 15 abgeleitet, die über das Wechselventil 8 mit der
Niederdruck führenden der ersten und zweiten Ölpassagen La,
Lb verbunden ist. Die fünfte Ölpassage Le enthält ein
Niederdruckentlastungsventil 7, das geringer eingestellt
ist als das Druckentlastungsventil 6, um den Hydraulikdruck
in der Niederdruck führenden der ersten und zweiten
Ölpassagen La und Lb zu regulieren.
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Der geschlossene Hydraulikkreislauf enthält weiter
sechste und siebte Ölpassagen Lf und Lg, die zwischen den
ersten und zweiten Ölpassagen La und Lb angeschlossen sind.
Die sechste Ölpassage Lf enthält ein erstes Regelventil 4a,
das einen Arbeitsölfluß nur von der ersten Ölpassage La zu
der zweiten Ölpassage Lb durch ein erstes
Überdruckentlastungsventil 4 zuläßt, das Hydraulikdruck von der ersten
Ölpassage La zu der zweiten Ölpassage Lb entlastet, wenn
der Hydraulikdruck in der ersten Ölpassage La größer ist
als erwünscht und als der in der zweiten Ölpassage Lb. Die
siebte Ölpassage Lg enthält ebenfalls ein zweites
Regelventil 5a, das einen Arbeitsölfluß nur von der zweiten
Ölpassage Lb zu der ersten Ölpassage La durch bin zweites
Überdruckentlastungsventil 5 zuläßt, das Hydraulikdruck von
der zweiten Ölpassage Lb zu der ersten Ölpassage La
entlastet, wenn der Hydraulikdruck in der zweiten Ölpassage
Lb größer wird als der in der ersten Ölpassage La. Mit dem
ersten Überdruckentlastungsventil 4 ist eine erste
Pilotdruckleitung 10a verbunden, um die
Entlastungsdruckeinstellung für das erste Überdruckentlastungsventil 4 variabel zu
steuern. Die erste Pilotdruckleitung 10a wird aus einem
ersten Pilotdruckgenerator 10 mit einem Pilotdruck
versorgt, der einer durch einen Motordrehzahlsensor 9
erfaßten Motordrehzahl entspricht. Daher wird durch das
erste Überdruckentlastungsventil 4 der
Entlastungsdruckpegel für die erste Ölpassage La erhöht, wenn die Drehzahl
des Motors E steigt. Ähnlich ist mit dem zweiten
Überdruckentlastungsventil 5 eine zweite Pilotdruckleitung 12a
verbunden, die mit einem zweiten Pilotdruckgenerator 12
verbunden ist, der sie mit einem Pilotdruck versorgt, die
einer durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 11
erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit entpricht. Daher wird
durch das zweite Überdruckentlastungsventil 5 der
Entlastungsdruckpegel für die zweite Ölpassage Lb erhöht, wenn
die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs steigt.
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Nachfolgend wird die Art und Weise beschrieben, in der
der Hydraulikdruck gesteuert wird, wenn das Kraftfahrzeug
mit dem stufenlos verstellbaren Getriebe T mit dem so
ausgebildeten Hydraulikkreislauf in Betrieb ist. Fig. 2
zeigt das Motordrehmoment und den Hydraulikdruck in der
ersten Ölpassage La, aufgetragen gegen die Motordrehzahl
bezüglich verschiedener Beträge der Drosselventilöffnung
(%), wenn das stufenlos verstellbare Getriebe T zur Drehung
der Fahrzeugräder W durch den Motor E angetrieben wird.
