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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für
ein vierradgetriebenes Fahrzeug mit einem stufenlosen
Getriebe, welches einen Riemenantrieb mit
servo-gesteuerten Rollen enthält, und insbesondere ein System
zur Steuerung der Übertragungskupplung zum Zuschalten
des Vierradantriebes.
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Die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
60-64035 offenbart ein vierradgetriebenes Fahrzeug der
Art, in der eine Übertragungskupplung zur Übertragung
des Ausgangsdrehmomentes eines Getriebes auf
Hilfsantriebsräder vorgesehen ist. In einem derartigen Fahrzeug
kann das Getriebe von einem Zweiradantriebszustand in
einen Vierradantriebszustand geschaltet werden, indem
die Übertragungskupplung in Abhängigkeit von
verschiedenen Antriebsbedingungen, wie z.B. schneller Start,
schnelle Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs
und Rutschen, in Eingriff gebracht wird. Die
Antriebsbedingungen werden dadurch bestimmt, daß die Differenz
zwischen den Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder, des
Niederdrückens des Gaspedals und Bremspedals und der
Stellung eines Schalthebels erfaßt werden.
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In solch einem Fahrzeug ist die Übertragungskupplung mit
einem Hydrauliksteuerkreis mit einem
solenoidbetriebenen Zweiwegeventil und einem Übertragungssteuerventil
vorgesehen. Die Beziehung zwischen dem Impulsverhältnis
der an einen Solenoiden des Ventils übertragenen Impulse
und des an das Steuerübertragungsventil angelegten
Steuerdruckes PC und der Menge Q von aus dem
solenoidbetriebenen Ventil abgelassenen Fluid sind in Fig. 7
gezeigt, und die Beziehung zwischen dem Abtastverhältnis
und des Kupplungsdrehmomentes der Übertragungskupplung
ist in Fig. 8 gezeigt. Wenn nämlich das
Übersetzungsverhältnis 100% ist, liegt die Abflußmenge Q auf ihrem
Maximalwert und der Steuerdruck PC auf einem
Minimumwert. Dementsprechend wird der an die
Übertragungskupplung angelegte Druck minimal, wodurch das
Übertragungskupplungsdrehmoment minimal wird, um die Kupplung zu
lösen, so daß ein Zweiradantriebsbetrieb geschaffen
wird.
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In einem Steuersystem für ein bekanntes stufenloses
Getriebe, welches in der japanischen Patentanmeldungs-
Offenlegungsschrift 61-105352 offenbart ist, wird sogar
bei einer schnellen Änderung des
Übersetzungsverhältnisses die Menge des an die Servoeinrichtungen der Rollen
zugeführten Öls derart gesteuert, daß die
Volumenverdrängung der Pumpe nicht überschritten wird, wodurch ein
Verrutschen des Riemens auf den Rollen verhindert wird.
Wenn die Motordrehzahl sich in einem niedrigen Bereich
befindet, wird in dem System die Verdrängung der Pumpe
gering. Wenn außerdem der Zweiradantriebszustand gewählt
wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird die Impulsreihe
mit einem Impulsverhältnis von 100% an das
solenoidbetriebene Ventil übertragen, so daß die Abflußmenge Q auf
ihrem Maximalwert liegt. Falls der
Zweiradantriebszustand bei niedriger Motordrehzahl gewählt wird, wird
dementsprechend die Menge des der Übertragungskupplung
zugeführten Öls für die Aufrechterhaltung des
Zweiradantriebszustandes ungenügend. Dementsprechend muß eine
Pumpe mit einer großen Kapazität installiert sein.
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Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt,
ein System zur Steuerung einer Übertragungskupplung für
ein vierradgetriebenes Fahrzeug zu schaffen, bei welchem
ausreichender Hydraulikdruck bei einer Änderung des
Betriebszustandes zwischen den Zweirad- und den
Vierradantriebszuständen erzielt werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Steuersystem
für ein vierradgetriebenes Fahrzeug mit einem Motor,
einem hydraulischbetriebenen Getriebe und einer
fluidbetriebenen Übertragungskupplung zur Übertragung einer
Ausgangsleistung des Getriebes auf Hilfsantriebsräder
geschaffen, mit einem Hydraulikkreis mit einer Pumpe zur
Zuführung von Öl zur Übertragungskupplung durch ein
Übertragungssteuerventil der Steuerkolben-Art,
einem solenoidbetriebenen Steuerventil zur Steuerung des
Öls zum Anheben des Steuerkolbens des
Übertragungssteuerventils für eine Veränderung der Menge des der
Übertragungskupplung zugeführten Öls, um selektiv einen
Eingriff der Kupplung zu erzielen, wobei das
solenoidbetriebene Steuerventil einen ersten mit der Pumpe in
Verbindung stehenden Anschluß, einen zweiten mit dem
Übertragungssteuerventil in Verbindung stehenden zweiten
Abschnitt zur Bereitstellung von Öl für das Anheben des
Steuerkolbens, einen Auslaß und einen Ventilkörper zum
wahlweisen Schließen des ersten Anschlusses und des
Auslasses besitzt, und mit einer Steuereinheit zur
Übermittlung einer Impulsreihe an den Solenoiden, wobei die
