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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Hydraulikkreis zur Steuerung
einer stufenlosen Getriebeeinheit („Variator") des Typs, der eine Toroidbahn und
Rollenantrieb aufweist, und insbesondere zur Steuerung einer Endlast
in einem derartigen Variator.
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Variatoren
des Typs, der eine Toroidbahn und Rollenantrieb aufweist, sind an
sich bekannt. Eine oder typischerweise zwei Toroid- oder Teiltoroidhohlräume werden
durch gegenüberliegende
Flächen
von drehbar koaxial angeordneten Scheiben definiert und Antriebskraft
wird mit Hilfe von Rollen, die in den Hohlräumen angeordnet sind, zwischen den
Scheiben übertragen.
Es ist bei derartigen Variatoren bekannt, jede Rolle in einem Wagen
anzuordnen und diesen Wagen mit einem Kolben zu verbinden, der einer
gesteuerten Hydraulikkraft unterliegt. Ein sogenannter „Drehmomentsteuerungsbetrieb" kann in bekannter
Weise erreicht werden, indem die Hydraulikkraft entlang einer im
Allgemeinen tangentialen Richtung (in Bezug auf die Achse der Variatorscheiben)
angelegt wird und der Rolle-Wagen-Kombination ermöglicht wird,
sich entlang eines kreisförmigen
Pfades, der um die Achse zentriert ist, zu bewegen. Der Rolle wird
ermöglicht,
sich zu drehen (d.h. die Rollenachse kann sich drehen) und wie bekannt
ist, dreht sich die Rolle derart, dass ihre Achse die Scheibenachse
stets schneidet. Wenn sich die Rolle folglich entlang ihres kreisförmigen Pfades
bewegt, dreht sie sich auch und die Änderung der Rollenneigung erzeugt
eine Änderung
des Übersetzungsverhältnisses
des Variators. Die Rolle nimmt eine Position ein, in der die Kraft,
die von dem Kolben daran angelegt wird, durch eine entgegengesetzte „Reaktionskraft" ausgeglichen wird,
die an den Grenzflächen
zwischen der Rolle und ihren benachbarten Scheiben (durch Scherwirkung
eines Films eines sogenannten „Traktionsfluids") erzeugt wird. Das Drehmoment,
das von dem Variator übertragen
wird, ist eine Funktion der Reaktionskraft. Im Ruhezustand sind
die hydraulische Kraft und die Reaktionskraft ausgeglichen.
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Um
eine Drehmomentübertragung
durch den Variator zu ermöglichen,
muss ein Druck an den Rolle-Scheibe-Grenzflächen vorliegen und bei Variatoren
des "Volltoroidtyps" wird dies typischerweise
mit Hilfe eines hydraulischen Stellglieds bereitgestellt, das auf
eine der Variatorscheiben wirkt, um eine "Endlast" anzulegen, die die Scheiben in Richtung der
Rollen vorspannt. Die Größe der Endlast
hat einen wichtigen Einfluss auf die Effizienz und die Leistung
des Variators. Es ist bekannt, die Endlast während des Betriebs zu ändern. Ein
wichtiger Parameter in dieser Hinsicht ist der Traktionskoeffizent.
Wenn die Normalkraft als Kraft definiert wird, die von der Rolle
auf eine der Scheiben (und selbstverständlich von der Scheibe auf
die Rolle) an der Grenzfläche dazwischen
und entlang der Richtung, die senkrecht zu dieser Grenzfläche verläuft, ausgeübt wird,
dann ist der Traktionskoeffizent μ einfach
das Verhältnis der
Reaktionskraft (RK) zur Normalkraft (NK):
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Normalkraft im Allgemeinen nicht
exakt der Endlast entspricht, da die Normalkraft entlang einer Richtung senkrecht
zur Ebene der Rolle-Scheibe-Grenzfläche wirkt, wobei diese Richtung
nur in einer bestimmten Rollenposition parallel zur Wirkrichtung
der Endlast ist (was einem Übersetzungsverhältnis des
Variators von 1:1 entspricht). Im Allgemeinen stehen die Endlast
und die Normalkraft durch den Kosinus des Rollenwinkels in Beziehung.
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Ein übermäßig niedriger
Traktionskoeffizent, der einer unnötig hohen Endlast und somit
einer hohen Normalkraft entspricht, verursacht an der Rolle-Scheibe-Grenzfläche große Energieverluste
und ist somit ineffizient. Ein übermäßig hoher
Traktionskoeffizent ist in Bezug auf die Energie ebenfalls ineffizient
und kann zu einem Ausfall des Variators führen, wobei übermäßiger Schlupf
an der Rolle-Scheibe-Grenzfläche der
Rolle ermöglicht,
sich – in
manchen Situationen schnell – von
ihrer korrekten Position wegzubewegen. Es ist erforderlich, einen
Schutz gegen diese Möglichkeit
bereitzustellen.
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Bei
sogenannten "Volltoroid"-Variatoren können Energieverluste
an der Rolle-Scheibe-Grenzfläche in Bezug
auf (1) Schlupf und (2) Durchdrehen betrachtet werden. Schlupf umfasst
eine relative Bewegung der Rolle-Scheibe-Flächen an ihrer Grenzfläche entlang
der Umfangsrichtung, was einer Fehlanpassung der Drehzahl der Rolle
und der Scheibe entspricht. Schlupfverluste nehmen bei zunehmendem Grad
des Schlupfes zu. Durchdrehen umfasst eine relative Winkelbewegung
der beiden Flächen
an der Rolle-Scheibe-Grenzfläche.
Sie resultiert aus der Geometrie des Variators und der Grad des
Durchdrehens wird durch diese Geometrie, die Rollenpositionen und
die Drehzahl des Variators bestimmt. Jedoch werden Energieverluste
aufgrund von Durchdrehen von der Größe der Normalkraft beeinflusst
und stehen somit mit dem Traktionskoeffizenten in Beziehung. Es
hat sich herausgestellt, dass die Kurve, die die Veränderung
der Effizienz im Zusammenhang mit dem Traktionskoeffizenten darstellt,
einen Spitzenwert aufweist, der den besten Kompromiss zwischen Durchdreh-
und Schlupfverlusten darstellt. Dies muss berücksichtigt werden, um den Variator
bei der optimalen Effizienz zu betreiben.
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Ein
bekannter Hydraulikkreis zur Steuerung des Variators verwendet ein
Paar Hydraulikleitungen, um den gegenüberliegenden Seiten des Rollensteuerkolbens
Hydraulikfluid bei einstellbarem Druck zuzuführen, wodurch die Reaktionskraft
verändert
werden kann. Um eine Einstellung der Endlast bereitzustellen, wird
eine Ventilanordnung des Typs "der
höhere
Druck gewinnt" verwendet,
um einer Arbeitskammer eines hydraulischen Endlaststellglieds Fluid von
der Leitung zuzuführen,
die jeweils den höheren Druck
aufweist, wobei auf diese Weise zwischen der Reaktionskraft und
der Normalkraft (oder, um hinsichtlich der Kosinusvariation der
Normalkraft im Verhältnis
zum Rollenwinkel, worauf weiter oben Bezug genommen wurde, strikt
akkurat zu sein, zwischen der Reaktionskraft und der Endlast) ein
Verhältnis
erzeugt wird. Eine solche Anordnung ist in dem früheren Europäischen Patent
des Anmelders EPO894210 und in seinem US-Gegenstück 6030310 beschrieben, das
eine praktische Endlastanordnung ausführlich offenbarte, deren Inhalt
zum Zweck der US-Gesetzgebung durch Literaturhinweis hierin aufgenommen
ist. Bei dieser Anordnung weist das Endlaststellglied tatsächlich zwei
Arbeitskammern auf, eine die mit Druck von der Leitung mit dem höheren Druck
versorgt wird, um die Endlast anzulegen, und eine die mit Druck
von der Leitung mit dem niedrigeren Druck versorgt wird, um eine
entgegengesetzte Kraft zu erzeugen, die die Endlast verringert.