Eine strichpunktiert dargestellte gerade Linie A stellt die
Entlastungsdruckeinstellung des ersten
Überdruckentlastungsventils 4 dar, und der schraffierte Bereich stellt einen
Druckentlastungsbereich dar, d.h. einen Bereich, in dem die
Kupplung teilweise eingerückt ist. Beim Anfahren des
Kraftfahrzeugs durch Niederdrücken des Fahrpedals zur vollen
Öffnung des Drosselventlis (100%) steigen die Motordrehzahl
und der Hydraulikdruck der ersten Ölpassage La an, und zwar
von einem Punkt a, (an dem der Motor leerläuft und der
Hydraulikdruck in der ersten Ölpassage La null ist) entlang
der geraden Linie A zu einem Punkt b, in dem die gerade
Linie A eine Kurve schneidet, die die Drosselventilöffnung
von 100% darstellt. Danach variieren die Motordrehzahl und
der Hydraulikdruck in der ersten Ölpassage La entlang der
Kurve, die die Drosselventilöffnung von 100% anzeigt, zu
einem Punkt c, der durch den Pfeil angedeutet ist. Beim
Anfahren des Kraftfahrzeugs durch Öffnen des Drosselventils
auf 20%, werden die Motordrehzahl und der Hydraulikdruck in
der ersten Ölpassage La erhöht, und zwar von dem Punkt a
entlang der geraden Linie A bis zu einem Punkt d, wo die
gerade Linie A eine Kurve schneidet, die die
Drosselventilöffnung von 20% darstellt, und variieren danach entlang
dieser Kurve zu einem Punkt e.
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Das Kraftfahrzeug kann somit ganz einfach dadurch
sanft angefahren werden, daß die
Entlastungsdruckeinstellung für das erste Überdruckentlastungsventil 4 in
Abhängigkeit von der Motordrehzahl gesteuert wird. Der
Hydraulikdruck, der zu dieser Zeit proportional zu dem von dem
Getriebe übertragenen Drehmoment ist, und somit das
übertragene Drehmoment können unabhängig von Änderungen der
Öltemperatur genau gesteuert werden.
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Fig. 3 zeigt den Hydraulikdruck in der zweiten
Ölpassage Lb, aufgetragen gegen die Fahrzeuggeschwindigkeit,
wenn das Kraftfahrzeug unter von den Fahrzeugrädern W auf
das Getriebe T wirkenden Antriebskräften durch den Motor
gebremst wird, wie etwa wenn das Kraftfahrzeug durch seine
trägheitsabhängige Leerlaufbewegung angehalten wird. Eine
durch die Strichdoppelpunktierte Linie angezeigte gerade
Linie B stellt die Entlastungsdruckeinstellung des zweiten
Überdruckentlastungsverfahren 5 dar, und die zwei durch die
durchgehenden Linien dargestellten geraden Linie C, D
stellen den Hydraulikdruck in der zweiten Ölpassage Lb
relativ zu der Fahrzeuggeschwindigkeit dar, wenn das
Übertragungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes
maximal ist (Linie C), und den Hydraulikdruck in der
zweiten Ölpassage Lb relativ zu der
Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn das Übertragungsverhältnis minimal ist (Linie
D). Ein schraffierter Bereich zwischen den geraden Linien
B, C zeigt eine Druckentlastungsbereich, das ist ein
Bereich, in dem die Kupplung teilweise eingerückt ist.
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Nachfolgend wird ein Beispiel des Betriebs der
Steuervorrichtung beschrieben, wobei das Fahrzeug durch
trägheitsabhängige Leerlaufbewegung angehalten wird, nach Fahrt bei
einem Punkt a, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit etwa 70
km/h und das Übertragungsverhältnis minimal ist. Bis die
Fahrzeuggeschwindigkeit von 50 km/h erreicht ist, wird die
Fahrzeuggeschwindigkeit entlang der geraden Linie D bis zu
einem Punkt b verringert, wobei das Übertragungsverhältnis
minimal ist. Dann wird die Fahrzeuggeschwindigkeit weiter
verringert, während der Hydraulikdruck in der zweiten
Ölpassage Lb entlang einer Kurve E ansteigt, die durch die
unterbrochene Linie dargestellt ist, wobei das
Übertragungsverhältnis mit Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit
erhöht wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bis zu einem
Punkt c verringert ist, an dem die Kurve E die gerade Linie
B schneidet, wird das zweite Überdruckentlastungsventil 5
betätigt, um einen teilweise eingerückten Kupplungszustand
zu erreichen, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit entlang
der geraden Linie B bis zu einem Punkt f verringert wird.
Weil die Fahrzeuggeschwindigkeit von dem Punkt c zu dem
Punkt f unter teilweise eingerücktem Kupplungszustand
verringert wird, kann eine sanfte Motorbremsung
durchgeführt werden.
