DE3886673T2

DE3886673T2 - Steuerungsvorrichtung für hydraulische Servomotoren.

Info

Publication number: DE3886673T2
Application number: DE88309708T
Authority: DE
Inventors: Kazuya Maki; Junichi C O Kabushiki K Miyake; Kouji C O Kabushiki Yamaguchi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1987-10-19
Filing date: 1988-10-17
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2008-10-18
Also published as: EP0313287A3; US5060476A; DE3886673D1; EP0313287A2; CA1305646C; EP0313287B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, die Solenoidventile zur Steuerung von Hydraulikservoeinheiten verwendet, die beispielsweise zur Drehzahlminderungsverhältnissteuerung und Kupplungssteuerung verwendet werden, wie sie bei einem stufenlos verstellbaren Getriebe erforderlich sind.
Es wurden verschiedene Typen von stufenlos verstellbaren Getrieben für Fahrzeuge vorgeschlagen, die zum stufenlosen Ändern der Eingangsdrehzahl und deren Übertragung als einem Ausgang verwendet werden. Beispielsweise ist aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 67(1981)-95722 ein stufenlos verstellbares Getriebe für Fahrzeuge bekannt, das einen geschlossenen Hydraulikkreislauf mit einer darin enthaltenen Hydraulikpumpe konstanter Verdrängung und einem Hydraulikmotor variabler Verdrängung aufweist.
In einem solchen stufenlos verstellbaren Getriebe werden der Kupplungsbetrieb beim Anfahren oder Anhalten und die Drehzahlminderungsverhältnisänderung während der Fahrt durch Servoeinheiten auf Basis von Signalen gesteuert, die die Motordrosselöffnung und die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentieren. Eine solche Steuerung kann beispielsweise, wie in Fig. 7A gezeigt, mittels vierer Solenoidventile 163 bis 163d durchgeführt werden, die dazu dienen, den Hydraulikdruck P1 des Arbeitsfluids zu erhöhen oder zu verringern, der von der mit den rechten und linken Zylindern des Servozylinders 161 verbundenen Leitung 162 abgeführt wird, oder wie in Fig. 7B gezeigt, mittels zweier Solenoidventile 166a und 166b, die durch ein Vier-Weg-Ventil 165 wirken.
Im Fall von Fig. 7A werden jedoch immerhin vier Solenoidventile benötigt, und im Fall von Fig. 7B wird ein Vier-Weg- Ventil benötigt, obwohl vier Ventile nicht erforderlich sind. Jedenfalls macht die Verwendung dieser Ventile die Ausbildung und Steuerung der Servoeinheit nicht nur kompliziert, sondern auch teuer. Insbesondere in einem stufenlos verstellbaren Getriebe führt dies zu einem Nachteil, daß das Getriebe große Abmessungen bekommt und kompliziert wird, weil es jeweilige Servoeinheiten zur Steuerung des Drehzahlminderungsverhältnisses und des Kupplungsbetriebs erfordert.
Weiter ergab sich ein anderer Nachteil mit einer herkömmlichen Servoeinheit darin, daß diese im Fall einer Solenoidventilfehlfunktion die erwünschte Steuerung nicht erzeugen kann. Daher wurden im Stand der Technik verschiedene Ausbildungen solcher Servoeinheiten vorgeschlagen, wie etwa eine Ausfallsicherungsmaßnahme für den Fall einer solchen Solenoidventilfehlfunktion, in der beispielsweise eine der Servoeinheiten durch langsames Lösen der Kupplung langsam betätigt wird. Beispielsweise ist aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 60(1985)-249761 eine Vorrichtung bekannt, in der ein Vier-Wege-Ventil die Drucksteuerung in den rechten und linken Zylinderkammern des Servozylinders zur Verhältnissteuerung eines stufenlos verstellbaren Getriebes ausführt. Der Betrieb des Vier-Wege-Ventils ist durch ein Solenoidventil gesteuert, und falls das Solenoidventil aufgrund seiner Fehlfunktion ausfällt, wird das Vier-Wege-Ventil in seiner Stellung gehalten, um die Verhältnissteuerung zu verhindern, oder das Hydraulikfluid wird durch eine Öffnung geführt, so daß es das Minderungsverhältnis langsam ändert, bis das Verhältnis sein Maximum oder Minimum erreicht.
Wenn jedoch wie oben beschrieben eine Änderung des Minderungsverhältnisses verhindert wird, bleibt es so und kann nicht auf NIEDRIG (maximales Drehzahlminderungsverhältnis) verringert werden, wenn das Fahrzeug wieder anfährt, so daß man nicht sanft anfahren kann. Weiter hat die Verwendung eines oben genannten Vier-Wege-Ventils den Nachteil, daß die Steuervorrichtungen große Abmessungen bekommt und kompliziert wird.
Wie oben beschrieben, wird die Kupplungssteuerung für ein Getriebe häufig mittels Servoeinheiten unter Verwendung von Solenoidventilen durchgeführt. Bei diesen Systemen kann es vorkommen, daß die Solenoidventile ausfallen, so daß die Kupplung in Betriebseingriff bleibt, auch wenn der Schalthebel in seine Neutralposition zurückgebracht wird und ein AUS- Signal erzeugt wird.
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung aufzuzeigen, die den Betrieb von Servoeinheiten mittels nur zweier Solenoidventile steuern kann.
Ein Ziel einer Ausführung ist es, eine Drehzahlsteuervorrichtung aufzuzeigen, die eine einfache Struktur hat, leicht zu steuern und billig ist.
Ein weiteres Ziel dieser Ausführung ist es, eine zuverlässige Drehzahlsteuervorrichtung aufzuzeigen, die beim Ausfall eines Solenoids einen Ausfallsicherungsbetrieb durchführen kann.
Ein Ziel einer weiteren Ausführung ist es, eine Steuervorrichtung zur Verwendung mit Servoeinheiten zur Steuerung einer Kupplung eines Getriebes aufzuzeigen, die die Kupplung vom AN-Zustand in den AUS-Zustand durch Bringen des Schalthebels in die Neutralposition schalten kann, wenn die Kupplung durch Fehlfunktion eines Solenoidventils AN geschaltet ist.
Aus der EP-A-312357, veröffentlicht am 19. April 1989 ist eine Steuervorrichtung für eine Hydraulikservoeinheit bekannt, die einen Zylinder und einen in eine in dem Zylinder gebildete Kammer eingesetzten Kolben umfaßt, wobei der Kolben einen in die Zylinderkammer gleitend eingesetzten Kolbenabschnitt und einen Stangenabschnitt aufweist, dessen eines Ende an dem Kolbenabschnitt befestigt ist und dessen anderes Ende aus der Zylinderkammer vorsteht, wobei die Zylinderkammer durch den Kolbenabschnitt in eine stangenseitige Zylinderkammer, die die Kolbenstange durchsetzt, und eine kopfseitige Zylinderkammer unterteilt ist, zu der die Endfläche des Kolbenabschnitts weist, wobei eine Druckaufnahmefläche der kopfseitigen Zylinderkammer größer als eine Druckaufnahmefläche der stangenseitigen Zylinderkammer ist; welche Steuervorrichtung umfaßt:
eine erste Hydraulikleitung zur Zufuhr von Arbeitsfluid vorbestimmten Drucks von einer Hydraulikdruckquelle zu der stangenseitigen Zylinderkammer;
ein erstes Solenoidventil, dessen Öffnung entsprechend Tastverhältnissignalen gesteuert ist;
eine zweite Hydraulikleitung, die die kopfseitige Zylinderkammer mit der ersten Hydraulikleitung durch ein erstes Solenoidventil verbindet;
ein zweites Solenoidventil, dessen Öffnung entsprechend Tastverhältnissignalen gesteuert ist;
eine Ablaufhydraulikleitung, die die kopfseitige Zylinderkammer durch das zweite Solenoidventil mit einem Ablauf verbindet; und wobei
in der zweiten Hydraulikleitung eine erste Öffnung mit einer Fließpassagenfläche vorgesehen ist und in der Ablaufhydraulikleitung eine zweite Öffnung mit einer Fließpassagenfläche vorgesehen ist.
Die Steuervorrichtung der in Anspruch 1 definierten vorliegenden Erfindung umfaßt weiter die in der zweiten Hydraulik leitung vorgesehene erste Öffnung, die eine vorbestimmte feste Fließpassagenfläche aufweist, und die in der Ablaufhydraulikleitung vorgesehene zweite Öffnung, deren vorbestimmte feste Fließpassagenfläche kleiner als die Fläche der ersten Öffnung ist.
Alternative herkömmliche Steuervorrichtungen für Hydraulikservoeinheiten sind aus der EP 0065304 und der EP 0240178 bekannt, aus denen verschiedene Anordnungen von Solenoiden und Hydraulikzufuhr- und ablaufleitungen zur Fluiddrucksteuerung zu einer Servoeinheit bekannt sind.