Steuereinheit vorgesehen ist, um das Impulsverhältnis
der Impulsreihe so zu steuern, daß die Menge des aus dem
Auslaß abgelassenen Öls während der Änderung der Menge
des der Übertragungskupplung zugeführten Öls bei
Eingriff und Lösen der Kupplung reduziert wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht
der Ventilkörper aus einer Kugel, die von einer Feder
vorgespannt wird, um den ersten Anschluß zu schließen,
und wird das Abtastverhältnis auf 100% gesetzt, um den
ersten Anschluß zu öffnen und somit den Auslaß für den
Eingriff der Übertragungskupplung zu schließen, und auf
0% gesetzt, um den ersten Anschluß zu schließen und
somit den Auslaß für das Lösen der übertragungskupplung
zu öffnen.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden
nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines stufenlosen,
riemenangetriebenen Getriebes ist, für das die
vorliegende Erfindung vorgesehen ist;
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Fig. 2
und 3 einen Hydrauliksteuerkreis gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigen;
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Fig. 4 eine Beziehung zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit
und Motordrehzahl zeigt;
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Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild eines
Steuersystems der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 6a
und 6b ein Blockschaltbild einer Steuereinheit der
vorliegenden Erfindung zeigen;
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Fig. 7 ein Graph ist, der die Beziehungen zwischen
Kupplungssteuerdruck, Abflußmenge und
Impulsverhältnis eines Steuersignals in einem
herkömmlichen Übertragungskupplungssteuersystem zeigt;
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Fig. 8 eine Beziehung zwischen Impulsverhältnis und
Kupplungsdrehmoment im herkömmlichen System
zeigt;
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Fig. 9 ein Graph ist, der die Beziehungen zwischen
Kupplungssteuerdruck, Abflußmenge und
Impulsverhältnis in einem System der vorliegenden
Erfindung ist; und
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Fig. 10 die Beziehung zwischen Impulsverhältnis und
Kupplungsdrehmoment im erfindungsgemäßen System
zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Fig. 1 zeigt ein Vierradantriebsübertragungssystem mit
einem stufenlosen, riemengetriebenen Automatikgetriebe
für ein Motorfahrzeug, auf das die vorliegende Erfindung
Anwendung findet. Ein Motor E ist im vorderen Abschnitt
eines Motorfahrzeuges quer eingebaut. Das
Übertragungssystem weist eine Elektromagnetpulverkupplung 1, eine
Gangwahleinrichtung 6, ein stufenloses,
riemengetriebenes
Getriebe 2, eine Radvorgelegeeinrichtung 3 für die
Vorderräder und eine Übertragungseinrichtung 4 auf. Eine
Kurbelwelle 10 des Motors E ist mit einem ringförmigen
Antriebselement 11 der Elektromagnetpulverkupplung 1
gekoppelt. Die Elektromagnetpulverkupplung 1 weist ein
an einer Eingangswelle 12 des riemengetrieben Getriebes
2 gesichertes angetriebenes Element 13 und eine im
Antriebselement 11 vorgesehene Magnetisierungsspule 13a
auf. Das Magnetpulver ist in einem Spalt zwischen dem
Antriebselement 11 und dem angetriebenen Element 13
vorgesehen.
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Wenn die Magnetisierungsspule 13a vom Kupplungsstrom
erregt wird, wird das Antriebselement 11 magnetisiert,
um einen Magnetfluß zu erzeugen, der durch das
angetriebene Element 13 fließt. Das Magnetpulver wird in dem
Spalt durch den Magnetfluß gesammelt, und das
angetriebene Element 13 befindet sich mit Hilfe des Pulvers in
Eingriff mit dem Antriebselement 11. Wenn andererseits
der Kupplungsstrom unterbrochen wird, gelangen das
Antriebselement 11 und das angetriebene Element 13 außer
Eingriff voneinander.
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Die Gangwahleinrichtung 6 ist zwischen der Eingangswelle
12 und einer Hauptwelle 17 vorgesehen. Die Hauptwelle 17
ist zylindrisch geformt und koaxial zur Eingangswelle 12
angeordnet. Die Auswahleinrichtung 6 weist ein mit der
Eingangswelle 12 einstückig ausgebildetes
Antriebszahnrad 18, ein an der Hauptwelle 17 drehbar befestigtes und
umgekehrt angetriebenes Zahnrad 19 und einen an der
Hauptwelle 17 befestigten Synchronisator 22 auf. Ein
anderes Zahnrad des Gegenzahnrades 20 befindet sich in
Eingriff mit einem Leerlaufzahnrad 21, welches wiederum
sich in Eingriff mit dem angetriebenen Zahnrad 19
befindet.
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Der Synchronisator 27 besitzt einen bekannten
Mechanismus und weist eine an der Hauptwelle 17 gesicherte Nabe
auf, wobei eine Synchronisatorhülse sich über Paßfedern
verschiebbar in Eingriff mit der Nabe befindet. Die
Synchronisatorhülse 29 ist dazu ausgelegt, mit Paßfedern
des Antriebszahnrades 18 oder mit Paßfedern des
angetriebenen Zahnrades 19 in Eingriff zu gelangen.