Bei einer derartigen Anordnung kann der Traktionskoeffizent tatsächlich durch
eine angemessene Auswahl von Kolbenbereichen, insbesondere in dem
Endlaststellglied, voreingestellt sein.
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Die
Hydraulikkopplung der Endlast an die Rollensteuerstellglieder macht
es möglich,
die Endlast in Übereinstimmung
mit der Reaktionskraft schnell zu variieren. Diese Hydraulikkopplung
ist höchst
vorteilhaft, da Variatoren in Kraftfahrzeuggetrieben in der Praxis
beispielsweise beim Bremsen schnellen und starken "Drehmomentspitzen" ausgesetzt sind,
und um eine angemessene Endlast auf Befehl bereitzustellen, um derartige
Spitzen aufzunehmen (und um einen Variatorausfall aufgrund eines übermäßig ansteigenden
Traktionskoeffizenten zu vermeiden), ist eine entsprechende schnelle
Endlasteinstellung erforderlich. Bei der oben beschriebenen Anordnung
hat das Auftreten einer Drehmomentspitze einen entsprechenden Druckanstieg
in der Leitung mit dem höheren
Druck zur Folge, der durch die Hydraulik automatisch und schnell
zum Endlaststellglied weitergeleitet wird.
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Jedoch
unterliegen derartige Systeme Problemen. Bei einigen Anordnungen
wurde festgestellt, dass eine schlechte Druckreaktion, insbesondere eine
Zeitverzögerung
bei der Anpassung der Variatorendlast an die Rollenreaktionskraft,
auftritt. Eine Nachgiebigkeit des Variators und seiner Hydraulik bedeutet
unvermeidbar, das ein finites Fluidvolumen erforderlich ist, um
eine Änderung
der Endlast zu bewirken. Die Strömung
wird beispielsweise durch ein Biegen der Endlaststellgliedkomponenten
absorbiert. Zusammen mit Strömungsbeschränkungen
in der Hydraulik kann das Ergebnis eine bedeutende Zeitverzögerung zwischen
dem Reaktionsdruck und dem Endlastdruck und somit eine Übergangsfehlanpassung
zwischen der Endlast und den Reaktionskräften sein. Die Fehlanpassung
tritt während
schnellen Änderungen
der Reaktionskraft, sowie im Fall von Übergangsdrehmomentspitzen auf.
In extremen Fällen besteht
eine damit in Zusammenhang stehende Gefahr eines Variatorausfalls.
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Es
wird angemerkt, dass
EP0894210 eine Anordnung
vorschlägt,
bei der ein hydraulisch gesteuertes Ventil zur Steuerung des Endlastdrucks verwendet
wird. Dieses Ventil weist eine Spule auf, die von dem Endlastdruck
selbst und ebenfalls von einander entgegengesetzten Drücken von
gegenüberliegenden
Seiten der doppelt wirkenden Rollensteuerkolben des Variators beeinflusst
wird. Die Position der Spule wird durch das Gleichgewicht zwischen
diesen drei Signalen bestimmt. Das Endlaststellglied ist normalerweise
mit einer Pumpe verbunden, die unter Druck stehendes Fluid bereitstellt,
und das Ventil steuert einen Ablass von dem Endlaststellglied, so
dass der Ablass als Reaktion auf einen übermäßigen Endlastdruck geöffnet und
der Druck verringert wird. Die Anordnung soll den Traktionskoeffizenten
auf einem konstanten Pegel halten und es ist keine Einstellung des
Traktionskoeffizenten vorgesehen.
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US 314 2190 (Kelsey et al.)
offenbart eine Hydraulikanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1, bei der ein Ventil durch verschiedene Öffnungen die jeweiligen Drücke empfängt, die
an beide Seiten des doppelt wirkenden Rollenstellglieds des Variators
angelegt werden. Als Reaktion steuert das Ventil einen Endlastdruck,
jedoch wird dieser mit Hilfe eines Nockens modifiziert, dessen Position
der Neigung der Rolle entspricht, und der ein Nadelventil steuert,
um einen Druck zu erzeugen, der effektiv durch ein weiteres Ventil
von dem Endlastdruck subtrahiert wird. Es wird angenommen, dass
die Kosinusvariation des Fraktionskoeffizenten im Verhältnis zur
Rollenneigung, worauf oben Bezug genommen wurde, kompensiert werden
soll.
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Es
ist wünschenswert,
eine gesteuerte Einstellung des Traktionskoeffizenten bereitzustellen, um
eine erhöhte
Effizienz zu ermöglichen
und variable Faktoren, wie beispielsweise die Temperatur des Traktionfluids
des Variators, in Betracht zu ziehen. Nach der Inbetriebnahme wird
das Traktionsfluid, das anfänglich
kalt ist, progressiv erwärmt
und seine Eigenschaften werden folglich geändert. Der angemessene Traktionskoeffizent
wird ebenfalls geändert
und es wäre
vorteilhaft, eine entsprechende Modifikation der Endlast durchzuführen.
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Dieser
Bedarf, den Traktionskoeffizenten gemäß der Temperatur einzustellen,
wurde in U.S.-Patent 6162144 des Stands der Technik, ausgegeben an
die General Motors Corporation, erkannt, obwohl der Hydraulikkreis,
der zur Erzielung der Einstellung verwendet wird (siehe 3 des
Patents), einfach ein pulsbreitenmoduliertes Ventil verwendet, um
einen Prozentanteil des Endlastdrucks einer zweiten Kammer des Endlaststellglieds
zuzuführen,
die entgegengesetzt zum Endlastdruck arbeitet, um dadurch die Endlast
einstellbar zu verringern. Das zusätzliche Problem der Zeitverzögerung bei
der Einstellung der Endlast wird nicht angegangen. Darüber hinaus
wird angenommen, dass bei der Erzeugung einer praktischen Implementierung
des in diesem Patent vorgeschlagenen Kreises ernsthafte Schwierigkeiten
auftreten würden,
insbesondere bei der Bereitstellung eines pulsbreitenmodulierten
Ventils, das in der Lage ist, die erforderliche Funktion zu erfüllen.