In einer Ausführung umfaßt die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung weiter eine Hydraulikzweigleitung, deren eines Ende mit einem Abschnitt der zweiten Hydraulikleitung zwischen der Hydraulikdruckquelle und dem ersten Solenoid angeschlossen ist, und deren anderes Ende mit der kopfseitigen Zylinderkammer verbunden ist;
ein in der Hydraulikzweigleitung vorgesehenes Rückschlagventil, das das Arbeitsfluid nur von der kopfseitigen Zylinderkammer in die zweite Hydraulikdruckleitung an einem das erste Solenoidventil umgehenden Punkt fließen läßt, aber einen Fluidfluß von der zweiten Hydraulikdruckleitung unter Umgehung des ersten Solenoidventils durch die Hydraulikzweigleitung in den kopfseitigen Zylinder unterbindet; und ein Schaltventil, das zusätzlich in einem Abschnitt der zweiten Hydraulikleitung zwischen der Hydraulikdruckquelle und einem Verzweigungspunkt von der Zweigleitung vorgesehen ist;
wobei das Schaltventil die zweite Hydraulikleitung an einer Seite der Hydraulikdruckquelle verschließt und die zweite Hydraulikleitung an einer Seite des Verzweigungspunkts mit einem Ablauf verbindet, wenn ein Neutralbereich gewählt ist, aber einen Arbeitsfluidfluß durch die zweite Hydraulikleitung durch direktes Verbinden der kopfseitigen Zylinderkammer mit der ersten Hydraulikleitung durch das erste Solenoidventil erlaubt, wenn ein Fahrbereich gewählt ist.
Weitergehend verständlich wird die vorliegende Erfindung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die nur zur Illustration dienen und daher die vorliegende Erfindung nicht beschränken, und wobei:
Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm eines Hydraulikkreislaufs, verwendet in einem stufenlos verstellbaren Getriebe mit einer Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführung.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht einer ersten und einer zweiten Drehzahlsteuerservoeinheit.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht einer Kupplungsservoeinheit.
Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm eines Hydraulikkreises, verwendet in einem stufenlos verstellbaren Getriebe mit Steuervorrichtungseinheiten gemäß einer weiteren Ausführung.
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht einer Richtungssteuerservoeinheit, verwendet in dem oben genannten stufenlos verstellbaren Getriebe.
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht einer Kupplungsservoeinheit für das oben genannte stufenlos verstellbare Getriebe.
Fig. 7A und 7B sind schematische Diagramme von Hydraulikkreisläufen für herkömmliche Servoeinheiten.
Fig. 1 zeigt ein Hydraulikkreislaufdiagramm eines stufenlos verstellbaren Getriebes, das mit einer Steuervorrichtung gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung versehen ist. Das stufenlos verstellbare Getriebe hat eine Hydraulikpumpe P konstanter Verdrängung, die von dem Motor E durch die Eingangswelle 1 angetrieben ist, und einen Hydraulikmotor M variabler Verdrängung, der mit der Ausgangswelle 2 zum Antrieb der Räder W verbunden ist. Diese Hydraulikpumpe P und der Motor M bilden einen geschlossenen Hydraulikkreislauf entlang zweier Hydraulikleitungen: der ersten Hydraulikleitung La, durch die die Auslaßöffnung der Pumpe P mit der Ansaugöffnung des Motors M in Verbindung steht, und der zweiten Hydraulikleitung Lb, durch die die Saugöffnung der Pumpe P mit der Auslaßöffnung des Motors M in Verbindung steht.
Eine von dem Motor E angetriebene Ladepumpe 10 ist mit dem geschlossenen Kreislauf durch eine mit einem Rückschlagventil 11 versehene Ladehydraulikleitung Lh verbunden und durch eine dritte Hydraulikleitung Lc mit einem Paar Rückschlagventilen 3 und 3. Hydrauliköl, das durch die Ladepumpe 10 aus einem Ölsumpf 15 hochgepumpt und in seinem Druck durch ein Ladedruckablaßventil 12 geregelt ist, wird durch die Rückschlagventile 3 und 3 derjenigen der zwei Hydraulikleitungen La oder Lb zugeführt, deren Druck geringer ist. Weiter ist mit dem geschlossenen Kreislauf eine vierte Hydraulikleitung Ld mit einem Wechselventil 4 verbunden. Mit dem Wechselventil 4 ist eine fünfte und sechste Hydraulikleitung verbunden, die jeweils ein Hochdruckablaßventil 6 und ein Niederdruckablaßventil 7 enthalten und mit dem Ölsumpf 15 verbunden sind. Das Wechselventil 4 ist ein Wählventil mit zwei Öffnungen und drei Positionen, das in Antwort auf eine Hydraulikdruckdifferenz der ersten und zweiten Hydraulikleitungen betätigt wird, um diejenige der ersten und zweiten Hydraulikleitungen La mit dem höheren Druck mit der fünften Hydraulikleitung Le zu verbinden, sowie die andere mit dem geringeren Druck mit der sechsten Hydraulikleitung Lf. Daher wird der Ablaß-Hydraulikdruck der hochdruckseitigen Leitung durch das Hochdruckablaßventil 6 reguliert, und der Ablaß-Hydraulikdruck der anderen niederdruckseitigen Leitung wird durch das Niederdruckentlastungsventil 7 reguliert.
Zwischen den ersten und zweiten Hydraulikleitungen La und Lb ist eine siebte Hydraulikleitung Lg vorgesehen, durch die die beiden Leitungen miteinander in Verbindung gebracht werden können. Die siebte Hydraulikleitung Lg umfaßt ein Kupplungsventil 5, ein Flußmeßventil zur Steuerung des Öffnungsgrads der Leitung Lg. Das Kupplungsventil 5 wird durch eine Kupplungsservoeinheit 80 betätigt, die mit diesem durch ein Gestänge 88 verbunden ist. Daher kann die Durchflußmeßsteuerung des Kupplungsventils 5 durch Betätigung des Kupplungsservoventils 80 eine Kupplungssteuerung zur Übertragungssteuerung der Antriebskraft von der Hydraulikpumpe P zu dem Hydraulikmotor M bewirken.
Betätigungsglieder zur Steuerung des Drehzahlminderungsverhältnisses des stufenlos verstellbaren Getriebes T durch die Verdrängungssteuerung des Hydraulikmotors M sind die ersten und zweiten Verhältnissteuerservoventile 30 und 50, die durch einen Gestängemechanismus 40 miteinander verbunden sind. Der Hydraulikmotor M ist ein Taumelscheibenaxialkolbenmotor, dessen Verdrängung durch die Steuerung des Taumelscheibenwinkels durch die Verhältnissteuerservoeinheiten 30 und 50 geändert wird.
Die Betätigungen der Verhältnissteuerservoventile 30 und 50 sowie des Kupplungsservoventils 80 werden jeweils durch Paare von Solenoidventilen 151, 152 und 155, 156 gesteuert, die durch Signale von einer Steuereinrichtung 100 Tastverhältnisgesteuert sind. Die Steuereinrichtung 100 empfängt Signale entsprechend etwa der Fahrzeuggeschwindigkeit V, der Motordrehzahl Ne, der Drosselöffnung θth, des Taumelscheibenwinkels θtr des Hydraulikmotors M, der Öffnung θacc des durch den Fahrer betätigten Fahrpedals, des Atmosphärendrucks Pat, der Öltemperatur To, der Wassertemperatur Tw und der Kupplungsöffnung θcl. Die Steuereinrichtung 100 gibt auf Basis der obigen Signale Signale zur Steuerung der obigen Solenoidventile aus, um eine gewünschte Fahrtsteuerung zu bewirken. Hierbei sind die Motordrosselventilöffnung θth und die Fahrpedalöffnung θacc zur Betätigung des Motordrosselventils Parameter, die den Wunsch des Fahrers, zu beschleunigen oder zu verzögern, darstellen. Die Fahrpedalöffnung θacc ist "vollständig offen", wenn das Fahrpedal vollständig niedergedrückt ist, und "vollständig geschlossen", wenn es vollständig losgelassen ist.
Die Strukturen und Betriebsweisen der obigen Servoeinheiten 30, 50 und 80 werden nachfolgend im Detail beschrieben.
Zuerst zu der Verhältnissteuerservoeinheit 30, 50, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Die erste Verhältnissteuerservoeinheit 30 steuert den Taumelscheibenwinkel des Hydraulikmotors M mit Hilfe des hohen Hydraulikdrucks, der von dem geschlossenen Hydraulikkreislauf des Getriebes T durch das Wechselventil 4, die fünfte Leitung Le und eine Hochdruckleitung 120 zugeführt wird. Die zweite Verhältnissteuerservoeinheit 50 ist mit der ersten Verhältnissteuerservoeinheit 30 durch einen Gestängemechanismus 40 verbunden und steuert den Betrieb der ersten Verhältnissteuerservoeinheit 30.