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In einer neutralen Stellung (N-Bereich) oder einer
Parkstellung (P-Bereich) eines Wahlhebels (nicht
dargestellt) befindet sich der Synchronisator 22 auch nicht
in Eingriff mit dem Zahnrad, so daß die Hauptwelle 17
von der Eingangswelle 12 gelöst ist. Wenn der
Synchronisator 22 sich mit dem Zahnrad 18 in Eingriff befindet,
ist die Eingangswelle 12 mit der Hauptwelle 17 über das
Zahnrad 18 und den Synchronisator 22 gekoppelt, um eine
Fahrbereichsstellung (D-Bereich) vorzusehen. Wenn sich
der Synchronisator 22 mit dem Zahnrad 19 in Eingriff
befindet, ist die Eingangswelle 12 mit der Hauptwelle 17
über die Zahnräder 18, 20, 21 und 19 gekoppelt, um eine
Rückwärtsfahrbereichsstellung (R-Bereich) zu bilden.
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Die Hauptwelle 17 enthält einen axialen Kanal, in dem
eine eine Ölpumpe antreibende Welle 30 befestigt ist,
welche mit der Kurbelwelle 10 gekoppelt ist. Im Getriebe
2 ist eine Ausgangswelle 23 parallel zur Hauptwelle 17
vorgesehen. Eine Antriebsrolle 24 und eine angetriebene
Rolle 25 sind auf den Wellen 17 und 23 befestigt. Eine
fixierte konische Scheibe 24b der Antriebsrolle 24 ist
einstückig mit der Hauptwelle 17 ausgebildet, und eine
axial bewegbare konische Scheibe 24a ist axial
verschiebbar
auf der Hauptwelle 17 befestigt. Die
verschiebbare konische Scheibe 24a gleitet ebenfalls in
einem an der Hauptwelle 17 befestigten Zylinder 27a, um
eine Servoeinrichtung 27 mit einer Kammer 27b zu bilden.
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Eine feste konische Scheibe 25b der angetriebenen Rolle
25 ist an der Ausgangswelle 23 gegenüber der bewegbaren
Scheibe 24a ausgebildet, und eine bewegbare konische
Scheibe 25a ist verschiebbar auf der Welle 23 gegenüber
der Scheibe 24b befestigt. Eine verschiebbare konische
Scheibe 25a gleitet ebenfalls in einem an der
Ausgangswelle 23 befestigten Zylinder 28a, um eine
Servoeinrichtung 28 zu bilden. Die Kammern 27b und 28b der
Servoeinrichtungen 27 und 28 sind mit der Ölpumpe 31 über einen
Kanal 8 und einen Ölhydrauliksteuerkreis 32 verbunden.
Ein Antriebsriemen 26 befindet sich in Eingriff mit der
Antriebsrolle 24 und der angetriebenen Rolle 25. Die
bewegbare Scheibe 24a besitzt eine gegenüber dem
Leitungsdruck freiliegende Fläche, welche größer als die
entsprechende Fläche der bewegbaren Scheibe 25a ist.
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Befestigt an der Ausgangswelle 23 ist ein
Antriebszahnrad 33, welches sich in Eingriff mit einem
dazwischenliegenden Reduktionszahnrad 34 an einer Zwischenwelle 35
befindet. Ein Zwischenzahnrad 36 auf der Welle 35
befindet sich in Eingriff mit einem Endzahnrad 37. Die
Rotation des Endzahnrades 37 wird auf die Achsen 39 und 40
der Frontantriebsräder über ein Differential 38
übertragen.
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Die Übertragungseinrichtung 5 weist ein
Übertragungszahnrad 41, welches sich mit dem Endzahnrad 37 in
Eingriff befindet und auf einer Übertragungswelle 42
drehbar befestigt ist, welche quer angeordnet und drehbar
von Lagern gehalten ist, und eine Übertragungskupplung
43 in Form einer fluidbetriebenen
Mehrfachscheiben-Reibungskupplung auf. Die Übertragungskupplung 43 bewirkt
eine Kopplung des Zahnrades 41 mit der Welle 42, so daß
die Rotation des Zahnrades 41 auf die
Antriebshinterräder über eine Welle 42, ein an der Welle befestigtes
Kegelrad 44, ein mit dem Kegelrad 44 in Eingriff
befindliches Kegelrad 45, eine Hinterantriebswelle 46 und eine
Kardanwelle 5 übertragen wird. Die Übertragungskupplung
43 ist mit der Pumpe 31 über einen Kupplungssteuerkreis
47 verbunden, welcher von einer Steuereinheit 48
betrieben wird.
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Fig. 2 zeigt den Hydrauliksteuerkreis 32 für das
Automatikgetriebe 2. Der Kreis ist mit einem Druckregelventil
53 und einem Übersetzungsverhältnissteuerventil 54
versehen.
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Die Kammer 27b der Servoeinrichtung 27 wird von der
Ölpumpe 31 mit unter Druck stehendem Öl versorgt,
welches von einem Ölbehälter 52 über einen Filter 51, eine
Leitung 49, ein Druckregelventil 53 und ein
Übersetzungsverhältnissteuerventil 54 fließt. Die Kammer 28b
der Servoeinrichtung 28 ist über den Kanal 50 mit unter
Druck stehendem Öl gefüllt, ohne daß dieses durch die
Ventile 53 und 54 fließt. Die bewegbare konische Scheibe
24a der Antriebsrolle 24 ist so ausgebildet, daß deren
Druck aufnehmender Flächenbereich größer als der einer
bewegbaren konischen Scheibe 25a der angetriebenen Rolle
25 ist.
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Der Antriebsrollenzylinder 27a besitzt eine ringförmige
Innennut 27c, in der ein Drehzahlsensor 59 in der Form
eines Pitot-Rohres zum Messen der Geschwindigkeit des
Öls in der Nut vorgesehen ist, d.h. zur Messung der
Drehzahl der Hauptwelle 17, die proportional zur
Motordrehzahl ist.