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Es
wird ebenfalls darauf hingewiesen, dass eine Einstellung des Traktionskoeffizenten
bei dem Typ des oben erörterten
bekannten Hydraulikkreises, der zwei Hydraulikversorgungsleitungen,
die entgegengesetzte Seiten der Rollensteuerkolben versorgen, und
eine Anordnung, bei der der höhere
Druck gewinnt, um dem Endlaststellglied Druck von einer der Leitungen
zuzuführen,
aufweist, erreicht werden kann, indem die Drücke in beiden Leitungen zusammen
eingestellt werden, um dadurch den höheren Druck (und somit die
Endlast) zu erhöhen
oder zu verringern, ohne die Druckdifferenz zwischen den beiden
Leitungen zu ändern,
die die Reaktionskraft bestimmt. Jedoch geht dieser Versuch nicht
auf das Problem der Endlastzeitverzögerung ein und verkompliziert
die Steuerung der Variatorrollen.
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Die
Erfinder haben erkannt, dass ein doppelter Modus der Endlastdrucksteuerung
erforderlich ist, der in dem oben genannten Stand der Technik nicht zu
finden ist, um die beiden Probleme der Endlastzeitverzögerung und
der Einstellung des Traktionskoeffizenten anzugehen.
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Diese
Probleme werden von einer Variatorbaugruppe nach Anspruch 1 angegangen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Variatorbaugruppe bereitgestellt, die Folgendes
umfasst: einen Variator des Typs, der eine Toroidbahn und Rollenantrieb
mit Antriebs- und Abtriebsscheiben aufweist, Rollen, auf die hydraulische
Rollensteuerstellglieder wirken und die zwischen den Scheiben angeordnet
sind, um Drehmoment von einer Scheibe zur anderen zu übertragen,
hydraulische Endlastmittel, die mit Fluid bei einem Endlastdruck versorgt
werden, um eine Endlast anzulegen, um die Scheiben und die Rollen
zueinander hin vorzuspannen, wodurch die Übertragung von Drehmoment ermöglicht wird,
und Reaktionsdruckversorgungsmittel, die mit den Rollensteuerstellgliedern
verbunden sind, um sie dazu zu veranlassen, eine einstellbare Reaktionskraft
auf die Rollen auszuüben,
wobei die Baugruppe des Weiteren Folgendes umfasst: hydraulisch beeinflusste
Ventilmittel, die dazu dienen, eine Eingabe, die mit dem Endlastdruck
in Beziehung steht, mit einer Eingabe, die mit dem Reaktionsdruck
in Beziehung steht, zu vergleichen, und den Endlastdruck in Abhängigkeit
von dem Vergleich zu steuern, wodurch ein Verhältnis zwischen dem Endlast-
und dem Reaktionsdruck aufrechterhalten wird, sowie Einstellmittel,
um das Verhältnis
zwischen dem Endlast- und dem
Reaktionsdruck einzustellen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
besteht die Wirkung des Einstellmittels darin, den Endlastdruck
zu verringern, so dass der Endlastdruck im Fall einer Untätigkeit
des Einstellmittels erhöht
wird.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfassen die Ventilmittel ein Servoventil,
das ein hydraulisches Reaktionsdruckeingangssignal empfängt, das
von einer Verbindung mit dem Reaktionsdruckversorgungsmittel genommen
wird.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Rollensteuerstellglieder doppelt
wirkend und mit dem ersten und zweiten Reaktionsdruckversorgungsmittel
verbunden, deren Drücke
bei der Bestimmung der Kraft, die auf die Rollen ausgeübt wird,
einander entgegengesetzt sind, und wobei eine weitere Ventilanordnung mit
dem ersten und zweiten Versorgungsmittel verbunden ist, um den höheren der
beiden Drücke
zu dem Ventilmittel zu leiten.
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Vorzugsweise
ist das Ventilmittel so angeordnet, dass es als eine weitere Eingabe
von den Einstellmitteln ein Endlasteinstellsignal empfängt und den
Endlastdruck als Reaktion darauf modifiziert.
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Bei
einer derartigen Ausführungsform
umfasst das Ventilmittel eine Ventilspule und das Einstellmittel
umfasst ein Stellglied zum Anlegen einer einstellbaren Vorspannkraft
an die Ventilspule.
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Das
Stellglied kann mit Hilfe eines Federelements mit der Ventilspule
gekoppelt sein.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Baugruppe des Weiteren eine Druck modifizierende Anordnung,
die als Eingabedruck entweder den Reaktionsdruck oder den Endlastdruck
empfängt,
der diesen Druck modifiziert, um einen Ausgabedruck zu erzeugen,
der in Funktion zum Eingangsdruck steht und den Ausgangsdruck an
das Ventilmitel anlegt.
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Vorzugsweise
umfasst die Druck modifizierende Anordnung zwei Drosseln, die in
Reihe geschaltet sind und durch die der Eingangsdruck zu einer Drucksenke
geleitet wird, wobei eine der Drosseln variabel ist und der Ausgangsdruck
zwischen den beiden Drosseln abgenommen wird.
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Das
Ventilmittel kann mindestens zwei Zustände aufweisen, in denen es
dazu dient, das Endlastmittel jeweils mit Folgendem zu verbinden:
- (1) einer Hochdruckfluidquelle und
- (2) einer Drucksenke.
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Vorzugsweise
weist das Ventilmittel einen weiteren Zustand auf, in dem es dazu
dient, das Endlastmittel zu isolieren.
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Es
wird insbesondere bevorzugt, dass die Einstellmittel abhängig von
gemessenen Variatorbetriebsparametern elektronisch gesteuert werden.
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Spezifische
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden lediglich beispielhaft
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, wobei:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Variators ist, die eine veranschaulichende
etwas vereinfachte Form eines Endlastmechanismus zusammen mit einer
schematischen Darstellung eines Steuerkreises für den Variator umfasst;
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2 bis 7 schematische
Darstellungen weiterer Steuerkreise sind;
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8, 9 und 10 schematische
Darstellungen von Steuerkreisen sind, die die vorliegende Erfindung
verwirklichen; und
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11 ein
Diagramm ist, das den Betrieb der Erfindung veranschaulicht.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Schaltkreise, die in 2 bis 7 veranschaulicht
sind, alle durch Integration von Merkmalen modifiziert werden können, die
in den Schaltkreisen aus 8, 9 und 10 zu
finden sind, um die vorliegende Erfindung zu verwirklichen.
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Ein
Variator 2, der in 1 schematisch
veranschaulicht ist, umfasst ein paar Antriebsrotorscheiben 78, 79,
eine Abtriebsrotorscheibe 4 und eine Vielzahl von Rollen 12,
die dazwischen angeordnet sind, um Drehmoment in einer Weise zu übertragen, die
Fachleuten bekannt ist und daher hierin nicht ausführlich beschrieben
ist. Am Ende des Variators 2 ist eine Endlastbaugruppe 5 bereitgestellt,
die in ihrer repräsentativen
Form eine einfache Hydraulikkammer 6 umfasst, die mit unter
Druck stehendem Hydraulikfluid versorgt wird. Der Druck in der Kammer 6 belastet
die Scheibe 78 axial, so dass sie die Rollen 12 zwischen
den Scheiben 4, 78, 79 einklemmt und die Übertragung
von Drehmoment in dem Variator ermöglicht. Wie oben erwähnt, ist
die Größe der Endlast
einzustellen, um einen angemessenen Traktionskoeffizenten zu erzielen.
