NL9401313A - Continu variabele transmissie. - Google Patents

Description

Continu variabele transmissie

De uitvinding heeft betrekking op een continu variabele transmissie, in het bijzonder voor een motorvoertuig, voorzien van een regeling voor de overbrengingsverhouding van de transmissie, welke regeling in een eerste bedrijfstoestand op basis van een of meer ingangssignalen die overbrengingsverhouding regelt en die in een tweede bedrijfstoestand, bijvoorbeeld op basis van een extern signaal afkomstig van de bestuurder van het motorvoertuig, de overbrengingsverhouding regelt langs een of meer regellijnen van een of meer samenstel van regellijnen, mogelijk binnen toerentalbegrenzingen van het ingaande toerental van de transmissie.

Een dergelijke continu variabele transmissie is bekend uit het Duitse octrooischrift 4120540. Naast een eerste bedrijfstoestand waarin de transmissie zelfstandig de overbrengingsverhouding van de transmissie regelt, binnen een veld van mogelijke overbrengingsverhoudingen, is een tweede bedrijfstoestand voorzien waarbij de bestuurder van het motorvoertuig uit een aantal vaste overbrengingsverhoudingen de gewenste overbrengingsverhouding kan kiezen, die dan door de transmissie constant wordt gehouden door langs een regellijn met die vaste overbrengingsverhouding te regelen. Zo kan een getrapte transmissie, bijvoorbeeld een 5-versnellingen transmissie, worden gesimuleerd. Alleen in het gebied van de onderste respectievelijk bovenste toerenbegrenzing kan de transmissieregeling zelfstandig ingrijpen en overschakelen op een naastgelegen vaste overbrenging om afslaan of overtoeren van de motor te voorkomen.

De bekende transmissie werkt op zich naar behoren, maar kent toch een aantal bezwaren. De transmissie geeft in de tweede bedrijfstoestand bij het overschakelen een aanzienlijke verandering in het toerental, hetgeen als ongewenst wordt ervaren, mede gezien het rendementsverlies en de schakelvertraging. Bovendien kan met name in het gebied van de bovenste toerenbegrenzing niet optimaal van het beschikbare vermogen worden geprofiteerd. In het gebied van de onderste toerenbegrenzing kan de transmissie alleen worden bedreven boven een voor wegrijden geschikt toerental, waardoor bij het terugschakelen niet optimaal van lagere ingaande toerentallen met lager brandstofverbruik gebruik kan worden gemaakt.

De uitvinding beoogt genoemde bezwaren te ondervangen en een verbeterde transmissie te verschaffen. De transmissie volgens de uitvinding is daartoe daardoor gekenmerkt dat een of meer regellijnen en/of een of meer toerentalbegrenzingen een functie zijn van het ingaande toerental van de transmissie zodanig dat volgens die functies het ingaande toerental van de transmissie ongelijk nul is voor een fictief uitgaand toerental van de transmissie gelijk aan nul. De transmissie veroorzaakt in de tweede bedrijfstoestand bij het overschakelen een beperkte wijziging van het toerental en een kort schakeltraject waardoor de rij-eigenschappen door de bestuurder als prettiger worden ervaren en het rendement toeneemt. Bovendien kan op optimale wijze van het beschikbare vermogen gebruik worden gemaakt in het gebied van de bovenste toerentalbegrenzing. In het gebied van de onderste toerentalbegrenzing schakelt de transmissie volgens de uitvinding automatisch terug en maakt daarbij optimaal gebruik van de lage ingaande toerentallen zonder dat daardoor het wegrijden van het voertuig wordt bemoeilijkt, maar wel het branstofverbruik wordt geoptimaliseerd.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding heeft een regellijn een of meer raaklijnen met positieve hellingshoeken. In het bijzonder is de regellijn een in hoofdzaak rechte lijn. Dit maakt het mogelijk de regellijnen naar wens de definiëren terwijl anderzijds over een regellijn een gelijkmatige wijziging van de voertuigsnelheid mogelijk is.