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Das Übersetzungsverhältnissteuerventil 54 weist einen
Ventilkörper 55, einen Steuerkolben 56, eine Feder 57
zum Vorspannen des Steuerkolbens in die nach unten
weisende Verschieberichtung und ein Betätigungselement 58
für den Steuerkolben 56 und die Feder 57 auf. Das
Betätigungselement 58 befindet sich in Eingriff mit einem
Verschiebenocken 61. Der Verschiebenocken 61 ist
gekoppelt mit einem Gaspedal des Motorfahrzeuges, so daß es
in Abhängigkeit vom Niederdrücken des Pedals gedreht
wird. Ein Anschluß 55b des Ventils 54 wird wahlweise
verbunden mit einem Druckölversorgungsanschluß 55c oder
einem Auslaß 55d in Abhängigkeit von der Stellung der
hervorstehenden Flächen 56a und 56b des Steuerkolbens
56. Der Anschluß 55b ist mit der Kammer 27b über eine
Leitung 49a verbunden, und der Anschluß 55c ist mit
einem Druckregelventil 53 über eine Leitung 49b
verbunden. Der Auslaß 55d ist mit dem Ölbehälter 52 über
Anschlüsse 63f und 63d und eine Leitung 62 verbunden. Eine
Endkammer 55a des Übersetzungsverhältnissteuerventils 54
wird mit Staudruck von dem in der Antriebsrolle 24
vorgesehenen Pitot-Rohr 59 über einen Kanal 60
beaufschlagt.
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Somit wird der Steuerkolben 56 in Abhängigkeit von dem
von der Motordrehzahl abhängigen Staudruck und in
Abhängigkeit von dem vom Niederdrücken des Gaspedals
abhängigen Druck durch die Feder 57 verschoben. Die Menge des
in die Kammer 27a geförderten Öls steigt mit dem Anstieg
der Motordrehzahl an, um das Hochschalten des Getriebes
zu bewirken.
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Das Druckregelventil 53 weist einen Ventilkörper 63,
einen Steuerkolben 64 und eine Feder 65 zum Vorspannen
des Steuerkolbens 64 nach rechts auf. Eine
hervorstehende Fläche 64b des Steuerkolbens 64 wird mit Druck des
durch eine Leitung 49c und einen Anschluß 63b
geförderten Drucköls beaufschlagt, so daß der Steuerkolben 64
durch den Öldruck am Anschluß 63b nach links bewegt
wird. Eine erste Endkammer 63a des Druckregelventils 53
wird mit Staudruck vom Pitot-Rohr 59 durch den Kanal 60
beaufschlagt. Das andere Ende der Feder 65 befindet sich
in Eingriff mit einem Federhalteelement 67, welches von
einem Arm 66a und einer Stange 66 bewegt wird. Die
Stange 66 befindet sich in Eingriff mit der Scheibe 24a der
Antriebsrolle 24 zur Erfassung des
Übersetzungsverhältnisses während des Betriebes. Ein mit einer Leitung 49c
verbundener Anschluß 63c ist mit einer Leitung 49b
verbunden. Ein Anschluß 63d ist mit dem Ölbehälter 52 über
eine Leitung 62 verbunden. Der Steuerkolben 64 wird
durch den Staudruck und den Druck der Feder nach rechts
und nach links verschoben. Deshalb wird der
Leitungsdruck entsprechend der Verbindung des Anschlusses 63c
mit der Leitung 62 gesteuert. Der Steuerkolben 64 wird
mit dem Staudruck beaufschlagt, wobei der Druck in der
Kammer 28b erzeugt wird und der Druck der Feder 65 vom
übersetzungsverhältnis abhängig ist. Wenn die
Motordrehzahl ansteigt, steigt auch der Staudruck an. Somit wird
der Steuerkolben 64 nach links verschoben, so daß der
Leitungsdruck fällt. Wenn andererseits das
Übersetzungsverhältnis ansteigt, bewegt sich die Stange 66 nach
links, so daß sich der Arm 66a entgegen dem
Uhrzeigersinn dreht. Somit wird der Steuerkolben 64 nach rechts
verschoben, so daß der Leitungsdruck ansteigt.
Dementsprechend wird der Riemen 26 stets durch geeigneten
Druck der verschiebbaren Scheibe 24a und 25a in
Abhängigkeit vom Übersetzungsverhältnis gehalten. Die Leitung
49c steht ferner in Verbindung mit dem hydraulischen
Kupplungssteuerkreis 47, welcher in Fig. 3 gezeigt ist.
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Die Steuerschaltung 47 weist ein Druckregelventil 75,
ein Übertragungskupplungssteuerventil 72 zur Steuerung
des der Übertragungskupplung zugeführten Öls, ein
solenoidbetriebenes Steuerventil 77, einen Akkumulator 71
und eine Steuereinheit 48 auf. Das Druckregelventil 75
weist einen Ventilkörper 80, einen Steuerkolben 81, eine
Kammer 80b und eine Feder 82 zum Vorspannen des
Steuerkolbens in die Kammer 80c auf. Die Kammer 80c ist
verbunden mit der Pumpe 31 durch einen Anschluß 80a, eine
Leitung 70 mit einer Drossel 78a und eine Leitung 74 mit
einer Drossel 78b. Der Steuerkolben 81 wird aufgrund der
Differenz zwischen dem auf seinen beiden Enden wirkenden
Drücken verschoben, d.h. der Differenz zwischen dem
Öldruck in der Kammer 80c und dem Druck der Feder 82.