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Wenn das zweite Überdruckentlastungsventil 5 nicht
vorhanden wäre, würde die Fahrzeuggeschwindigkeit von dem
Punkt c entlang der Kurve E zu einem Punkt d, an dem die
Kurve E die gerade Linie C schneidet, abnehmen, während der
Hydraulikdruck in der zweiten Ölpassage Lb von dem Punkt c
aus ansteigt. Danach verringerte sich die
Fahrzeuggeschwindigkeit entlang der geraden Linie C hinunter zu einem Punkt
e. Während des Intervalls von dem Punkt c über den Punkt d
zu dem Punkt e wäre die Motorbremsung überaus intensiv.
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Wäre das zweite Überdruckentlastungsventil 5 in
Abhängigkeit von der Motordrehzahl gesteuert, nähme die
Fahrzeuggeschwindigkeit von dem Punkt a zu dem Punkt b und
dann entlang der Kurve E ab, während der Hydraulikdruck in
der zweiten Ölpassage Lb mit dem Anstieg des
Übertragungsverhältnisses größer wird. Insofern die
Fahrzeuggeschwindigkeit durch Variieren des Übertragungsverhältnisses von dem
Minimum zum Maximum verringert wird, während die
Motordrehzahl konstant gehalten wird, wenn der Hydraulikdruck in der
zweiten Ölpassage Lb einen Wert (an einem Punkt g)
entsprechend der Motordrehzahl erreichen würde, so würde
das zweite Übeerdruckentlastungsventil 5 betätigt, um zu
bewirken, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit von dem Punkt g
entlang der unterbrochenen Linie F zu einem Punkt h
abnimmt, wo das Übertragungsverhältnis maximal ist, und
dann würde die Fahrzeuggeschwindigkeit entlang der geraden
Linie C bis zu dem Punkt e verringert. Dieser hypothetische
Zustand wäre besser als wenn kein zweites
Überdruckentlastungsventil 5 vorhanden wäre, jedoch die Motorbremsung
wäre immer noch zu intensiv, weil die
Fahrzeuggeschwindigkeit bis zu dem Punkt e verringert würde, während der
Hydraulikdruck auf der unterbrochenen Linie F beibehalten
würde, bis der Punkt h erreicht ist.
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Erfindungsgemäß sind wie oben beschrieben die
Entlastungsventile zwischen den zwei Ölpassagen des
geschlossenen Hydrazulikkreislaufs zwischen der Hydraulikpumpe und
dem Hydrauklikmotor angeordnet, und die
Entlastungsdruckeinstellung des einen Entlastungsventils, das eine der
Ölpassagen entlastet, deren Druck höher wird, wenn das
Getriebe durch den Motor angetrieben wird, wird so
gesteuert, daß sie mit ansteigender Motordrehzahl größer
wird, während die Entlastungsdruckeinstellung des anderen
Entlastungsventils, das die andere Ölpassage entlastet,
deren Druck höher wird, wenn das Getriebe Antriebskräfte
von den Fahrzeugrädern erhält, so gesteuert wird, daß sie
mit Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit größer wird. Weil
die Entlastungsdruckeinstellung des einen
Entlastungsventils in Abhängigkeit von der Motordrehzahl gesteuert
wird, kann das Anfahren des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit
von der Motorlast gesteuert werden, und zwar durch Nutzung
der Motorcharakteristiken ohne Verwendung der
Drosselventilöffnung als einem Steuerfaktor. Weil das durch das Getriebe
übertragene Drehmoment proportional zu dem Druck in dem
geschlossenen Kreislauf ist, kann das übertragene
Drehmoment selbst durch die Steuerung des Drucks in dem
geschlossenen Kreislauf gesteuert werden, so daß das
Drehmoment durch Änderungen der Öltemperatur nicht beeinflußt
wird, so daß man das Fahrzeug sehr sanft anfahren kann.
Wenn das Getriebe Antriebskräfte von den Fahrzeugrädern
erhält, wie etwa wenn das Fahrzeug durch seine
trägheitsabhängige Leerlaufbewegung angehalten wird, wird die
Entlastungsdruckeinstellung des anderen Entlastungsventils in
Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert, um
das Fahrzeug mit sanfter Motorbremsung anzuhalten. Beim
Anfahren des Kraftfahrzeugs aus einem Halt bergab auf einer
abfallenden Strafe durch Schwerkraft beginnt die
Motorbremsung mit ansteigender Fahrzeuggeschwindigkeit sanft zu
wirken und man kann daher eine normale Motorbremsung
erhalten.