Volgens de uitvinding kunnen de regellijnen van een samenstel van regellijnen convergeren in de richting van afnemende ingaande toerentellen van de transmissie. Een samenstel van regellijnen kan elkaar daarbij snijden. Hierdoor wordt bewerkstelligd dat met name in het lage toerentalgebied korte schakelingen van één regellijn naar de andere regellijn mogelijk zijn, waardoor de rij-eigenschappen bij lage snelheden verbeteren en het rendement toeneemt. Een nadere uitwerking van de uitvinding wordt daardoor gekenmerkt dat regellijnen van een samenstel elkaar snijden in een snijpunt waarvoor het ingaande toerental groter dan nul is en het uitgaande toerental fictief gelijk aan of kleiner dan nul is. Op deze wijze zijn zowel in het gebied van de lage als de hoge ingaande toerentallen van de transmissie korte, efficiënte schakelingen mogelijk. Bij voorkeur ligt voor het snijpunt het ingaande toerental in het bereik van het stationaire toerental van een de transmissie aandrijvende eenheid. Dit bevordert aanzienlijk het terugschakelgedrag bij afremmen alswel het wegrijgedrag. In het bijzonder kunnen de regellijnen van een samenstel elkaar snijden in een snijpunt waarvoor het ingaande toerental gelijk nul is en het uitgaande toerental kleiner dan nul is.

Volgens een verdere uitwerking van de uitvinding heeft de functie van de bovenste toerentalbegrenzing een of meer raaklijnen met positieve hellingshoeken. Hierdoor wordt het rijgedrag in het bijzonder de acceleratie in het bovenste toerentalgebeid verbeterd, zodanig dat optimaal gebruik kan worden gemaakt van het beschikbare vermogen.

Een nadere uitwerking van de uitvinding wordt daardoor gekenmerkt dat de functie van de onderste toerentalbegrenzing een of meer raaklijnen met een negatieve hellingshoek heeft. Hierdoor kan de transmissie bij lage toerentallen worden bedreven, bij laag brandstofverbruik en wordt de transmissie bij het afremmen gedwongen terug te schakelen op een andere regellijn zodanig dat bij de transmissie in een geschikte overbrenging voor wegrijden wordt gebracht. De uitvinding zal worden verduidelijkt aan de hand van een tekening. De tekening toont: figuur 1 een schematisch weergegeven continu variabele transmissie figuur 2 een variogram van een continu variabele tranmissie volgens de stand van de techniek figuur 3 een variogram van een continu variabele transmissie volgens de uitvinding met regellijnen en toerentalbebrenzingen.

De schematisch in figuur 1 weergegeven continu variabele transmissie omvat een ingaande as 41, die bijvoorbeeld met een aandrijvende motor kan zijn gekoppeld, alsmede een uitgaande as 47, die bijvoorbeeld met de wielen van een voertuig kan zijn verbonden. De ingaande- en uitgaande assen 41 resp. 47 zijn voorzien van vaste schijven 42 resp. 48 alsmede axiaal verschuifbare schijven 43 resp. 49. De axiaal verschuifbare schijven 43 resp. 49 zijn voorzien van cilinders 45 resp 51 waarbij via de leidingen 46 resp. 53 fluïdum in - danwel uit de cilinderkamers 44 resp. 52 kan worden geleid ter axiale verplaatsing van de schijven 43 en 49. Tussen de schijvenparen 42 en 43 enerzijds en 48 en 49 anderzijds bevindt zich een aandrijfmedium 54, waarbij de verhouding van de radiale positie tussen de schijven 42 en 43 en van de radiale positie tussen de schijven 48 en 49, maatgevend is voor de momentane overbrenginsver-houding van de transmissie. Door een geschikte regeling van aan- en afvoer van fluïdum naar en van de cilinderkamers 44 en 52 kan de overbrengingsverhouding worden gewijzigd. De overbrengingsverhouding kan daarbij in principe oneindig worden gevarieerd binnen een zeker bereik.