Wenn der Steuerkolben 81 nach oben verschoben wird,
öffnet ein Auslaß 80b, wodurch das Öl in der Kammer 80c
abgelassen wird. Wenn der Steuerkolben 81 nach unten
verschoben wird, öffnet der Anschluß 80a, so daß das Öl
über die Leitung 74 in die Kammer 80c geleitet wird.
Somit wird der Öldruck in der Kammer 80c konstant
gehalten.
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Das Übertragungskupplungssteuerventil 72 weist einen
Ventilkörper 83, einen Steuerkolben 84 mit zwei Kolben,
die in ihrem Durchmesser unterschiedlich sind, eine mit
der Kammer 80c des Druckregelventils 75 über das
solenoidbetriebene Ventil 77 in Verbindung stehende
Endkammer 85 und eine Leitung 76 mit einer Drossel 78 auf. Ein
Anschluß 83a des Ventils 72 ist mit der Leitung 70 über
eine Drossel 78a verbunden, und ein Anschluß 83b ist mit
der Kolbenkammer der Übertragungskupplung 43 über eine
Leitung 73 verbunden. Wenn der Steuerkolben 84 durch
eine Feder 86 nach unten bewegt wird, wird ein Anschluß
83a geschlossen und ein Auslaß 83c geöffnet, so daß der
an der Übertragungskupplung 43 anliegende Kupplungsdruck
PT sinkt. Wenn demgegenüber der Steuerkolben 84 durch den
Steuerdruck Pc in die Kammer 85 nach oben geschoben wird,
öffnet der Anschluß 83a, so daß der Kupplungsdruck PT
ansteigt.
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Demnach lautet die Gleichung für den Steuerdruck Pc, den
Kupplungsdruck PT, die von der Feder 154 erzeugte Kraft
F, den Flächenbereich S1 des Kolbens mit dem großen
Durchmesser und den Flächenbereich S2 mit dem kleinen
Durchmesser
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Pc . S2 + PT (S1 - S2) = F
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Deshalb ist
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PT = (S1 . Pb - F)/(S1 - S2)
= {S1/(S1 - S2)} Pc - F/(S1 - S2)
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Da S1, S2 und F konstant sind, ist der Kupplungsdruck PT
proportional zum Steuerdruck Pc.
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Der Akkumulator 71 ist zur Aufnahme des Öls für die
Übertragungskupplung 43 vorgesehen, wenn das Öl
plötzlich der Übertragungskupplung 43 zugeführt wird. Der
Akkumulator 71 kann weggelassen werden, falls eine
ausreichende Menge an Öl der Übertragungskupplung 43
zugeführt werden kann.
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Das solenoidbetriebene Steuerventil 77 ist ein
normalerweise offenes Dreiwegeventil mit einem Solenoiden
93, einer Kugel 77a, einem mit der Kammer 80c des
Druckregelventils 80 über die Leitung 76 verbundenen Anschluß
77c, einem mit der Kammer 85 des
Übertragungskupplungssteuerventils 72 verbundenen Anschluß 77d, einem Auslaß
77e und einer Feder 77b. Die Feder 77b spannt die Kugel
77a vor, um den Anschluß 77c zu verschließen. Wenn der
Solenoid 93 von einer von der Steuereinheit 48 erzeugten
Impulsreihe erregt wird, wird die Kugel 77a angehoben,
um den Anschluß 77c zu öffnen. Dabei wird Steuerdruck in
der Kammer 85 des Übertragungskupplungssteuerventils 72
durch die Anschlüsse 77c und 77d erzeugt.
Dementsprechend wird der Anschluß 83a des
Übertragungskupplungssteuerventils 72 geöffnet, so daß Kupplungsdruck an der
Übertragungskupplung 43 anliegt.
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Wie Fig. 9 erkennen läßt, ist der Betrag des vom Auslaß
77e durch die Leitung 76 und den Anschluß 77c geleiteten
Abflusses Q null, wenn das Impulsverhältnis der
Impulsreihe bei 0% liegt, da der Anschluß 77c von der Kugel
77a verschlossen wird. Die Menge Q steigt an, wenn das
Impulsverhältnis ansteigt, da die Kugel 77a angehoben
wird, um den Anschluß 77c zu öffnen, und wird
anschließend beim Impulsverhältnis von 100% wieder null.
Andererseits steigt der Steuerdruck Pc an, wenn das
Impulsverhältnis von 0% auf 100% ansteigt.
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Fig. 10 zeigt ein Verhältnis zwischen dem
Kupplungsdrehmoment und dem Impulsverhältnis. Wenn das
Impulsverhältnis 0% ist, befindet sich der Steuerdruck Pc auf einem
Minimumwert. Somit ist das Kupplungsdrehmoment null, was
einen Nichteingriff der Kupplung bedeutet. Wenn das
Impulsverhältnis ansteigt, steigt der Steuerdruck Pc,
wodurch das Kupplungsdrehmoment ansteigt. Wenn das
Impulsverhältnis 100% ist, befindet sich das
Kupplungsmoment auf seinem größten Wert, so daß ein Vierradantrieb
eingeschaltet ist.