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Unter
Bezugnahme auf den Steuerkreis 7 wird darauf hingewiesen,
dass die Achse 10 einer Hauptrolle 12' des Variators
in dem Hohlraum 14 einer Hohlwelle 16 eines zweiköpfigen Rollenwagenkolbens 18 befestigt
ist. Dieser Kolben ist mit gegenüberliegenden
Kolbenköpfen 20, 21 gebildet,
die unter Hydrauliklast innerhalb der koaxialen Zylinderkappen 23, 24 gleiten
und frei sind, sich um die Achse der Welle 16 zu drehen.
In der Praxis wird ein doppelt wirkender Kolben oft bevorzugt, bei
dem die gegenüberliegenden
Seiten des einzelnen Kopfes beide dem Fluid ausgesetzt sind, jedoch
wurde die äquivalente
doppelköpfige
Kolbenanordnung, die in der Zeichnung dargestellt ist, für ein einfaches
Verständnis
verwendet. In jedem Fall hängt
die Kolbenreaktionskraft von der Differenz der Hydraulikdrücke ab, die
an die beiden Seiten des Kolbens angelegt werden.
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Hydraulikfluideinlässe 26, 27 und
-auslässe 29, 30 sind
jeweils in dem Ende und den Seitenwänden der Kappen 23, 24 gebildet
und die Endkappen einer Gruppe von Nebenrollenwagenkolben 18 werden
mit Hilfe einer Vielzahl ähnlicher
Versorgungszweige 25, 25a über Begrenzer 31, 31a in
den Versorgungszweigen 25, 25a mit Fluid versorgt.
Die Drücke,
die auf die entsprechenden Nebenwagenkolben 18 der verbleibenden
Rollen wirken, stehen mit denen in den Kappen 23, 24 in
Beziehung, so dass sich die angelegten Reaktionskräfte bei
einem Gleichgewicht ausgleichen.
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Der
Steuerkreis umfasst zwei Hydraulikfluidquellen, die von Ölpumpen 32, 33 bereitgestellt
werden und in der Lage sind, der linken und rechten stromaufwärts angeordneten
Strömungsleitung 37 und 38 Hydraulikfluid
von einem Sumpf 35 mit beispielsweise 0 bis 50 Bar zuzuführen, und
es sind diese Leitungen, die das Fluid jeweils den Zylindereinlässen 26 und 27 des
Hauptkolbens 18' und
den Nebenkolben 18 zuführen.
Derartige Pumpen stellen das Hydraulikfluid jedoch nicht bei diesen
Drücken bereit,
wenn die Steuerventile 58, 59, die mit den jeweiligen
Hydraulikauslässen 29, 30 verbunden
sind, nicht ausreichend beschränkt
sind. Eine Querverbindung 43 zwischen den Leitungen 37 und 38 kommuniziert
mit Hilfe einer „Der-Höhere-Druck-Gewinnt"-Anordnung der Rückschlagventile 45 und 46 und über eine
Leitung 48 mit einem weiteren Steuerkreis 100,
dessen Ausgang mit der Hydraulikkammer 6 des Endlastmechanismus 5 verbunden
ist. Dadurch wird sichergestellt, dass der weitere Steuerkreis 100 stets
mit Fluid bei einem Druck versorgt wird, der dem höheren Druck
der beiden Druckleitungen 37, 38 (im folgenden
als „Reaktionskreisdruck" bezeichnet) entspricht.
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Die
Auslässe 29 und 30 von
den Kappen 23 und 24 führen mit Hilfe einer stromabwärts angeordneten
linken und rechten Leitung 55 und 56 zu den Einlässen der
beiden Drucksteuerventile 58 und 59, die als elektrohydraulische
Proportionaldrucksteuerventile gebildet sind und deren Betrieb weiter
unten hierin beschrieben wird. Stromabwärts von den Steuerventilen 58 und 59 werden
die linke und die rechte Fluidleitung bei 68 kombiniert,
wonach eine Verbindung 70 zur Bereitstellung von Fluid
für die
allgemeine Schmierung des Getriebes betrieben werden kann. Diese
wird mit Hilfe des Überdruckventils 52 bei
dem korrekten Gegendruck gehalten.
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Der
weitere Steuerkreis 100 umfasst ein Wechselventil 102 im
Form eines doppelten Servorichtungssteuerventils, dass Folgendes
umfasst: eine erste Einlassöffnung
für den
Empfang des Reaktionskreisdrucks von der "Der-Höhere-Druck-Gewinnt"-Ventilanordnung 45, 46 über ein
Endlastablassventil 104, eine zweite Einlassöffnung, die
mit einer Hochdruckfluidquelle verbunden ist, die als Hydraulikdruckspeicher 106 gebildet
ist, und eine Auslassöffnung,
die mit der Hydraulikkammer 6 des Endlastmechanismus 5 direkt
verbunden ist. Das Ablassventil 104 ist ein Strömungssteuerventil,
das eine freie Strömung
in Vorwärtsrichtung
(d.h. in Richtung des Steuerkreises 100) ermöglicht,
jedoch eine umgekehrte Stömung
zurück
zum Reaktionskreis dahingehend regelt und beschränkt, dass das Ventil jegliche übermäßige umgekehrte
Strömung
oberhalb eines vorherbestimmten Niveaus ablässt (z.B. erlaubt das Ventil
eine maximale umgekehrte Strömung
von typischerweise 0,5 Litern/min und lässt jegliche übermäßige Strömung ab).
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Das
Wechselventil 102 ist durch eine Feder 108 in
Richtung der Position vorgespannt, die in 1 veranschaulicht
ist, in der der Ausgang des Ablassventils 104 mit dem Auslass
des Wechselventils 102 und somit mit der Hydraulikkammer 6 des Endlastmechanismus 5 verbunden
ist. Jedoch wird die Position des Ventils des Weiteren durch zwei Steuerdrücke bestimmt.
Der erste Steuerdruck wird von der Leitung 110 direkt von
der Hydraulikkammer 6 des Endlastmechanismus 5 genommen
und entspricht dem Hydraulikdruck, der jederzeit in der Kammer 6 besteht.
Der zweite Steuerdruck wird von dem höheren der beiden Drücke genommen,
der mit Hilfe eines Nullströmungswechselventils 112 über die
Leitung 111 an einen der Nebenkolben 18 angelegt
wird. Das Ventil 112 wird an Punkten zwischen den Kolbenauslässen und
den Stömungsbegrenzern 31, 31a durch
Fluiddruck betätigt,
und zwar vorzugsweise so nahe wie möglich bei den Kolbenauslässen, da
diese Drücke
den tatsächlichen
Druck, der in dem Zylinder 18' besteht, am besten darstellen.
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Wie
Fachleuten ersichtlich ist, kann das Ventil 112 durch Drücke von
gegenüberliegenden
Seiten zweier unterschiedlicher Nebenkolben 18 betätigt werden,
da die Drücke,
die an dieselbe Seite jedes der Kolben 18 angelegt werden,
dieselben sind. In der Zeichnung werden die Drücke der Klarheit halber von
den beiden Enden desselben Kolbens genommen. Alternativ kann das
Ventil 112 durch Drücke
von gegenüberliegenden
Seiten des Hauptkolbens 18' betätigt werden,
jedoch kann dies Probleme verursachen, wenn der Kolben mit einem
hydraulischen Endanschlagmechanismus ausgestattet ist.