In figuur 2 is dit bereik weergegeven in een zogenaamd variogram met op de horizontale as het ingaande toerental neng van de transmissie en op de verticale as de voertuigsnelheid V die gerelateerd is aan het uitgaande toerental van de transmissie.

De overbrengingsverhoudingen kunnen worden gevarieerd binnen de lijnen 1, 2, 3 en 4. De werking van de continu variabele transmissie wordt in het volgende verder bekend verondersteld. Onder bepaalde omstandigheden kan het gewenst zijn dat de overbrengingsverhoudingen niet binnen het gehele bereik worden geregeld maar langs een of meer vaste lijnen. Dit is beschreven in het Duitse Octrooischrift DE 4120540. Hierbij zijn, zoals in figuur 2 weergegeven, meerdere lijnen (RrR5) met een constante over-brengingsverhouding vastgelegd, waarlangs bij constante overbrenginsverhouding kan worden geregeld. Dit gebeurt in een tweede bedrijfstoestand, welke toestand bijvoorbeeld door de bestuurder van een voertuig instelbaar is, door in die tweede bedrijfstoestand de gewenste overbrengingslijn, b.v. R2 in te stellen. In dat geval wordt de over-brengingsverhouding langs R2 constant gehouden en kunnen het ingaande toerental ner)g en de voertuigsnelheid V in onderlinge vaste verhouding langs die lijn worden geregeld. Om een overtoeren van de motor te voorkomen wordt veelal een bovenste toerenbe-grenzing (nmax 6) aangebracht. Anderzijds wordt om steeds het wegrijden van het voertuig mogelijk te maken een onderste toerenbegrenzing (nmin 5) aangebracht.

Wanneer bij het versnellen van het voertuig bijvoorbeeld voor overbrengingslijn R, wordt gekozen, zal bij het bereiken van het snijpunt 7 van overbrengingslijn R, met de bovenste toerenbegrenzing nmax 6, de transmissie ondanks de ingestelde keuze R,, automatisch overschakelen op overbrenginslijn R2. Het opschakelen verloopt dan volgens de lijnen 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 etc. Zodoende wordt een overtoeren van de motor voorkomen, maar wordt wel voldaan aan de wens van de bestuurder om te versnellen. Overigens kan de bestuurder door tijdig overschakelen bijvoorbeeld van R, naar R2 voorkomen dat de transmissie de bovenste toerenbegrenzing nmax 6 bereikt en zo het versnellen van het voertuig volledig blijven controleren. Het zal duidelijk zijn dat hij het schakelen tussen de verschillende overbrengingslijnen (R,-Rs) steeds aanzienlijke verschillen in motortoerental optreden. Dit wordt als ongewenst ervaren, mede gezien het rendementsverlies en de schakelvertraging. Bovendien kan geen gebruik worden gemaakt van lijn 2 in het variogram, welke lijn 2 de lijn met maximaal motorvermogen beschrijft, zodat de aandrijfeenheid niet optimaal kan worden bedreven.

Bij het vertragen van het voertuig zal de transmissie bij het bereiken van de onderste toerenbegrenzing nmjn automatisch overschakelen van een overbrengingslijn op een andere, om steeds vanuit stilstand bij dat toerental weg te kunnen rijden. Zo zal bij vertraging van het voertuig langs overbrengingslijn R5 ter plaatse van de onderste toerenbegrenzing nmin5 de transmissie automatisch langs de pijlen 16, 17, 18, 19 terugschakelen van R5 tot R,.

Het kan echter onder meer vanwege brandstofbesparing gewenst zijn dat ook bij lagere toerentallen dan nmin gereden zou kunnen worden.