Die erste Verhältnissteuerservoeinheit 30 umfaßt ein Gehäuse 31 mit einer mit der Hochdruckleitung 120 verbundenen Verbindungsöffnung 31a, ein in das Gehäuse 31 gleitend eingesetztes Kolbenteil 32 und ein Spulenteil 34, das gleitend und koaxial in das Kolbenteil 32 eingesetzt ist. Das Kolbenteil 32 besteht aus einem an seinem rechten Ende gebildeten Kolbenabschnitt 32a und einem koaxial nach links abstehenden Stangenabschnitt 32b. Der Kolbenabschnitt 32a ist in ein Zylinderloch 31c des Gehäuses 31 eingesetzt und teilt den Raum in dem Zylinderloch 31c in zwei Kammern unter Bildung zweier Zylinderkammern 35, 36. Der Stangenabschnitt 32b mit einem kleineren Durchmesser als dem des Zylinderlochs 31c ist in ein Stangenloch 31d eingesetzt, das zu dem Zylinderloch 31c konzentrisch ist. Die rechte Zylinderkammer 36 ist durch ein Stopfenteil 33a und einen Deckel 33b verdeckt, durch den das rechte Ende des Spulenteils 34 vorsteht.
Die mit der Öffnung 31a verbundene Hochdruckleitung 120 steht mit der linken Zylinderkammer 35 durch eine Hydraulikleitung 31b in Verbindung. Nach rechts gedrückt wird das Kolbenteil 32 durch den Hydraulikdruck, der durch die Hochdruckleitung 120 in die linke Zylinderkammer 35 eingeführt wird.
Am linken Ende des Spulenteils 34 ist ein Stegabschnitt 34a gebildet, der in ein Spulenloch 32d eingesetzt ist. An der rechten Seite des Stegabschnitts 34a ist ein Paar Zähne 34b mit festen axialen Breiten gebildet. Ein an dem Spulenteil 34 angebrachter Anschlagring 37 schlägt gegen einen an der Innenfläche des Kolbenteils 32 angebrachten Anschlagring 38 an, bevor das Spulenteil 34 austritt.
Eine Ablaufpassage 32e, die die rechte Zylinderkammer 35 mit dem Ölsumpf (nicht gezeigt) durch das Spulenloch 32d in Antwort auf Rechtsbewegung des Spulenteils 34 verbinden kann, und eine Verbindungspassage 32c, die die linke Zylinderkammer 35 mit der rechten Zylinderkammer 36 durch die Zähne 34b in Antwort auf Linksbewegung des Spulenteils 34 verbinden kann, sind in dem Kolbenteil 32 gebildet.
Wenn das Spulenteil 34 nach rechts bewegt wird, blockiert der Stegabschnitt 34a die Verbindungspassage 32c und öffnet die Ablaufpassage 32e. Demzufolge wird der durch die Hochdruckleitung 120 geführte Hydraulikdruck in die linke Zylinderkammer 35 geführt und drückt das Kolbenteil 32 nach rechts, so daß das Kolbenteil 32 dem Spulenteil 34 folgt. Wenn das Spulenteil 34 nach links bewegt wird, steht die Verbindungs passage 32c mit der rechten Zylinderkammer 36 durch die Zähne 34b in Verbindung, und die Ablaufpassage 32e wird durch den Stegabschnitt 34a blockiert. Demzufolge wird der hohe Hydraulikdruck zu beiden linken und rechten Zylinderkammern 35, 36 geführt. Das Kolbenteil 32 wird wegen der Differenz der dem Druck ausgesetzten Flächen nach links bewegt, und daher bewegt sich das Kolbenteil 32, so, daß es dem Spulenteil 34 folgt.
Wenn das Spulenteil 34 in seiner Stellung gehalten wird, wird auch das Kolbenteil 32 in seiner Stellung gehalten, so daß wegen dem Druckausgleich zwischen den linken und rechten Zylinderkammern 35, 36 ein Hydraulikfließzustand erzeugt wird.
Wenn wie oben gesagt das Spulenteil 34 nach links oder rechts bewegt wird, dann wird das Kolbenteil 32 mit Hilfe des durch die Hochdruckleitung 120 geführten hohen Hydraulikdrucks seitlich bewegt, so daß es dem Spulenteil 34 folgt. Demzufolge wird die variable Verdrängung des Motors M durch die Bewegung des Spulenteils 34 gesteuert, weil das Kolbenteil 32 mittels eines Gestängeteils 39 mit der Taumelscheibe 73 des Motors M verbunden ist.
Das Spulenteil 34 ist mit der zweiten Servoeinheit 50 mittels eines Gestängemechanismus 40 gekoppelt. Der Gestängemechanismus 40 umfaßt ein erstes Gestängeteil 42, das um eine Achse 42c schwenkbar ist und zwei zueinander orthogonale Arme 42a und 42b aufweist, und ein zweites Gestängeteil 48, das mit dem Arm 42b schwenkbar verbunden ist. Das obere Ende des Arms 42a ist mit dem rechten Ende des Spulenteils 34 schwenkbar verbunden. Das untere Ende des zweiten Gestängeteils 48 ist mit einem Spulenteil 54 der zweiten Servoeinheit 50 schwenkbar verbunden. Wenn daher das Spulenteil 54 der zweiten Servoeinheit 50 nach oben oder unten bewegt wird, wird das Spulenteil 34 der ersten Servoeinheit 30 nach rechts oder links bewegt.
Die zweite Servoeinheit 50 umfaßt ein Gehäuse 51 mit Öffnung 51a, 51b, an die jeweils Hydraulikleitungen 102, 104 angeschlossen sind, wobei das Spulenteil 54 in das Gehäuse 51 vertikal gleitend eingesetzt ist. Das Spulenteil 54 besteht aus einem Kolbenabschnitt 54a, einem koaxial nach unten abstehenden Endspulenabschnitt 54b und einem koaxial davon nach oben abstehenden Stangenabschnitt 54c. Der Kolbenabschnitt 54a ist in ein Zylinderloch 51c des Gehäuses 51 eingesetzt und teilt den durch einen Deckel 55 verschlossenen Innenraum des Zylinderlochs 51c in zwei Kammern unter Bildung einer stangenseitigen (oberen) und einer kopfseitigen (unteren) Zylinderkammer 52, 53. Der Endspulenabschnitt 54b ist in ein Stangenloch 51d eingesetzt, der konzentrisch zu dem Zylinderloch 51c ist und nach unten vorsteht.
Eine Spule 58a eines oberen Positionserfassungsschalters 58 steht in eine Ausnehmung 54a vor, die an dem Endspulenabschnitt 54b gebildet ist. Die Spule 58a wird nach oben entlang der geneigten Fläche der Ausnehmung 54e gedrückt, wenn das Spulenteil 54 nach oben bewegt wird. Daher kann der obere Positionserfassungsschalter 58a feststellen, wenn das Drehzahlminderungsverhältnis minimal wurde, weil die nach oben gedrückte Spule 58a den Schalter 58 anschaltet.
Weiter sind die Hydraulikleitungen 102, 104 mit den stangenseitigen und kopfseitigen Zylinderkammern 52, 53 durch die Öffnungen 51a, 51b verbunden. Das Spulenteil 54 wird durch die Differenz der an den Kolbenabschnitt 54a angelegten Hydraulikkräfte bewegt, die auf Basis der Differenzen von Hydraulikdrücken und von Flächen bestimmt sind, an die die Hydraulikdrücke in den Zylinderkammern 52, 53 angelegt werden. Die Auf- und Abbewegungen des Spulenteils 54 werden auf das Spulenteil 34 der ersten Servoeinheit 30 durch den Gestängemechanismus 40 übertragen, wodurch das Spulenteil 34 nach links und rechts bewegt wird. Anders gesagt ermöglicht die Steuerung der durch die Hydraulikleitungen 102, 104 zugeführten Hydraulikdrücke die Bewegungssteuerung des Spulenteils 34 und des Kolbenteils 32 in der ersten Servoeinheit 30 und ermöglicht weiter die Steuerung des Taumelscheibenwinkels des Hydraulikmotors M und dessen Verdrängung. Wenn das Spulenteil 54 der zweiten Servoeinheit 50 nach oben bewegt wird, wird tatsächlich das Kolbenteil 32 der ersten Servoeinheit 30 nach rechts bewegt, was den Taumelscheibenwinkel, die Verdrängung des Hydraulikmotors M und das Drehzahlminderungsverhältnis verkleinert.
Das Drucköl in der Hydraulikleitung 102, die die Öffnung 51a mit der stangenseitigen Zylinderkammer 52 verbindet, wird durch eine Hydraulikleitung 101 und 102 von der Abgabeleitung der Ladepumpe 10 geführt, nachdem sein Druck durch das Ladedruckablaßventil 12 reguliert ist. Den Öldruck in der die Öffnung 51b mit der kopfseitigen Zylinderkammer 53 verbindenden Hydraulikleitung 104 erhält man durch Regulieren des Öldrucks in einer Hydraulikleitung 103 (die eine Öffnung 103a enthält), welche von der Hydraulikleitung 102 abzweigt, durch die ersten und zweiten Tastverhältnis-gesteuerten Solenoidventile 151 und 152. Das erste Solenoidventil 151 steuert im Tastverhältnis die Flußrate des aus der Hydraulikleitung 103 (welche die Öffnung 103a enthält) zu der Hydraulikleitung 104 fließenden Öls. Das zweite Solenoidventil 152 ist zwischen einer von der Leitung 104 abzweigenden Hydraulikleitung 105 und einer mit dem Ablauf durch eine Öffnung 106a verbundenen Hydraulikleitung 106 angeordnet und steuert im Tastverhältnis den Ablauffluß des Hydrauliköls von der Leitung 104 in Übereinstimmung mit einem gegebenen Tastverhältnis. Die Hydraulikleitungen 101, 102 entsprechen der erste Hydraulikleitung gemäß den Ansprüchen, und die Hydraulikleitungen 103, 104 der zweiten Hydraulikleitung gemäß den Ansprüchen.