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Die
beiden Steuerdrücke
wirken in entgegengesetzte Richtungen auf das Servowechselventil 102,
weshalb das Wechselventil 102 als Vergleicher dient, der
den höheren
der Drücke,
der an die Variatorsteuerzylinder angelegt wird, mit dem Endlastdruck
vergleicht. Da das Absperrventil 102 auf Drücke innerhalb
eines der Nebenkolben 18 reagiert, die von den Strömungsbegrenzern 31, 31a beschränkt werden,
und da das Steuersignal von dem Variatorsteuerzylinder keine Strömung erfordert,
ist die Ausgabe vom Ventil 112 daher die akkurateste Anzeige des
Drucks und daher der Reaktionskraft innerhalb der Zylinder. Insbesondere
wird das Potenzial einer falschen Druckanzeige überwunden, die aus Druckverlusten
(und daher Zeitverzögerungen)
resultiert, die auftreten, wenn die Endlast geladen ist und ein langsamerer
Druckanstieg in der Hydraulikkammer 6 des Endlastmechanismus 5 vorliegt.
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Wie
oben erwähnt,
weist das Wechselventil 102 eine Vorspannung auf, die von
der Feder 108 bereitgestellt wird, so dass der Endlastdruck
um ein Ausmaß unter
den Höchstdruck
des Reaktionskreises abfallen muss, das die Vorbelastung der Feder 108 übersteigt
(typischerweise im Bereich von 1 Bar), bevor sich das Wechselventil
in seine andere Position bewegt, in der der Speicher 106 mit
der Endlast verbunden ist.
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Somit
verbindet das Wechselventil den Ausgang der "Der-Höhere-Druck-Gewinnt"-Ventilanordnung 45, 46 mit
der Kammer 6 des Endlastmechanismus 5 in Situationen,
in denen der Endlastdruck den Druck des Reaktionskreises übersteigt,
und ebenfalls in denen der Druck des Reaktionskreises den Endlastddruck
um weniger als die Vorspannung der Feder 108 übersteigt.
Dadurch wird ein akkurater stabiler Druck sichergestellt, der dem
Druck des Reaktionskreises vom Variator und dem Endlastdruck entspricht,
und das System unter stabilen Bedingungen genau festlegt.
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Wenn
der Endlastddruck um ein Ausmaß unter
den Druck des Reaktionskreises abfällt, das die Vorbelastung der
Feder 108 übersteigt,
bewegt sich das Servowechselventil 102 in seine andere
Position und verbindet die Kammer 6 der Endlastbaugruppe 5 mit
dem Speicher 106 (der typischerweise mit einem Druck von
etwa 50 bis 55 Bar beaufschlagt ist). Die Endlastkammer 6 wird
daraufhin vom Speicher beaufschlagt, jedoch muss die Endlast aufgrund
des Differenzbereichs der Spule des Ventils 102 bei vollem
Hub über
den Druck des Reaktionskreises ansteigen, bevor sich das Ventil 102 zurück bewegt,
um die Endlastkammer 6 mit der Reaktionskreisversorgung
zu verbinden.
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In
der Praxis hat sich herausgestellt, dass das Wechselventil 102 dazu
neigt, sich bei Übergangsbedingungen
zwischen seinen beiden Extrempositionen hin- und herzubewegen. Das
Ventil bleibt selten solange mit dem Speicher verbunden, dass der
Speicherdruck voll an die Endlastkammer 6 angelegt wird,
da die Drücke,
die die Position des Wechselventils steuern, immer wenn ein anderer Druck
an die Endlastkammer 6 angelegt wird, folglich ebenfalls
geändert
werden.
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Die
Folge des oben Genannten ist, dass die Endlast während einer Übergangssituation
schrittweise angelegt wird, da sich das Servowechselventil 102 vor-
und zurückbewegt,
um Endlastddruck nach Bedarf nachzuladen. Die Reaktion auf "Übergangsspitzen" des Reaktionsdruck
erfolgt schnell. Das System ermöglicht
die Verwendung kleiner mechanischer Ventile und ist daher sehr dynamisch.
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Wenn
der Druckbedarf in der Endlastbaugruppe abfällt (als Folge eines Abfalls
des Drucks, der an die Steuerkolben des Variators angelegt wird), wird
jeglicher Überschuss
der Strömung
(über einem vorherbestimmtem
Grenzwert) über
das Endlastablassventil 104 von der Endlastkammer 6 in
den Behälter
abgelassen, anstatt in den Reaktionskreis zurückzufließen, wodurch gute Druck-AUS-Zeiten
sichergestellt werden.
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2 bis 10 veranschaulichen
verschiedene weitere Variatorsteuerkreise in schematischerer Form,
wobei nur die Komponenten, die direkt mit der Endlaststeuerung in
Beziehung stehen, enthalten sind. Dieselben Bezugsnummern werden
in 2 bis 10 verwendet, um bestimmte gemeinsame
Komponenten zu kennzeichnen. Zunächst
wird auf 2 Bezug genommen, die alle diese
Bezugsnummern enthält.
Das Endlaststellglied ist bei 200 gezeigt und weist, wie
zuvor, eine Arbeitskammer 202 auf, die bei einem Betriebsdruck
durch ein Wechselventil 204 mit Fluid versorgt wird, wobei
das Wechselventil 204 als doppeltes Servorichtungssteuerventil
gebildet ist, das in jedem Fall ein Hydrauliksteuersignal empfängt, das
den Betriebsdruck der Endlast darstellt. Bei jedem der Hydrauliksteuerkreise,
die in 2 bis 10 veranschaulicht sind, wird dies durch
einen Durchgang 206 bereitgestellt, der zusätzlich mit
einer ersten Öffnung 207 des
Wechselventils und mit der Arbeitskammer 202 verbunden
ist. 2 bis 10 alle zeigen nur einen einzelnen
repräsentativen
Rollensteuerkolben 210, der in dieser Veranschaulichung
innerhalb eines Zylinders 212 schematisch gezeigt ist,
um eine doppelt wirkende Anordnung zu bilden, wobei gegenüberliegende
Flächen
des Kolbens 210 durch die jeweiligen Verzweigungen 214, 216,
die den Verzweigungen 25, 25a des Kreises aus 1 entsprechen,
Hydraulikfluid empfangen. Jene Komponenten des Hydraulikkreises,
die zur Erzeugung eines einstellbaren Drucks in den Verzweigungen 214, 216 verwendet
werden, um die Rollenreaktionskraft zu steuern, sind aus 2 bis 10 ausgelassen,
können
jedoch wie in 1 beschaffen sein. Die Verzweigungen 214, 216 umfassen
jeweilige Strömungsbegrenzer 218, 220,
deren Funktion darin besteht, eine Dämpfung der Rollenbewegung bereitzustellen.
Eine "Der-Höhere-Druck-Gewinnt"-Ventilanordnung 222 weist
jeweilige Eingänge
auf, die an beide Seiten des repräsentativen Rollensteuerzylinders 212 angeschlossen sind.