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Das Verhältnis zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit V und
Motordrehzahl Ne eines Fahrzeuges mit einem stufenlos
veränderbaren Riemenantriebsgetriebe bildet ein Muster
in Abhängigkeit von der Last, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Bei einer geringen Belastung ändert sich das
Übersetzungsverhältnis nämlich entlang einer
Übersetzungsverhältnisänderungslinie l&sub1; bei niedriger Motordrehzahl NL,
bei einer mittleren Belastung ändert sich das
Übersetzungsverhältnis entlang einer Linie l&sub2; bei einer
Motordrehzahl NM, und bei einer hohen Belastung ändert
sich das Übersetzungsverhältnis entlang einer Linie l&sub3;
bei einer hohen Motordrehzahl NH. Dementsprechend kann
eine Drosselventilstellung B aus dem Graph von Fig. 4 in
Abhängigkeit von der Motordrehzahl Ne und der
Fahrzeuggeschwindigkeit V entnommen werden. Somit kann man ein
Motorendrehmoment Te aus der Stellung des Drosselventils
und der Motordrehzahl erhalten.
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Wie Fig. 5 erkennen läßt, welche ein Steuersystem der
vorliegenden Erfindung zeigt, ist ein manuell zu
betätigender Schalter 91 zum Schalten der Antriebszustände
zwischen einem Vierradantriebszustand und einem
Zweiradantriebszustand benachbart zu einem Schalthebel 90
vorgesehen. Der Schalter 91 ist in Reihe geschaltet mit dem
Solenoiden 93 des solenoidbetriebenen Ventils 77 und
einer Batterie 94. Ein automatischer Schalter 96 ist
außerdem parallel zum manuell betätigten Schalter 91
vorgesehen, um den Vierradantrieb automatisch
zuzuschalten,
und zwar unabhängig von der Stellung des manuell
betätigbaren Schalters 91 in Abhängigkeit von einem
Steuersignal von der Steuereinheit 48.
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Das System besitzt einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
97a zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit in
Abhängigkeit von der Drehzahl der Vorderräder, einen
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 97b zur Erfassung der
Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Drehzahl der
Hinterräder, ein Gaspedalstellungssensor 99, der den
Grad des Niederdrückens eines Gaspedals 98 erfaßt, einen
Bremsenschalter 101 zur Erfassung des Niederdrückens
eines Bremspedals 100, einen Motordrehzahlsensor 102 und
einen am Schalthebel 90 vorgesehenen Sperrschalter 103.
Wenn der N-Bereich oder P-Bereich vom Schalthebel 90
ausgewählt wird, wird der Sperrschalter 103 geschlossen,
so daß eine Änderung des Zustandes durch die Steuere
inheit 48 verhindert wird.
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Die Ausgangssignale der Sensoren und Schalter werden an
die Steuereinheit 48 übertragen, um die Fahrzustände,
wie z.B. einen Fahrzeugstartzustand, einen
Beschleunigungszustand, einen Konstantfahrzustand, zu ermitteln,
so daß das Übersetzungsverhältnis gesteuert werden kann.
Wenn außerdem ein anderer Fahrbereich als der N-Bereich
oder P-Bereich in Abhängigkeit des Ausgangssignals des
Sperrschalters 103 ermittelt wird, wird der
Vierradantriebszustand oder Zweiradantriebszustand bestimmt,
wodurch der Solenoid 93 des solenoidbetriebenen Ventils
77 gesteuert wird.
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Wie die Fig. 6a und 6b erkennen lassen, ist die
Steuereinheit 48 mit einer eine Referenzmotordrehzahl
erzeugenden Einrichtung 104 versehen, in der eine
Referenzmotordrehzahl
gesetzt wird. Die Referenzmotordrehzahl wird
an einen Komparator 105 übermittelt, an den eine Ist-
Motordrehzahl vom Motordrehzahlsensor 102 ebenfalls
übermittelt wird. Ein Ausgangssignal des Komparators 105
wird an eine erste
Steuerbedingungsermittlungseinrichtung 106 übertragen, in der ein erster Fahrzustand
ermittelt wird, wenn die Motordrehzahl kleiner als die
Referenzmotordrehzahl ist. Ein Erstzustandssignal von
der die erste Steuerbedingung ermittelnden Einrichtung
106 wird an eine Tastsignalerzeugungseinrichtung 115
übermittelt.