Im Ergebnis wird der stangenseitigen Zylinderkammer 52 ein durch das Ladedruckablaßventil 12 regulierter Ladedruck durch die Leitung 102 zugeführt, während der kopfseitigen Zylinderkammer 53 von der Leitung 104 ein geringerer Druck als der durch die ersten und zweiten Solenoidventile 151 und 152 geregelte Ladedruck zugeführt wird. Weil in diesem Zusammenhang die Druckanlagefläche der stangenseitigen Zylinderkammer 52 kleiner als die der kopfseitigen Zylinderkammer 53 ist, halten die auf das Spulenteil 54 wirkenden Öldruckkräfte in den Zylinderkammern 52 und 53 ihr Gleichgewicht, wenn der Öldruck in der kopfseitigen Zylinderkammer 53 ein bestimmter Wert P1 ist, der kleiner als der Öldruck Pu in der stangenseitigen Zylinderkammer 52 ist (Pu > P1). Wenn daher der von der Leitung 104 in die kopfseitige Zylinderkammer 53 geführte Öldruck durch die ersten und zweiten Solenoidventile 151 und 152 so gesteuert wird, daß er höher als der obige Druck P1 ist, wird das Spulenteil 54 nach oben bewegt, so daß der Hydraulikmotor M einen kleinen Taumelscheibenwinkel bekommt, d.h. man ein geringes Drehzahlminderungsverhältnis erhält, während wenn der von der Leitung 104 in die kopfseitige Zylinderkammer 53 geführte Öldruck so gesteuert wird, daß er kleiner als der obige Druck P1 ist, wird das Spulenteil 54 nach unten bewegt, so daß der Hydraulikmotor M einen großen Taumelscheibenwinkel bekommt, d.h. man ein großes Drehzahl minderungsverhältnis erhält.
Beide Solenoidventile 151 und 152 sind durch Signale von der Steuereinrichtung 100 gesteuert: nur durch Betriebssteuerung der beiden Solenoidventile 151 und 152 auf Basis von Signalen aus der Steuereinrichtung 100 werden die Betätigungen der ersten und zweiten Verhältnissteuerservoeinheiten 30 und 50 gesteuert, was eine Verdrängungssteuerung des Hydraulikmotors M ergibt, in anderen Worten die Steuerung des Drehzahlminderungsverhältnisses.
Die ersten und zweiten Öffnungen 103a und 106a, die jeweils in den unter Tastverhältnissteuerung durch die ersten und zweiten Solenoidventile 151 und 152 stehenden Hydraulikleitungen vorgesehen sind, sind als Ausfallsicherungsmaßnahme für den Fall vorgesehen, daß beide Solenoidventile 151 und 152 ausfallen und AUSgehen. Für diesen Zweck ist die Flußpassagenfläche A&sub1; der ersten Öffnung 103a nicht nur größer hergestellt als die ähnliche Fläche A&sub2; der zweiten Öffnung 106a (A&sub1; > A&sub2;), sondern wie folgt ausgewählt.
Erstens wenn beide Solenoidventile 151 und 152 durch Fehlfunktion oder einen elektrischen Fehler nicht arbeiten und in den AUSzustand fallen, fließt das Arbeitsfluidöl in der Hydraulikleitung 103 in die Hydraulikleitung 104 durch die erste Öffnung 103a, und weiter fließt es in den Ablauf (Ölsumpf 15) von der Hydraulikleitung 106 durch die zweite Öffnung 106a. Weil A&sub1; > A&sub2; wird der Hydraulikdruck Pa in der Hydraulikleitung 104 geringer als der Druck Pu in den Hydraulikleitungen 103 und 102, und der Druck Pa kann auf eine willkürliche Größe in Abhängigkeit vom Verhältnis der zwei Flußpassagenflächen A&sub1; und A&sub2; festgelegt werden. Wenn beispielsweise das Verhältnis (A&sub1;/A&sub2;) erhöht wird, erreicht der Druck Pa in der Hydraulikleitung 104 den Druck Pu in den Hydraulikleitungen 102, während der Druck Pa sich Null annähert, wenn das Verhältnis verringert wird.
Wenn daher beide Solenoidventile 151 und 152 beispielsweise AUSgehen, wirkt der Druck Pu in der stangenseitigen Zylinderkammer 52 der zweiten Verhältnissteuerservoeinheit 50 und der Druck Pa wirkt in der kopfseitigen Zylinderkammer 53, nämlich durch Einstellen dieses Verhältnisses derart, daß der Druck Pa in der Hydraulikleitung 104 ein wenig größer als der vorbestimmte Wert P1 wird. Weil das Spulenteil 54 von der kopfseitigen Zylinderkammer 53 einen größeren Druck erhält, wird daher das Spulenteil 54 nach oben bewegt, um das Drehzahlminderungsverhältnis zu erhöhen (d.h. das Verhältnis wird in Richtung NIEDRIG geändert).
Jedoch wird angemerkt, daß die auf das Spulenteil 54 nach oben wirkende Kraft klein ist, weil der Druck Pa in der kopfseitigen Zylinderkammer 53 nur wenig höher als der Druck P1 ist, und daher wird dieses Spulenteil 54 langsam nach oben bewegt, und das Drehzahlminderungsverhältnis wird langsam nach NIEDRIG hin verändert. Auf diese Weise ergibt die langsame Änderung des Drehzahlminderungsverhältnisses nach LANGSAM hin eine Ausfallsicherungsfunktion, auch wenn beide Solenoidventile 151 und 152 beispielsweise durch Fehlfunktion während der Fahrt AUSgehen.
Obwohl oben nur ein Beispiel gezeigt ist, in dem der Druck Pa in der Hydraulikleitung 104 (oder der Druck in der kopfseitigen Zylinderkammer 53) ein wenig höher als der vorbestimmte Druck P1 eingestellt ist, kann der Druck Pa alternativ auch ein wenig geringer als P1 eingestellt werden, so daß, wenn die zwei Ventile 151 und 152 AUSgehen, das Spulenteil 54 langsam nach unten bewegt wird, um das Drehzahlminderungsverhältnis langsam nach OBEN (HOCH) als eine Ausfallsicherung graduell zu ändern.
Das folgende ist eine genaue Beschreibung der Konstruktion der Kupplungsservoeinheit 80 auf Basis der Fig. 3. Die Kupplungsservoeinheit 80 umfaßt ein Zylinderteil 81, ein Kolbenteil 82, das in das Zylinderteil 81 nach links und rechts gleitbeweglich eingesetzt ist, ein Deckelteil 85, das zum Schließen der Zylinderkammer, in welche das Kolbenteil 82 eingesetzt ist, befestigt ist, und eine Feder 87, die das Kolbenteil 82 nach links drückt. Ein Kolben 82a an dem Kolbenteil 82 teilt die genannte Zylinderkammer 81 in eine kopfseitige (linke) Zylinderkammer 83 und eine stangenseitige (rechte) Zylinderkammer 84, mit denen Hydraulikleitungen 112 und 110 jeweils durch entsprechende Öffnungen 86a und 86b verbunden sind.
Das Hydrauliköl in der Hydraulikleitung 110 wird von der Ladepumpe 10 (deren Auslaßöffnung durch das Ladedruckablaßventil 12 reguliert ist) durch eine Hydraulikleitung 101 überführt, während das Hydrauliköl in der Hydraulikleitung 112 von der Hydraulikleitung 101 durch eine Hydraulikleitung 111 übergeführt wird, wenn das Hydrauliköl in die Leitung 111 abzweigt und durch eine Öffnung 111a in der Leitung 111 hindurchtritt, wobei der Hydrauliköldruck durch die zwei Tastverhältnis-gesteuerten Solenoidventile 155 und 156 gesteuert wird. Hier ist das Solenoidventil 156 vorgesehen, um die Flußrate des Hydrauliköls, das von der Leitung 111 (die die Öffnung 111a enthält) zur Leitung 112 fließt, auf Basis der Tastverhältnissignale zu steuern, während das Solenoidventil 155 zwischen einer von der Leitung 112 abzweigenden Hydraulikleitung 113 und einer Hydraulikleitung 114 angeordnet ist, die durch eine Öffnung 114a mit dem Ablauf verbunden ist, um auf Basis der Tastsignale den Hydraulikölfluß von der Leitung 113 zum Ablauf zu steuern. Die Hydraulikleitungen 101, 110 entsprechen der erste Hydraulikleitung gemäß den Ansprüchen, und die Hydraulikleitungen 111, 112 entsprechen der zweiten Hydraulikleitung gemäß den Ansprüchen.