Diese Verbindungen sind zwischen dem Zylinder und den jeweiligen
Begrenzern 218, 220 gebildet, so dass die Ventilanordnung 222 den
höheren
der Drücke
des Reaktionskreises mit minimaler Zeitverzögerung durch eine Leitung 225 weiterleiten
kann, um als zweites Steuerdrucksignal zu dienen, das auf das Wechselventil 204 wirkt
und dem Signal entgegenwirkt, das den Endlastddruck darstellt. In
jeder der 2 bis 10 und
entsprechend bei der Variatorbaugruppe aus 1 ist eine
zweite Öffnung 223 des
Wechselventils 204 mit einer Hochdruckfluidquelle verbunden,
die einen Hydraulikspeicher 224 umfasst, der mit Hilfe
einer Pumpe 226, eines Überdruckventils 228 und
eines Rückschlagventils 230 in einer
Weise auf dem erforderlichen Druck gehalten wird, die Fachleuten
bekannt ist.
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Die
Kreise, die in diesen Zeichnungen veranschaulicht sind, unterscheiden
sich voneinander unter anderem hinsichtlich der Verbindung der dritten Öffnung 232 des
Wechselventils. In jedem Fall ist das Wechselventil 204 jedoch
ein Ventil mit drei Positionen, das in seinen unterschiedlichen
Positionen zu Folgendem dient:
- i. Isolieren
der Öffnungen
voneinander, wie in der Position die in den Zeichnungen gezeigt
ist;
- ii. Verbinden der ersten und zweiten Öffnung 207, 223,
um der Arbeitskammer 202 des Endlaststellglieds 200 Hydraulikfluiddruck
von dem Speicher 224 zuzuführen; oder
- iii. Verbinden der ersten und dritten Öffnung 207, 232,
um die Endlastarbeitskammer 202 mit einem gewissen Teil
des Kreises zu verbinden, der als Drucksenke dient.
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Bei
allen diesen Kreisen umfasst der Pfad zur Drucksenke einen Strömungsbegrenzer 234, dessen
Funktion weiter unten beschrieben wird.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf 2 ist ersichtlich,
dass die dritte Öffnung 232 des
Wechselventils 204 durch den Strömungsbegrenzer 234 mit einem
Ablass verbunden ist, der zum Sumpf 240 führt. Es
ist keine Verbindung des Druck des Reaktionskreises mit der Endlastarbeitskammer 202 vorgesehen,
wie bei dem Schaltkreis aus 1. Dennoch hat
der Druck des Reaktionskreises einen steuernden Einfluss auf den
Endlastddruck, da das Wechselventil 204 dazu dient, aufgrund
seiner Steuereingaben die beiden Drücke zu vergleichen. Wenn der Druck
des Reaktionskreises den Endlastddruck übersteigt, wodurch angezeigt
wird, dass die Endlast nicht ausreicht, dann wechselt das Ventil 204 zur
Position (ii), auf die oben Bezug genommen wurde (Spule in der ganz
rechten Position), um den Speicher 204 mit dem Endlaststellglied 200 zu
verbinden und somit die Endlast zu erhöhen, bis der erforderliche
Druck erreicht ist, wobei das Ventil an diesem Punkt zur Position
(i) zurück
wechselt, um die Endlast auf einem gleichbleibenden Pegel zu halten.
Wenn der Druck des Reaktionskreises andererseits im Verhältnis zum Endlastddruck
auf einen ausreichend niedrigen Pegel abfällt, dann wechselt das Ventil
zur Position (iii), wodurch ein Entleeren der Endlastarbeitskammer 202 durch
den Strömungsbegrenzer 234 ermöglicht wird,
bis der Endlastddruck und der Druck des Reaktionskreises, die auf
das Wechselventil 204 wirken, wiederum ausgeglichen sind,
um ihm zu erlauben, zur Position (i) zurückzukehren.
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Der
Strömungsbegrenzer 234 steuert
die Endlastabfallgeschwindigkeit, wodurch während wiederholter Übergänge eine
gute Endlasttraktion sichergestellt wird und ein Grenzwert für die Strömung festgelegt
wird, der für
den Speicher 224 erforderlich ist, ungeachtet der Höhe der Störfrequenz,
die auf das System wirkt.
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Oberhalb
einer gewissen Erregungsfrequenz bleibt die Endlast einfach hoch.
Zwischen dem stabilen Zustand und dem Fall der infiniten Frequenz
liegt eine maximale durchschnittliche Speicherströmung, die
bei einer bestimmten Frequenz und Größe der Druckstörung auftritt.
Die Kapazität
der Hochdruckfluidquelle 224, 226 kann auf dieser
Basis ausgewählt
werden.
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Es
ist zu beachten, dass der Vergleich zwischen dem Endlastddruck und
dem Druck des Reaktionskreises, der bei diesem hydraulischen Steuerkreis
von dem Wechselventil 204 durchgeführt wird, gewichtet werden
kann. Die Bereiche der Spule des Ventils, die den beiden Steuerdrücken ausgesetzt sind,
brauchen nicht gleich zu sein, und das Verhältnis von einem zum andern
kann verwendet werden, um den Traktionskoeffizenten einzustellen.
Des Weiteren ist die Spule des Ventils typischerweise, beispielsweise
durch eine mechanische Federung, vorgespannt.
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Der
Kreis, der in 3 veranschaulicht ist, unterscheidet
sich von dem aus 2 dahingehend, dass die Drucksenke
mit Hilfe einer Leitung 250 bereitgestellt ist, die von
dem Strömungsbegrenzer 234 zu
der „Der-Höhere-Druck-Gewinnt"-Ventilanordnung 222 führt, und
somit zur Seite des höheren Drucks
des Rollensteuerkreises.
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Der
Kreis, der in 4 veranschaulicht ist, entspricht
dem Kreis aus 3, abgesehen davon, dass an
Stelle des Strömungsbegrenzers 234 ein Strömungssteuerventil
(Strömungsregelventil) 260 auf
dem Weg zur Drucksenke (die wiederum durch die Leitung 250 bereitgestellt
wird, die durch die Ventilanordnung 222 zu dem Rollensteuerkreis
führt)
verwendet wird. Das Strömungssteuerventil 260 steuert die
Geschwindigkeit des Endlastablasses und sendet durch die Leitung 250 eine
geregelte Strömung
zum Rollensteuerkreis, wobei der größte Anteil der Endlastablassströmung typischerweise
von dem Ventil 260 durch einen Ablassdurchgang 262 in
den Sumpf abgelassen wird. Dadurch wird verhindert, dass der Druck
des Reaktionskreises unterbrochen wird, wenn die Endlast abgelassen
wird.
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Der
Kreis, der in 5 veranschaulicht ist, unterscheidet
sich von dem aus 3 dahingehend, dass der Endlastablass
mit Hilfe einer weiteren „Der-Höhere-Druck- Gewinnt"-Ventilanordnung 270 bereitgestellt
wird, die das Ablassfluid durch eine Leitung 272 empfängt, die
von dem Strömungsbegrenzer 234 kommt
und es durch einen seiner Auslässe 274, 276,
der sich bei dem höheren
Druck befindet, zum Hauptrollensteuerkreis leitet, der sich außerhalb der
relevanten Rollenströmungsbegrenzer 218, 220 befindet.
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6 veranschaulicht
eine Entwicklung des Kreises, der in 5 veranschaulicht
ist, wobei der Unterschied zwischen den beiden Kreisen darin besteht,
dass der Strömungsbegrenzer 234 aus 5 durch
ein Strömungssteuerventil 280 ersetzt
wurde. Dieses führt
die gleiche Funktion aus, wie das Ventil 260 im Kreis aus 4,
indem es die Geschwindigkeit des Endlastablasses steuert und während des Ablasses
eine geregelte Strömung
zurück
zum Reaktionskreis sendet, wobei der Rest der Strömung durch
den Ablassdurchgang 282 in den Behälter abgelassen wird. Dadurch
wird eine Unterbrechung des Rollensteuerkreisdrucks beim Ablassen
der Endlast vermieden.