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Die Steuereinheit 48 besitzt eine Einrichtung 107, die
ein Referenzstellungssignal für das Gaspedal erzeugt und
in der ein Referenzstellungssignal gesetzt wird, einen
Komparator 108, an den ein Ist-Pedalstellungssignal
übermittelt wird, so daß dieses mit dem
Referenzstellungssignal verglichen wird. Das Ausgangssignal des
Komparators 108 wird an eine eine Steuerbedingung I
ermittelnde Einrichtung 109 übertragen, in der eine
Steuerbedingung I ermittelt wird, wenn die
Ist-Gaspedalstellung größer als der Referenzstellungswert ist. Die
Stellung des niedergedrückten Gaspedals wird außerdem an
eine Differenzierungseinrichtung 111 übermittelt. Ein
Ausgangssignal der Differenzierungseinrichtung 111,
welches die Geschwindigkeit des Niederdrückens
repräsentiert, wird an einen Komparator 112 übermittelt, indem
eine Differenzierung des Niederdrückgrades mit einer
Referenzstellungsänderungsgeschwindigkeit von einer
Einrichtung 110 verglichen wird, die eine
Referenzgaspedalstellungsänderungsgeschwindigkeit erzeugt. Ein
Ausgangssignal des Komparators 112 wird an eine eine
Steuerbedingung II bestimmende Einrichtung 113 übermittelt,
in der eine Steuerbedingung II ermittelt wird, wenn die
Differentiation größer als die Referenzgeschwindigkeit
ist. Die Ausgangssignale der die Steuerbedingung I
ermittelnden Einrichtung 109 und der die Steuerbedingung
II ermittelnden Einrichtung 113 werden an eine zweite
Steuerbedingungsermittlungseinrichtung 114 übermittelt,
welche ein Ausgangssignal an die
Tastsignalerzeugungseinrichtung 115 überträgt, wenn sich das Fahrzeug unter
der Bedingung I oder II befindet. Die das Tastsignal
erzeugende Einrichtung 115 überträgt ein Tastsignal an
den Solenoiden 93 des solenoidbetriebenen Ventils 77, um
die Übertragungskupplung 43 mit Hydraulikdruck zu
versorgen, wodurch ein Vierradantriebszustand zugeschaltet
wird.
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Die Steuereinheit 48 ist außerdem mit einer
Differenzierungseinrichtung 117 versehen, in der die
Fahrzeuggeschwindigkeit V differenziert wird, wenn der
Bremsenschalter 101 geschlossen wird. Ein
Differenzierungssignal wird an einen Komparator 118 übermittelt, an den die
Änderungsgeschwindigkeit der
Referenzfahrzeuggeschwindigkeit von einer Einrichtung 116 übermittelt wird, die
eine Änderungsgeschwindigkeit der Referenz
fahrzeuggeschwindigkeit erzeugt. Eine dritte
Steuerbedingungsermittlungseinrichtung 119 ermittelt eine dritte
Steuerbedingung, wenn die Differentiation größer als die
zeitliche Referenzänderung ist. Ein Ausgangssignal eines
Öltemperatursensors 120 wird an eine vierte
Steuerbedingungsermittlungseinrichtung 121 übermittelt, in der eine
vierte Steuerbedingung bestimmt wird, wenn die
Öltemperatur höher als eine vorbestimmte Referenztemperatur
ist. Die Ausgangssignale der dritten und vierten
Steuerbedingungsermittlungseinrichtungen 119 und 121 werden an
die Tastsignalerzeugungseinrichtung 115 übertragen, um
das Tastsignal zu korrigieren.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine
Referenzmotorniedrigdrehzahlerzeugungseinrichtung 131 in der
Steuereinheit 48 vorgesehen. Eine
Referenzmotorniedrigdrehzahl wird an eine
Motorniedrigdrehzahlbedingungsermittlungseinrichtung 132 übermittelt, an die die
Motordrehzahl übertragen wird. Wenn die Motordrehzahl
niedriger als die Referenzmotordrehzahl ist, übermittelt die
Ermittlungseinrichtung 132 ein Signal an eine
Abflußmengensteuereinrichtung 133, an die ein Ausgangssignal
einer Zustandsermittlungseinrichtung 130 zugeführt wird.
Wenn ermittelt wird, daß ein Vierradantriebszustand von
der Ermittlungseinrichtung 130 in Abhängigkeit von einem
Ausgangssignal der Tastsignalerzeugungseinrichtung 115
ausgewählt wird, übermittelt die
Abflußmengensteuereinrichtung 133 ein Signal an die
Tastsignalerzeugungseinrichtung 115, wodurch die Menge des aus dem Auslaß 77e
des solenoidbetriebenen Ventils 77 abgelassenen Öls
gesteuert wird.
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Nachfolgend wird der Betrieb des Systems beschrieben.
Wenn das Fahrzeug gestoppt ist, wird in der Kammer 28b
der Servoeinrichtung der angetriebenen Rolle der vom
Druckregelventil 53 eingestellte Leitungsdruck durch die
Leitung 50 erzeugt, und die
Antriebsrollenservoeinrichtungskammer 27b wird entleert, da der Steuerkolben 56
sich in der rechten Endstellung durch die Feder 57
befindet. Somit befindet sich der Antriebsriemen 26 in
Eingriff mit der angetriebenen Rolle 25 bei maximalem
Laufdurchmesser, um das größte Übersetzungsverhältnis
(Niedrigdrehzahlstufe) zu erhalten.
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Andererseits befindet sich der Wahlhebel 90 in der N-
Bereichs-Stellung, so daß der N-Bereich angewählt ist
und der Sperrschalter 103 geschlossen ist. Wenn der D-
Bereich angewählt wird, werden die Eingangswelle 12 und
die Hauptwelle 17 miteinander in der Wahleinrichtung 6
durch den Synchronisator 22 gekoppelt. Wenn das Gaspedal
98 niedergedrückt wird, wird die
Elektromagnetpulverkupplung 1 von einem Kupplungsstrom erregt, wodurch die
Leistung des Motors auf die Antriebsrolle 24 übertragen
wird. Die Leistung des Motors wird an die Ausgangswelle
23 beim größten Übersetzungsverhältnis durch den
Antriebsriemen 26 und die angetriebene Rolle 25 übertragen
und außerdem auf die Achsen der Antriebsräder
übertragen. Damit wird das Fahrzeug in Bewegung gesetzt.