Daher wird der stangenseitigen Zylinderkammer 84 durch die Leitung 110 ein durch das Ladedruckablaßventil 12 regulierter Ladedruck zugeführt, während der kopfseitigen Zylinderkammer 83 von der Leitung 112 ein Druck zugeführt wird, der durch Wirkung der genannten beiden Solenoidventile 155 und 156 geringer ist als der Ladedruck. In diesem Zusammenhang sei gesagt, daß die an das Kolbenteil 82 von der rechten Seite her angelegte Kraft (das ist eine Kraft aufgrund des Hydraulikdrucks P1 in der stangenseitigen Zylinderkammer 84 plus der Kraft der Feder 87) mit derjenigen Kraft im Ausgleich steht, die von der linken Seite an das Kolbenteil 82 angelegt ist (das ist eine Kraft aufgrund des Hydraulikdrucks P2 in der kopfseitigen Zylinderkammer 83), auch wenn P2 kleiner als P1 ist, weil die dem Öldruck ausgesetzte Fläche der stangenseitigen Zylinderkammer 84 so gestaltet ist, daß sie sehr viel kleiner als diejenige der kopfseitigen Zylinderkammer 83 ist. Wenn daher die Solenoidventile 155 und 156 den von der Leitung 112 zugeführten Hydraulikdruck (in der kopfseitigen Zylinderkammer 83) so steuern, daß er größer als der Druck P2 wird, wird das Kolbenteil 82 nach rechts bewegt, während wenn die Solenoidventile 155 und 156 den von der Leitung 112 zugeführten Hydraulikdruck in der kopfseitigen Zylinderkammer 83 so steuern, daß er kleiner als der Druck P2 wird, wird das Kolbenteil 82 nach links bewegt.
Die Bewegung des Kolbenteils 82 nach links oder rechts wird auf das Kupplungsventil 5 durch ein Gestänge 88 übertragen. Das Kupplungsventil 5 umfaßt ein stationäres Teil 5a, das eine erste Ventilöffnung 5b enthält, und ein Drehteil 5c, das eine zweite Ventilöffnung 5d aufweist und drehbar in das stationäre Teil 5a eingesetzt ist. Ein mit dem Drehteil 5c gekoppelter Arm 5e ist mit dem genannten Gestänge 88 verbunden, so daß sich entsprechend der Bewegung des vorgenannten Kolbenteils 82 eine Drehung des Drehteils 5c ergibt. Wenn das Drehteil 5c gedreht wird, ändert sich die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Ventilöffnungen 5b und 5d von "vollständig offen" zu "vollständig geschlossen". Wenn das Kolbenteil 82 gemäß Fig. 2 ganz nach links bewegt wird, ist die Verbindung in dem Kupplungsventil 5 "vollständig offen", während wenn das Kolbenteil 82 nach rechts bewegt wird, ändert sich die Verbindung graduell zu "vollständig geschlossen".
Weil die erste Ventilöffnung 5b mit der ersten Leitung La verbunden und die zweite Ventilöffnung 5d mit der zweiten Leitung Lb unter Bildung des geschlossenen Hydraulikkreises verbunden ist, kann die Änderung der Verbindung zwischen den genannten ersten und zweiten Ventilöffnungen 5b und 5d den Öffnungsgrad der siebten Leitung Lg oder der Kurzschlußleitung in den ersten und zweiten Leitungen La und Lb ändern, um eine Kupplungssteuerung zu bewirken. Anders gesagt kann die Tastverhältnissteuerung der genannten Solenoidventile 155 und 156 auf Basis von Signalen aus der Steuereinrichtung 100 die Kupplung erfolgreich steuern.
Die ersten und zweiten Öffnungen 111a und 114a, die jeweils in den Hydraulikleitungen 111 und 114 vorgesehen sind, bilden weiter eine Ausfallsicherung für den Fall einer Fehlfunktion der Solenoidventile 155 und 156, und zwar in ähnlicher Wirkung wie die Öffnungen 103a und 106a für die Drehzahlsteuerungsservoeinheiten 30 und 50. Für diesen Zweck ist die Fließpassagefläche A&sub3; der ersten Öffnung 111a größer hergestellt als die ähnliche Fläche A&sub4; der zweiten Öffnung 114a, und das Verhältnis der beiden Flächen (A&sub3;/A&sub4;) kann auf einen bevorzugten Wert eingestellt werden.
Wenn daher die zwei Solenoidventile 155 und 156 gleichzeitig AUSgehen, wird das Kolbenteil 82 der Kupplungsservoeinheit 80 langsam nach rechts bewegt, um das Verhältnis (A&sub3;/A&sub4;) so einzustellen, daß der Druck P2 in der Hydraulikleitung 112 ein wenig höher als der vorbestimmte Druck Pa wird. In diesem Fall wird das Kupplungsventil 5 zur Ausfallsicherung graduell geschlossen, wenn die Solenoidventile 155 und 156 der Kupplungsservoeinheiten 80 während der Fahrt ausfallen.
Mit der obigen Einheit kann man, wenn das Kupplungsventil 5 durch Fehlfunktion des Solenoidventils geschlossen ist und die Kupplung hierdurch ANgeht, das Fahrzeug durch Wählen des Neutralbereichs anhalten und durch Wählen des Fahrbereichs fahren. Alternativ kann das Kupplungsventil 5 bei Fehlfunktion vollständig geöffnet werden, so daß die Kupplung AUSgeht, und zum Anhalten des Fahrzeugs betätigt man dann die Bremse.
Hierzu ist der Druck P2 in der Hydraulikleitung 112 ein wenig geringer als der vorbestimmte Druck Pa, so daß das Kolbenteil 82 graduell nach links bewegt wird, um hierdurch das Kupplungsventil 5 langsam zu öffnen, wenn beide Solenoidventile 155 und 156 AUSgingen.
Weil gemäß der obigen Ausführung die Hydraulikservoeinheiten zur Steuerung des Drehzahlminderungsverhältnisses und der Kupplung für ein stufenlos verstellbares Getriebe mittels nur zweier Tastverhältnis-gesteuerter Solenoidventile gesteuert werden können, kann eine Steuervorrichtung unter Verwendung solcher Servoeinheiten und demzufolge das stufenlos verstellbare Getriebe kompakt und in seiner Struktur einfach gemacht werden, und hierdurch kann man auch die Herstellungskosten verringern.
Im folgenden sind unter Bezug auf Fig. 4 andere Ausführungen der Erfindung beschrieben. Fig. 4 zeigt ein schematisches Diagramm eines Hydraulikkreises für ein stufenlos verstellbares Getriebe mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, wobei die zu den in Fig. 1 gezeigten ähnlichen Teile in gleicher Weise wie in Fig. 1 numeriert sind und ihre Beschreibung nicht wiederholt wird.
Eine mit den Rädern W verbundene Ausgangswelle 58 ist parallel zu der Antriebswelle 2 des Hydraulikmotors M angeordnet. Eine Richtungsänderungsgetriebeeinheit 20 ist zwischen diesen zwei Wellen 2, 28 angeordnet. Diese Getriebeeinheit 20 umfaßt ein erstes und ein zweites Antriebsrad 21, 22, die fest an der Antriebswelle 2 mit einem dazwischen belassenen axialen Abstand angebracht sind, ein erstes getriebenes Rad 23, das an der Ausgangswelle 28 drehbar angebracht ist und mit dem ersten Antriebsrad 21 in Eingriff steht, ein zweites getriebenes Rad 25, das an der Ausgangswelle 28 drehbar angebracht ist und mit einem Zwischenrad 24 in Eingriff steht, das mit dem zweiten Antriebsrad 22 in Eingriff steht, eine Kupplungsnabe 26, die zwischen den ersten und zweiten getriebenen Rädern 23, 25 angeordnet und fest an der Ausgangswelle 28 angebracht ist, und eine Buchse 27, die an der Kupplungsnabe 25 gleitend angebracht ist und die selektiv mit den Kupplungsrädern 23a, 25a, die an den Seiten der Antriebsräder 23, 25 gebildet sind, in Eingriff gebracht werden kann. In der Richtungsänderungsgetriebeeinheit 20 wird, wenn die Buchse 27 nach links verschoben wird, das Kupplungsrad 23a des ersten getriebenen Rads 23 mittels der Buchse 27 mit der Kupplungsnabe 25 verbunden (wie in Fig. 1 gezeigt). Weil die Drehrichtung der Ausgangswelle 28 entgegengesetzt zu der der Antriebswelle 2 ist, werden die Räder W durch das stufenlos verstellbare Getriebe T vorwärts angetrieben. Wenn andererseits die Buchse 27 nach rechts verschoben wird, wird das Kupplungsrad 25a des zweiten getriebenen Rads 25 mittels der Buchse 27 mit der Kupplungsnabe 25 verbunden. Hierdurch ist die Drehrichtung der Ausgangswelle 28 die gleiche wie die der Antriebswelle 2, und die Räder W werden rückwärts angetrieben.
Die Richtungsänderungsservoeinheit 60 bewirkt den Richtungsänderungsbetrieb durch Verschieben der Buchse 27 der Richtungsänderungsgetriebeeinheit 20 (siehe Fig. 5). Die Steuerung dieser Richtungsänderungsservoeinheit 60 ergibt sich durch ein manuelles Ventil (oder ein Schaltventil) 90, das Arbeitsfluid in Übereinstimmung mit der Bewegung des Schalthebels zuführt bzw. abzieht.