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7 veranschaulicht
ein Sicherheitsmerkmal, das zu jedem der veranschaulichten Kreise
hinzugefügt
werden kann. Ein Ersatzkreis 290 leitet den höheren Druck
des Reaktionskreises von der „Der-Höhere-Druck-Gewinnt"-Anordnung 222 zu
einem normalerweise geschlossenen Rückschlagventil 292,
das seinerseits mit dem Endlaststellglied 200 verbunden
ist. Wenn die Endlast aus irgendeinem Grund (zum Beispiel einer
Fehlfunktion des Kreises) im Verhältnis zum Reaktionsdruck auf
einen unakzeptabel niedrigen Pegel abfiele, was andernfalls die Gefahr
einer inadäquaten
Endbelastung erzeugen könnte,
die zu einem Variatortraktionsausfall führen würde, dann würde das Rückschlagventil 292 veranlasst,
sich zu öffnen,
wodurch ein Pfad mit einem geringen Widerstand bereitgestellt würde, damit
die Endlast von dem Reaktionskreis geladen werden kann. Ein Betriebssensor 294,
der als Differenzialdruckschalter gebildet ist, würde der
elektronischen Steuerung des Getriebes (PCU) daraufhin anzeigen, dass
das Problem aufgetreten ist, wodurch eine angemessene Steuerung
implementiert werden könnte, um
das Getriebe zu schützen
und bei einigen Ausführungsformen
dem Fahrer ein Warnsignal bereitzustellen.
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Während die
oben beschriebenen Steuerkreise eine schnelle und effektive Endlaststeuerung ermöglichen,
indem das Endlastzeitverzögerungsproblem angegangen
wird, das bereits erörtert
worden ist, muss noch erläutert
werden, wie sie gemäß der Erfindung
so angepasst werden können,
dass eine Einstellung des Verhältnisses
zwischen dem Druck des Reaktionskreises und der Endlast und somit
eine Einstellung des Traktionskoeffizenten des Variators ermöglicht wird. 8 und 9 veranschaulichen
Ausführungsformen
der Erfindung, bei denen dafür
gesorgt wird, dass der Vergleich des Drucks des Reaktionskreises
und des Endlastddrucks effektiv „gewichtet" wird, wodurch das Verhältnis zwischen
den beiden Drücken
und somit der Traktionskoeffizent, der erreicht wird, eingestellt
wird. Bei den veranschaulichten Ausführungsformen wird die Gewichtung
unter Verwendung des Wechselventils 204, das zur Durchführung dieses
Vergleichs dient, mit Hilfe einer einstellbaren Vorspannung der
Spule des Wechselventils bewirkt, wodurch effektiv eine weitere
Steuereingabe in dieselbe bereitgestellt wird. Wie aus dem Folgenden
ersichtlich, kann dieses Konzept auf jeden der zuvor beschriebenen
Kreise angewendet werden.
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Der
Kreis, der in 8 veranschaulicht ist, entspricht
dem aus 7, abgesehen davon, dass ein
Solenoid 300 auf die Spule des Wechselventils 204 wirkt,
um eine einstellbare Vorspannkraft daran anzulegen, wodurch die
Spule in Richtung der Endlastablassposition (iii) – d.h. in
der Zeichnung nach links – gedrückt wird.
Die Größe der Vorspannkraft wird
durch die PCU 302 des Getriebes gesteuert. Das Wechselventil 204 nimmt
die Endlastladeposition (ii) somit nur dann ein, wenn der Reaktionskreis die
Summe der Endlaststeuerkraft und der Solenoidvorspannkraft überwindet.
Dieses Merkmal ermöglicht
der PCU somit, einen einstellbaren negativen Versatz auf den Endlastpegel
anzuwenden, um den Traktionskoeffizenten auf einen optimalen Pegel
zu erhöhen,
wodurch die Effizienz potenziell erhöht wird. Diese Steuerung kann
abhängig
von den gemessenen Betriebsparametern, wie beispielsweise der Betriebstemperatur
oder tatsächlich
vorherrschenden Variatorrollenpositionen, die von der PCU als Eingaben 301 empfangen
werden, durchgeführt
werden.
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Dieser
Modus der Steuerung des Traktionskoeffizenten kann als „subtraktiv" bezeichnet werden, da
die zusätzliche
variable Eingabe in das Wechselventil 204, die von dem
Solenoid 300 bereitgestellt wird, zur Verringerung der
Endlast dient. Dies hat den Vorteil eines Sicherheitsmerkmals im
Fall eines Ausfalls des Solenoids 300. Wenn der Solenoid
ausfällt und
keine Vorspannkraft anlegt, besteht die Wirkung darin, die Endlast
zu erhöhen,
wodurch die Effizienz verringert wird, jedoch nach wie vor eine
angemessene Endlast für
die Funktion des Variators bereitgestellt wird, um dem Fahrzeug
zu ermöglichen, „nach Hause
zu hinken".
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In 9 ist
ein Solenoid 310 bereitgestellt, der das Wechselventil 204 in
Richtung (entgegengesetzt zur Betätigungsrichtung des Solenoids 300)
der Speicherladeposition (ii) vorspannt. Somit wechselt das Ventil
nur dann von der Speicherladeposition, wenn die Endlaststeuerkraft
ausreicht, um die Summe der Reaktionsdrucksteuerkraft und der Vorspannkraft,
die von dem Solenoid 310 angelegt wird, zu überwinden.
Wiederum wird die Vorspannkraft des Solenoids von der PCU 302 gesteuert,
die daher einen positiven Versatz des Endlastpegels einstellen kann.
Diese „additive" Steuerung kann wiederum dazu
verwendet werden, den Traktionskoeffizenten einzustellen, um Effizienzverbesserungen
bereitzustellen.
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Es
ist ersichtlich, dass jedes der Wechselventile 204 der
Kreise, die in 1 bis 7 veranschaulicht
sind, ein zusätzliches
Steuersignal, z.B. von einem Solenoid, wie beispielsweise 300 oder 310,
empfangen kann, um eine Einstellung des Traktionskoeffizenten gemäß der vorliegenden
Erfindung zu ermöglichen.
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Fachleuten
ist ersichtlich, dass die Funktion des Wechselventils 204 auf
viele Weisen in die Praxis umgesetzt werden kann. Beispielsweise
ist es wünschenswert,
den Solenoid 302 nicht direkt an der Ventilspule zu befestigen,
da der Solenoid relativ massiv ist und die Reaktionsgeschwindigkeit
des Ventils folglich verschlechtert würde. Eine praktischere Alternative
besteht darin, den Solenoid und die Spule durch eine Feder zu koppeln,
so dass der Solenoid dazu dient, eine einstellbare Durchschnittskraft
an die Spule anzulegen. Eine weitere Alternative besteht darin,
die Position einer Buchse des Ventils 204, die die Öffnungen
des Ventils definiert, durch den Solenoid oder ein anderes Stellglied
einzustellen, um den gewünschten
Versatz bereitzustellen.