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Wenn der Staudruck ansteigt, wird der Steuerkolben 56
nach rechts verschoben, so daß der Leitungsdruck in der
Servokammer 27b aufgebaut wird, um die Scheibe 24a nach
rechts zu bewegen. Somit beginnt das Hochschalten des
Getriebes.
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Wenn der Zweiradantriebszustand manuell ausgewählt wird,
wird der manuell zu betätigende Schalter 91 geöffnet, so
daß das Solenoid 93 des solenoidbetriebenen Ventils 77
nicht erregt wird. Dementsprechend wird der Anschluß 77c
des solenoidbetriebenen Ventils 77 von der Kugel 77a
geschlossen, wodurch der Steuerdruck Pc in der Kammer 85
des Übertragungssteuerventils 72 auf einen Minimumwert
abfällt. Als Folge wird der Steuerkolben 84 nach unten
verschoben, um den Anschluß 83a zu verschließen, wodurch
der Kupplungsdruck PT auf Null geht, um den Eingriff der
Übertragungskupplung 43 zu lösen. Somit ist das
Zweiradantriebsübertragungssystem eingeschaltet.
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Wenn der Vierradantriebszustand ausgewählt wird, wird
der Schalter 91 geschlossen, so daß an den Solenoid 93
Impulse mit einem Impulsverhältnis von 100% angelegt
werden. Somit wird der Anschluß 77c geöffnet und der
Anschluß 77e geschlossen, um den Steuerkolben 84 nach
oben zu verschieben, wodurch der Anschluß 83a geöffnet
wird. Dementsprechend steigt der Kupplungsdruck PT, so
daß die Übertragungskupplung 43 in vollständigen
Eingriff gelangt, um den Vierradantriebszustand
einzuschalten.
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Wenn die Motordrehzahl niedriger als die
Referenzdrehzahl ist, falls das Gaspedal 98 stärker als der
Referenzstellungswert niedergedrückt ist oder falls die
Stellung des Gaspedals mit einer höheren Geschwindigkeit
als die Referenzgeschwindigkeit verändert wird, d.h. die
ersten und zweiten Steuerbedingungen an den
Ermittlungseinrichtungen 106 und 114 der Steuereinheit 48 jeweils
ermittelt werden, wird der Vierradantriebszustand
angewählt. Dementsprechend übermittelt die Steuereinheit 48
ein Signal an den automatischen Schalter 96, um den
Schalter zu schließen, damit der Vierradantriebszustand
eingeschaltet wird, obwohl der Zweiradantriebszustand
vom Fahrer ausgewählt werden könnte. Deshalb überträgt
die Tastsignalerzeugungseinrichtung 115 ein
Impulsverhältnissignal von 100% an den Solenoiden 93, wodurch der
Übertragungskupplung 43 Öl zugeführt wird. Das
Impulsverhältnis wird korrigiert, wenn sich die
Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer höheren Geschwindigkeit als der
Referenzgeschwindigkeit ändert oder wenn die
Öltemperatur höher als der Referenzwert ist. Als Folge erhält man
ein optimales Eingriffsverhältnis für die
Übertragungskupplung 43 in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen.
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Wenn das Fahrzeug mit einem weit geöffneten
Drosselventil gestartet oder mit einem weit geöffneten
Drosselventil
nach einer Verzögerung des Fahrzeugs wieder
beschleunigt wird, sinkt die Fahrzeuggeschwindigkeit auf
einen Wert kleiner als die Referenzmotorniedrigdrehzahl
ab, welche in der
Referenzmotorniedrigdrehzahlerzeugungseinrichtung 131 gesetzt ist, wobei die zeitliche
Änderung der Abgabe der Pumpe gering ist. Somit wird bei
der Ermittlungseinrichtung 132 ein
Motorniedrigdrehzahlzustand ermittelt. Wenn die
Zustandsermittlungseinrichtung 130 feststellt, daß das Fahrzeug mit Vierradantrieb
angetrieben werden sollte, übermittelt die
Abflußmengensteuereinrichtung 133 ein Signal an die
Tastsignalerzeugungseinrichtung 115, um das Impulsverhältnissignal an
den Solenoiden 93 bei 100% für eine bestimmte Zeitdauer
anzulegen. Dementsprechend wird der Auslaß 77e des
solenoidbetriebenen Ventils 77 geschlossen, wodurch
Abfluß von Öl verhindert wird. Als Folge wird nur eine
geringe Menge von Öl für das Ventil 77 benötigt, um die
Übertragungskupplung 43 wirksam zu betreiben. Wenn die
Zustandsermittlungseinrichtung 130 den
Zweiradantriebszustand feststellt, wird das Impulsverhältnis für eine
bestimmte Zeitdauer zu 0%. Dementsprechend wird die
Abflußmenge entsprechend dem ausgewählten
Antriebszustand gesteuert.
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Die vorliegende Erfindung kann derart modifiziert
werden, daß ein normal geschlossenes solenoidbetriebenes
Ventil verwendet werden kann.
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Aus der vorangegangenen Beschreibung ist zu entnehmen,
daß mit der vorliegenden Erfindung ein Steuersystem für
eine Übertragungskupplung eines vierradgetriebenen
Fahrzeugs geschaffen wird, welches mit einem stufenlosen
Getriebe ausgerüstet ist, wobei die Übertragungskupplung
mit ausreichendem Hydraulikdruck bei niedriger
Motordrehzahl
beaufschlagt wird, bei der die Verdrängung der
Pumpe gering ist.