Diese Richtungsänderungsservoeinheit 60 umfaßt ein Gehäuse 61 mit vier Öffnungen 62a, 62b, 62c, 62d, mit denen vier Hydraulikleitungen 123, 124, 125a und 125b gemäß Fig. 4 verbunden sind, und ein Spulenteil 65, das in das Gehäuse 61 zur Längsbewegung darin gleitbeweglich eingesetzt ist. Das Spulenteil 65 umfaßt einen Kolbenabschnitt 65a und einen Stangenabschnitt 65d, der koaxial von dem Kolbenabschnitt nach rechts absteht.
Der Kolbenabschnitt 65 ist in die Zylinderbohrung 61a eingesetzt, welche in dem Gehäuse 61 längsverlaufend gebildet ist, und teilt die von dem Deckel 67 umgebene Zylinderkammer in eine linke Zylinderkammer 63 und eine rechte Zylinderkammer 64. Der Stangenabschnitt 65b ist in eine Stangenbohrung 61b eingesetzt, die koaxial zu der Zylinderbohrung 61a nach rechts verläuft, wobei sein rechtes Ende aus der rechten Endfläche des Gehäuses 61 vorsteht und eine Schaltgabel 68 trägt, die mit der Buchse 27 der Richtungsänderungseinheit 20 zum gleitenden Verschieben der Buchse in Eingriff steht.
In dem Spulenteil 65 ist eine Verbindungsbohrung 65c so gebildet, daß sie axial verläuft und zu seinem linken Ende hin offen ist, so daß sie mit der linken Zylinderkammer 63 in Verbindung steht. Weiter ist eine Ventilbohrung 65d in dem Spulenteil gebildet, welche von der Bohrung 65c zu seiner Öffnung an der Außenfläche des Stangenabschnitts 65b verläuft. Das Spulenteil 65 ist durch eine Feder 66 nach links vorgespannt, die innerhalb der rechten Zylinderkammer 64 angebracht ist.
Die Servoeinheit 60 mit der obigen Ausbildung wird mittels eines Hydraulikdrucks betätigt, der in Antwort auf den Betrieb des manuellen Ventils 60 von den Hydraulikleitungen 123 und 124 jeweils den linken und rechten Hydraulikkammern 63 und 64 zugeführt wird. Die Hydraulikleitung 123 ist mit der Rückwärtsöffnung 94 des manuellen Ventils 90 verbunden, während die Hydraulikleitung 124 mit dessen Vorwärtsöffnung 92 verbunden ist. Das manuelle Ventil 90 arbeitet in Übereinstimmung mit der Bewegung des Schalthebels im Fahrerraum, welcher die Bewegung der Spule 95 steuert. Wenn der Schalthebel in den "D" oder "L"-Bereich für Vorwärtsfahrt geschaltet ist, verbindet das Ventil 90 die Eingangsöffnung 91 mit der Vorwärtsöffnung 92; wenn der Schalthebel in den "R"-Bereich gestellt ist, verbindet es die Eingangsöffnung 91 mit der Rückwärtsöffnung 94; und in dem "N"-Bereich (Neutralbereich) verschließt es die Eingangsöffnung 91 und verbindet die Vorwärtsöffnung 92 und die Rückwärtsöffnung 94 mit dem Ablauf. Die "D", "L", "R"-Bereiche sind als Fahrbereiche bezeichnet.
Die Eingangsöffnung 91 steht über die Hydraulikleitung 101 mit der Ladehydraulikleitung Lh in Verbindung, deren Druck durch ein Ladedruckablaßventil 12 reguliert wird. Wenn der Schalthebel im Vorwärtsbereich (D- oder L-Bereich) ist, steht demzufolge die Rückwärtsöffnung 94 mit dem Ablauf des manuellen Ventils 90 in Verbindung, während die Vorwärtsöffnung 92 mit der Eingangsöffnung 9 in Verbindung steht. Dann steht die linke Zylinderkammer 63 der Richtungsänderungsservoeinheit 60 mit dem Ablauf in Verbindung, und der rechten Kammer 64 wird von der Ladehydraulikleitung Lh der Ladedruck zugeführt. Im Ergebnis drückt der Hydraulikdruck in der rechten Zylinderkammer 64 das Spulenteil 65 nach links, die Schaltgabel 68 nach links und auch die damit in Eingriff stehende Buchse 27 (Fig. 4) nach links, um hierdurch die Richtungsänderungsge triebeeinheit 20 in den Vorwärtsbereich zu bringen. Die rechte Zylinderkammer 64 steht dann durch eine Kerbe 95e des Spulenteils 65 mit einer (Verbindungs) Leitung 69a in Verbindung, die mit der Öffnung 62c in Verbindung steht, so daß der Hydraulikdruck in der rechten Zylinderkammer 64 (Ladehydraulikdruck) auch von der Öffnung 62c der Hydraulikdruckleitung 126 durch die Hydraulikleitung 125b zugeführt wird.
Wenn der Schalthebel in die "N"-Position verschoben wird, dann wird die Eingangsöffnung 91 geschlossen und die anderen Öffnungen 92, 93 und 94 werden mit dem Ablauf verbunden (siehe Fig. 4). Die Hydraulikdrücke in den rechten und linken Zylinderkammern 63 und 64 der Richtungsänderungseinheit fallen auf "0", jedoch wird das Spulenteil 65 durch die Vorspannkraft der Feder 66 in der linken Vorspannposition gehalten, welche Feder die Richtungsänderungsgetriebeeinheit in dem Vorwärtszustand hält. Es wird angemerkt, daß der Hydraulikdruck in der Hydraulikleitung 126 ebenfalls "0" ist.
Wenn der Schalthebel nach "R" verschoben wird, steht die Eingangsöffnung 91 mit der Rückwärtsöffnung 94 in Verbindung, während die anderen Öffnungen 92 und 93 mit dem Ablauf in Verbindung bleiben. Hierbei wird der linken Hydraulikkammer 63 der Hydraulikdruck von der Ladehydraulikleitung Lh zugeführt, und weil die rechte Zylinderkammer 64 mit dem Ablauf in Verbindung steht, wird das Spulenteil 65 nach rechts bewegt und auch die Schaltgabel 68 wird nach rechts bewegt, um die Buchse 27 nach rechts zu bewegen, wodurch die Zahnräder in der Richtungsänderungseinheit 20 von der Rückwärts- zur Vorwärtsanordnung umgeschaltet werden. Die Ventilöffnung 65d des Spulenteils 65 hat eine Öffnung in der Verbindungsleitung 69b, die mit der Öffnung 62d verbunden ist. Der Hydraulikdruck in der linken Zylinderkammer 63 (Ladehydraulikdruck) wird ebenfalls durch die Hydraulikleitung 126 der Verbindungsbohrung 65c, der Ventilbohrung 65d, der Verbindungsleitung 69b und der Hydraulikdruckleitung 125a zugeführt.
Andererseits wird der Betrieb des Kupplungsventils 5 durch die Kupplungsservoeinheit 80 gemäß Fig. 8 gesteuert. Der Betrieb der Kupplungsservoeinheit 80 wird durch ein Paar Solenoidventile 155 und 156 gesteuert, deren Tastverhältnisse wiederum in Antwort auf Signale von der Steuereinrichtung 100 gesteuert sind. Die Steuereinheit 100 empfängt Signale, die die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die Motordrehzahl Ne, die Drosselöffnung θth, den Neigungswinkel θtr des Hydraulikmotors M und die Drosselventilöffnung θacc darstellen, und sie erzeugt Signale zur Steuerung der Solenoidventile 155 und 156 derart, daß man die erwünschte Fahrtsteuerung erhält. Die in Fig. 6 gezeigte Kupplungsservoeinheit 80 hat die gleiche Struktur wie die in Fig. 3 gezeigte, wobei die kopfseitige Zylinderkammer 23 mit der Hydraulikleitung 128 und die stangenseitige Zylinderkammer 84 mit der Hydraulikleitung 122 verbunden ist. Die Hydraulikleitung 122 zweigt von der Hydraulikleitung 101 ab und steht mit der Ladehydraulikleitung Lh in Verbindung, der ein durch ein Ladedruckablaßventil 12 regulierter Ladedruck zugeführt wird. Man erhält den Hydraulikdruck in der Hydraulikleitung 128 durch Steuern des von der Hydraulikleitung 127 zugeführten Drucks, die eine Öffnung 127a aufweist und von der Hydraulikleitung 126 abzweigt, durch die ersten und zweiten Solenoidventile 155 und 156, die unter Tastverhältnissteuerung stehen. Das erste Solenoidventil 156 dient zur Steuerung der Flußrate des Arbeitsöls, das von der Hydraulikleitung 127 mit der Öffnung 127a zu der Hydraulikleitung 128 entsprechend dem Tastverhältnis fließt. Das zweite Solenoidventil 155, das zwischen der von der Hydraulikleitung 128 abzweigenden Hydraulikleitung 129 und der mit dem Ablauf durch eine Öffnung 130a verbundenen Hydraulikleitung 130 angeordnet ist, steuert den austretenden Ölfluß, der aus der Hydraulikleitung 129 entsprechend dem Tastverhältnis zum Ablauf fließt. Von der Hydraulikleitung 126 zweigt eine Hydraulikleitung 131 ab, die mit der Hydraulikleitung 128 verbunden ist. Die Hydraulikleitung 131 ist mit einem Rückschlagventil 140 versehen, das aus einer Kugel 21 und einer Feder 22 besteht und einen Fluß von der Hydraulikleitung 128 zu der Hydraulikleitung 126 zuläßt, jedoch einen Fluß in die entgegengesetzte Richtung verhindert. Die Hydraulikleitungen 101 und 122 entsprechen der ersten Hydraulikleitung in den Ansprüchen und die Hydraulikleitungen 101 und 124 (oder alternativ, Leitungen 123, 126, 127 und 128) entsprechen der zweiten Hydraulikleitung, während die Hydraulikleitung 131 der Hydraulikzweigleitung entspricht.