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Die
Funktion der Solenoide 300, 310 besteht, wie ersichtlich,
darin, das Verhältnis
zwischen dem Endlastddruck und den Druck des Reaktionskreises einzustellen.
Eine derartige Einstellung kann jedoch auf andere Weisen erreicht
werden. Eine weitere Alternative gemäß der Erfindung ist in 10 veranschaulicht.
Wie bei bisherigen Kreisen, wird der Druck, der an die Arbeitskammer 202 des
Endlaststellglieds 200 angelegt wird, durch das Dreipositionenwechselventil 204 gesteuert,
dessen Spule durch ein erstes Steuerdrucksignal von der Verbindung 206 zur
Arbeitskammer 202 und durch ein entgegengesetztes zweites
Steuerdrucksignal, das von der „Der-Höhere-Druck-Gewinnt"-Anordnung 222 abgeleitet wird,
beeinflusst wird. Jedoch ist dieses zweite Steuerdrucksignal bei
dem Kreis aus 10 einstellbar. Anstatt direkt
zur Spule des Wechselventils 204 geleitet zu werden, wird
die Ausgabe der „Der-Höhere-Druck-Gewinnt"-Anordnung 222 durch
eine Reihenschaltung des ersten und zweiten Strömungsbegrenzers 350, 352 mit
dem Ablass verbunden. Das zweite Steuerdrucksignal wird durch eine
Leitung 354 genommen, die mit einem Punkt zwischen dem ersten
und zweiten Strömungsbegrenzer 350, 352 verbunden
ist, von denen einer unter der Steuerung der PCU 302 eine
variable Begrenzung bereitstellt. In 10 wird
diese Funktion durch den ersten Strömungsbegrenzer 350 ausgeführt, der
die Form eines elektronisch gesteuerten Ventils annimmt.
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Der
erste und zweite Strömungsbegrenzer funktionieren
analog zu einem Potenzialteiler in einem elektronischen Schaltkreis.
Eine Steuerströmung
läuft kontinuierlich
durch die Begrenzer, wobei diese Strömung klein genug ist, um den
Reaktionsdruck, der von der „Der-Höhere-Druck-Gewinnt"-Anordnung 222 erhalten
wird, nicht bedeutend zu ändern.
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Bei
der Strömung
von der „Der-Höhere-Druck-Gewinnt"-Anordnung zum Behälter (hier
mit 354 gekennzeichnet und selbstverständlich bei atmosphärischen
Druck) erfährt
das Fluid einen totalen Druckabfall, der dem Druck des Reaktionskreises entspricht.
Dieser Druckabfall findet an den beiden Strömungsbegrenzern 350, 352 statt,
wobei der Strömungswiderstand
in den teilnehmenden Leitungen vernachlässigt wird. Das Verhältnis des
Druckabfalls ΔP1 am ersten Begrenzer 350 zum Druckabfall ΔP2 am zweiten Begrenzer 352 wird
durch den Strömungswiederstand
der beiden Begrenzer bestimmt und ist (während das Ventil, das den ersten
Begrenzer 350 bildet, nicht eingestellt ist) ungeachtet
der Änderungen
der Strömungsgeschwindigkeit
bei Schwankungen des Drucks des Reaktionskreises, weitgehend konstant.
Eine Einstellung des Begrenzers 350 ermöglicht jedoch eine entsprechende
Einstellung des Verhältnisses
von ΔP1 zu ΔP2.
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Folglich
wird ein einstellbarer Anteil des Drucks des Reaktionskreises an
das Wechselventil 204 angelegt, um als zweites Steuerdrucksignal
zu dienen. Daher kann das Verhältnis
zwischen der Endlast und dem Druck des Reaktionskreises eingestellt
werden, indem der variable Begrenzer 350 gesteuert wird.
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Während 8 und 9 die „subtraktive" und „additive" Einstellung dieses
Verhältnisses
betreffen, zeigt 10 eine Weise, eine Einstellung
zu erzielen, die als „multiplikative" Einstellung bezeichnet
werden kann. 11 ist ein Diagramm, das diesen
Unterschied verdeutlichen soll, wobei der Druck des Reaktionskreises
(oder äquivalent
das Variatorreaktionsdrehmoment) CP auf der horizontalen Achse im
Verhältnis
zur Endlast EL auf der vertikalen Achse gezeigt ist. Die gerade
Linie A zeigt das (idealisierte) Verhältnis zwischen diesen beiden
Variablen an, das unter Verwendung des Wechselventils 204 in Abwesenheit
der Einstellung durch die Solenoide 300, 310 oder
durch den variablen Begrenzer 350 erzeugt wird.
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Das
Verhältnis
der Endlast zum Druck des Reaktionskreises ist konstant. Anders
ausgedrückt, entspricht
die gerade Linie A einem konstanten Traktionskoeffizenten, wenn
der Kosinusfaktor, auf den oben Bezug genommen wurde, vernachlässigt wird. Die
gerade Linie B zeigt die Wirkung der subtraktiven Einstellung der
Endlast, wie sie durch den Kreis aus 8 durchgeführt wird.
Der Gradient der Linie, die den Reaktionsdruck und den Endlastddruck
in Beziehung bringt, bleibt unverändert, jedoch ist die Linie vertikal
versetzt und läuft
nicht mehr durch den Ursprung. Folglich liegt kein konstantes Verhältnis von einem
Druck zum anderen mehr vor. Der Traktionskoeffizent verändert sich
somit gemäß Änderungen des
Drucks des Reaktionskreises. Die Linie C zeigt eine additive Einstellung,
wiederum mit einem nicht konstanten Traktionskoeffizenten. Die Linie
D zeigt andererseits eine multiplikative Einstellung, die durch den
Kreis aus 10 durchgeführt wird. Der Gradient unterscheidet
sich von der Linie A, jedoch läuft die
Linie nach wie vor durch den Ursprung, wodurch angezeigt wird, dass
die Wirkung der Einstellung darin besteht, den Traktionskoeffizenten
zu einem neuen Wert zu ändern,
der ungeachtet der Änderungen des
Drucks des Reaktionskreises dennoch konstant ist.
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Wie
ersichtlich ist, verwenden die Kreise, die in 8, 9 und 10 veranschaulicht
sind, das hydraulisch gesteuerte Wechselventil zur Aufrechterhaltung
eines Verhältnisses
zwischen dem Endlastdruck und dem Reaktionsdruck. Da das Ventil
hydraulisch gesteuert ist, kann es eine schnelle Reaktionszeit aufweisen
und somit mit ausreichender Schnelligkeit reagieren, um eine angemessene
Traktion sogar während
schneller „Übergänge", wie beispielsweise
im Fall einer schnellen Abbremsung oder Beschleunigung des Fahrzeugs,
die kurzzeitig eine sehr hohe Variatordrehmomentanforderung erzeugen,
aufrecht zu erhalten. Der Solenoid 302 oder das Begrenzerventil 350,
die zur Einstellung dieses Verhältnisses
dienen, sind elektronisch gesteuert und reagieren folglich langsamer,
jedoch kann die erforderliche Einstellung (die z.B. der Fluidtemperatur
entspricht) langsamer ausgeführt
werden, ohne die Funktion des Variators zu beeinträchtigen.