Daher wird die stangenseitige Zylinderkammer 84 immer mit Ladehydraulikdruck aus der Hydraulikleitung 101 und 122 versorgt. Wenn andererseits der Fahrbereich in dem Getriebe gewählt ist, wird die kopfseitige Zylinderkammer 83 mit einem Ladehydraulikdruck durch die Hydraulikleitung 126 mittels dem manuellen Ventil 90 versorgt, wird aber nicht mit dem Ladehydraulikdruck versorgt, wenn das Getriebe sich im Neutralbereich befindet, was den Hydraulikdruck in der kopfseitigen ZylinderkamMer 83 Null werden läßt. Weiter, selbst wenn das Getriebe sich im Fahrbereich befindet, wird die kopfseitige Zylinderkammer 83 mit dem Ladehydraulikdruck in der Hydraulikleitung 126 nicht direkt versorgt, sondern sie wird mit dem Druck nur dann versorgt, nachdem dieser durch die ersten und zweiten Solenoidventile 155 und 156 auf einen Druck unter dem Ladedruck gemindert ist.
Die Druckaufnahmefläche des Kolbenabschnitts 82a ist in der stangenseitigen Zylinderkammer 184 kleiner als in der kopfseitigen Zylinderkammer 83, so daß die Kräfte, die auf den Kolben durch die Drücke in beiden Kammern 83 und 84 und die Vorspannkraft der Feder 87 wirken, ausgeglichen sind, wenn der Hydraulikdruck P2 in der kopfseitigen Zylinderkammer 83 geringer als der Druck P1 in der stangenseitigen Zylinderkammer 84 ist (P1 > P2). Daher kann durch Anheben des von der Hydraulikleitung 128 zur kopfseitigen Zylinderkammer 83 zugeführten Öldrucks auf überhalb P2 das Kolbenteil 82 nach rechts bewegt werden, während durch Mindern des der kopfseitigen Zylinderkammer 83 zugeführten Drucks unter P2 das Kolbenteil 82 nach links bewegt werden kann.
Die Rechts- und Linksbewegung des Kolbenteils 82 wird dem Kupplungsventil 5 durch den Gestängemechanismus 88 übertragen, was eine Vorabkupplungssteuerung ergibt. Die Ausbildung des Kupplungsventils 5 ist die gleiche wie die in Fig. 3 gezeigte, und seine Beschreibung wird nicht wiederholt.
Der Betrieb dieses stufenlos verstellbaren Getriebes wird nachfolgend beschrieben. Wenn das manuelle Ventil 90 gemäß Einstellung durch den Schalthebel sich in seiner Neutralposition befindet, sind die Hydraulikdrücke in den Hydraulikleitungen 123, 124 und 126 alle Null, so daß das Spulenteil 65 der Richtungsservoeinheit 60 durch Wirkung der Feder 66 nach links verschoben wird, um die Richtungsänderungsgetriebeeinheit in die Vorwärtsposition zu setzen, und weiter wird das Kolbenteil 82 der Kupplungsservoeinheit 80 nach links verschoben, um das Kupplungsventil 5 vollständig zu öffnen. In diesem Zustand wird der Hydraulikmotor M nicht gedreht und bleibt neutral, während die Hydraulikpumpe P durch den Motor E angetrieben wird.
Wenn das manuelle Ventil 90 mittels des Schalthebels vom obigen Bereich beispielsweise in den "D"-Bereich geschaltet wird, wird der Ladehydraulikdruck den Hydraulikleitungen 124 und 126 zugeführt. Obwohl die Richtungsänderungsgetriebeeinheit 20 in der Vorwärtsposition bleibt, wird durch dieses Schalten der kopfseitigen Zylinderkammer 83 der Kupplungsservoeinheit 80 ein Druck zugeführt, der durch die Solenoidventile 155 und 156 bestimmt ist, und im Ergebnis wird die Öffnungssteuerung des Kupplungsventils 5 durchgeführt.
Die Öffnungssteuerung des Kupplungsventils 5 ermöglicht ein sanftes Anfahren und Anhalten des Fahrzeugs. Ausführen läßt sich dies beispielsweise durch Einrichten von Bezugskupplungsöffnungen relativ zur Motordrosselöffnung und der Fahrzeuggeschwindigkeit und durch Zuführen von durch die Steuereinrichtung 100 zugeführten Tastverhältnissignalen zu den ersten und zweiten Solenoidventile 155 und 156 derart, daß die Bezugskupplungsöffnung entsprechend der aktuellen Drosselöffnung und Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten werden kann.
Wenn der Schaltbereich unter der gesteuerten Öffnung des Kupplungsventils 5 der "D"-Bereich ist, wird das Kupplungsventil 5 geöffnet, um ein Abwürgen des Motor bei nicht gedrücktem Fahrpedal zu verhindern, wobei der Motor im Leerlauf gelassen wird. Wenn dann das Fahrpedal niedergedrückt wird, wird die Öffnungssteuerung des Kupplungsventils 5 wie oben beschrieben durchgeführt, uni die Kupplung ANzuschalten, und das Fahrzeug fährt an (und geht in einen Fahrzustand über). Beim Anhalten des Fahrzeugs, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die vorbestimmte Geschwindigkeit unterschreitet, erzeugt die Steuereinrichtung ein Signal, das den Solenoidventilen 155 und 156 zur Öffnung des Kupplungsventils 5 zugeführt wird, um die Kupplung AUSzuschalten. Wenn das Fahrzeug steht, wird die Kupplung (durch Öffnen des Kupplungsventils 5) AUSgeschaltet, um hierdurch ein Abwürgen des Motors zu verhindern.
Wenn jedoch die Solenoidventile 155 und 156 ihren Betrieb einstellen, und zwar wegen Fehlfunktion der Steuereinrichtung 100 oder Festsitzen von Spulen der Solenoidventile 155 und 156 während der Fahrt, während sie in einem ANzustand sind, wird das Fluid in der kopfseitigen Zylinderkammer 83 gefangen und das Kupplungsventil 5 wird geschlossen, so daß die Kupplung AN bleibt. Wenn das Fahrzeug angehalten wird und die Kupplung in diesem Zustand verbleibt, erleidet der Motor eine Überlast, weil der Motor die Räder durch das stufenlos verstellbare Getriebe T antreiben will, und schließlich wird der Motor abgewürgt. In diesem Fall wird die Kugel 141 durch den Ladedruck in der Hydraulikleitung 126 gedrückt, so daß das Rückschlagventil 140 geschlossen bleibt und das Fluid nicht durch die Hydraulikleitung 131 herausgelassen wird.
Falls jedoch beide Solenoidventile 155 und 156 im ANzustand fehlfunktionieren, wenn das manuelle Ventil 90 durch Verschieben des Schalthebels in den Neutralbereich geschaltet wird, ist die Hydraulikleitung 126 mit dem Ablauf verbunden, um hierdurch die Kugel 141 des Rückschlagventils 140 durch den Hydraulikdruck in der kopfseitigen Zylinderkammer 83 zum Überwinden der Feder 22 zu lösen, und das Fluid in der kopfseitigen Zylinderkammer 83 wird durch die Hydraulikleitung 131 in den Ablauf hinausgedrückt. Gleichzeitig wird wegen des Hydraulikdrucks in der stangenseitigen Zylinderkammer 84 das Kolbenteil 82 nach links bewegt, um das Kupplungsventil 5 vollständig zu öffnen. Nämlich bei gleichzeitigem Ausfall der iin ANzustand verbleibenden Solenoidventile 155 und 156 kann ein Abwürgen des Motors dadurch vermieden werden, daß man den Schalthebel in den Neutralbereich bewegt, um die Kupplung AUSzuschalten.
Obwohl die Erfindung oben zur Steuerung eines in einem stufenlos verstellbaren Getriebe verwendeten Kupplungsservoventils beschrieben wurde, ist sie hierauf nicht beschränkt, sondern kann gleichermaßen auch zur Steuerung von Kupplungen des Getriebes anderer Bauarten mittels erfindungsgemäßer Servoventile darin verwendet werden.
Wenn wie oben beschrieben die ersten und zweiten Solenoidventile zur Steuerung der Kupplungsservoeinheiten gleichzeitig ausgefallen sind und im ANzustand bleiben, wird das Arbeitsfluid in der kopfseitigen Zylinderkammer gefangen und der Servozylinder wird, so wie er ist, immobilisiert. Jedoch durch Betätigen des Schalthebels vom Fahrbereich zum Neutralbereich, wobei die zweite Hydraulikleitung an der Seite der Druckzufuhrquelle geschlossen ist und die zweite Hyraulikleitung an der Seite des Zweigabschnitts zur Verbindung mit dem Ablauf mittels des Schaltventils (das ist das manuelle Ventil) geeignet ist, kommt die kopfseitige Zylinderkammer durch Wirkung des Rückschlagventils durch die Zweighydraulikleitung und das Schaltventil mit dem Ablauf in Verbindung, so daß das Servoventil die Kupplung AUSschalten kann, um ein Abwürgen des Motors zu vermeiden.

Claims

1. Steuervorrichtung für eine Hydraulikservoeinheit mit einem Zylinder und einem in eine in dem Zylinder gebildete Kammer eingesetzten Kolben, wobei der Kolben einen Kolbenabschnitt, der in die Zylinderkammer gleitend eingesetzt ist, und einen Stangenabschnitt aufweist, dessen eines Ende mit dem Kolbenabschnitt fest ist und dessen anderes Ende aus der Zylinderkammer hervorsteht, wobei die Zylinderkammer durch den Kolbenabschnitt in eine stangenseitige Zylinderkammer (52), die die Kolbenstange durchsetzt, und eine kopfseitige Zylinderkammer (53), zu der die Endfläche des Kolbenabschnitts weist, unterteilt ist, wobei eine Druckaufnahmefläche der kopfseitigen Zylinderkammer größer als eine Druckaufnahmefläche der stangenseitigen Zylinderkammer ist;

welche Steuervorrichtung umfaßt:

eine erste Hydraulikleitung (102; 101, 122) zum Zuführen von Arbeitsfluid vorbestimmten Drucks von einer Hydraulikdruckquelle zur der stangenseitigen Zylinderkammer;

ein erstes Solenoidventil (151; 156), dessen Öffnung entsprechend Tastverhältnissignalen gesteuert ist;

eine zweite Hydraulikleitung (104; 126, 124, 101), die die kopfseitige Zylinderkammer mit der ersten Hydraulikleitung durch wenigstens das erste Solenoidventil verbinden kann;

ein zweites Solenoidventil (152; 155), dessen Öffnung entsprechend Tastverhältnissignalen gesteuert ist; und eine Ablaufhydraulikleitung (106; 130), welche die kopfseitige Zylinderkammer durch das zweite Solenoidventil mit einem Ablauf verbindet, wobei in der zweiten Hydraulikleitung eine erste Öffnung (103a; 127a) mit einer vorbestimmten festen Flußpassagenfläche (A&sub1;) vorgesehen ist, und in der Ablaufhydraulikleitung eine zweite Öffnung (106a; 130a) mit einer vorbestimmten festen Flußpassagenfläche (A&sub2;), die kleiner ist als die Fläche der ersten Öffnung, vorgesehen ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, worin die Hydraulikservoeinheit zur Steuerung des Drehzahlminderungsverhältnisses eines stufenlos verstellbaren Getriebes verwendet ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, worin die Hydraulikservoeinheit zur Steuerung der Kupplung eines stufenlos verstellbaren Getriebes verwendet ist.

4. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiter umfaßt:

ein Schaltventil (90), das zusätzlich in einem Abschnitt der zweiten Hydraulikleitung (126) zwischen der ersten Hydraulikleitung (122) und dem ersten Solenoidventil (156) vorgesehen ist;

wobei das Schaltventil die zweite Hydraulikleitung an einer Seite der ersten Hydraulikleitung verschließt und die zweite Hydraulikleitung an einer Seite des ersten Solenoidventils mit einem Ablauf verbindet, wenn ein Neutralbereich gewählt ist, jedoch einen Arbeitsfluidfluß durch die zweite Hydraulikleitung durch direktes Verbinden der kopfseitigen Zylinderkammer mit der ersten Hydraulikleitung durch das erste Solenoidventil zuläßt, wenn ein Fahrbereich gewählt ist.

5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die weiter umfaßt:

eine Hydraulikzweigleitung (131), deren eines Ende mit einem Abschnitt der zweiten Hydraulikleitung zwischen der Hydraulikdruckquelle und dem ersten Solenoidventil verbunden ist, und deren anderes Ende mit der kopfseitigen Zylinderkammer verbunden ist;

ein Rückschlagventil (140), das in der Hydraulikzweigleitung vorgesehen ist, so daß das Arbeitsfluid nur von der kopfseitigen Zylinderkammer in die zweite Hydraulikdruckleitung an einem das erste Solenoidventil umgehenden Punkt fließen kann, das Fluid aber nicht von der zweiten Hydraulikleitung unter Umgehung des ersten Solenoidventils durch die Hydraulikzweigleitung in den kopfseitigen Zylinder fließen kann; und

ein Schaltventil (90), das zusätzlich in einem Abschnitt der zweiten Hydraulikleitung zwischen der Hydraulikdruckquelle und einem Zweigpunkt der Zweigleitung vorgesehen ist;

wobei das Schaltventil die zweite Hydraulikleitung an einer Seite der Hydraulikdruckquelle verschließt und die zweite Hydraulikleitung an einer Seite des Zweigpunkts mit einem Ablauf verbindet, wenn ein Neutralbereich gewählt ist, jedoch Arbeitsfluid durch die zweite Hydraulikleitung durch direktes Verbinden der kopfseitigen Zylinderkammer mit der ersten Hydraulikleitung durch das erste Solenoidventil fließen läßt, wenn ein Fahrbereich gewählt ist.