In figuur 3 is hetzelfde variogram 1, 2, 3, 4 maar nu voor onderhavige uitvinding weergegeven. Hierin zijn aangebracht de regellijnen volgens de uitvinding die in een tweede bedrijfstoestand van de transmissie kunnen worden geactiveerd. De regellijnen CrC5 zijn duidelijk geen lijnen met constante overbrengingsverhouding, omdat ze niet zoals de overbrengingslijnen R^Rg volgens de stand van de techniek door de oorsprong gaan. In tegendeel, de lijnen zijn een functie van het ingaande toerental n^g van de transmissie zodanig dat volgens die functie het ingaande toerental n„„„ van de transmissie ongelïjk nul is voor een fictief uitgaand toerental van de transmissie gelijk aan nul. Door deze maatregel zal bij het versnellen van het voertuig bijvoorbeeld vanuit de regellijn C, het schakelen bijvoorbeeld langs het traject 22, 23, 24, 25, 26, 27 verlopen. Het zal duidelijk zijn dat de lengte van het schakeltraject volgens de uitvinding aanzienlijk korter is dan dat volgens de stand van de techniek en dat ook de gemiddelde terugval in toerental bij het overschakelen van de ene regellijn naar de andere regellijn korter is. Het schakelgedrag van de transmissie wordt aldus prettiger ervaren en is bovendien efficiënter. Bij voorkeur schakelt de bestuurder van het voertuig binnen de ingestelde maximale toerenbegrenzing nmax 21, maar bij het bereiken van deze begrenzing zal de transmissie anders ook zelf het overschakelen bewerkstelligen om de gewenste voertuigversnelling te verkrijgen zonder de motor te overtoeren. De bovenste toerenbegrenzing nmax 21 is volgens de uitvinding ook een functie van het ingaande toerental neng van de transmissie, zodanig dat de lijn 2 naar het maximale motorvermogen zo goed mogelijk wordt benaderd en optimaal van het beschikbare motorvermogen gebruik kan worden gemaakt.

In het variogram is met nlaunch 28 het toerental weergegeven dat noodzakelijk is voor het wegrijden. De onderste toerenbegrenzing nmin 20 omvat deze nteunch 28, maar is volgens de uitvinding ook afhankelijk gemaakt van het ingaande toerental neng. Hierdoor is het mogelijk ook gedurende enige tijd bij een lager toerental dan nteunch te rijden, wat gunstig kan zijn voor het brandstofverbruik, terwijl de onderste toerenbegrenzing nmin 20 ervoor zorgt dat bij het afremmen van het voertuig via bijvoorbeeld het traject 29, 30, 28 wordt teruggeschakeld naar het toerental nlaunch waarbij kan worden weggereden.

Naast deze toerenbegrenzingen kunnen eventueel nog lagere resp. hogere veiligheids-begrenzingen worden aangebracht, welke begrenzingen bijvoorbeeld bij storingen het toerental absoluut begrenzen en bijvoorbeeld langs verticale lijnen regelen.

De regellijn C^Cg en de onderste- en bovenste toerental begrenzingen nmin 20 resp. n,^ 21 zijn hier weergegeven als rechte lijnen, maar kunnen afhankelijk van de specifieke toepassing ook zeer wel andere vormen aannemen, waarbij voor de regellijnen C^Cg en de bovenste toerentalbegrenzing n^ 21 bij voorkeur steeds positieve hellingshoeken worden toegepast van een gelijkmatige overgang langs de lijnen te bewerkstelligen. De bovenste toerental begrenzing nmax 21 kan daarbij voordelig langs lijn 2 worden gelegd zodat optimaal van het beschikbare motorvermogen gebruik kan worden gemaakt. De onderste toerentalbegrenzing nmin 20 heeft in het bijzonder negatieve hellingshoeken. Voor een goede dekking van het variogram en een optimaal rijgevoel convergeren de regellijnen CrC5 in de richting van afnemende ingaande toerentallen naar een gemeenschappelijk snijpunt. Voor dit snijpunt kunnen voordelig, afhankelijk van de bedrijfscondi-ties, verschillende posities worden gekozen. Ook kan eraan worden gedacht meerdere samenstellen van regellijnen, (verschillende snijpunten, hellingshoeken etc.) aan te brengen waaruit naar keuze een samenstel van regellijnen kan worden geselecteerd.

De uitvinding blijft niet beperkt tot de weergegeven uitvoeringsvormen. Binnen de uitvindingsgedachte zijn nog vele uitvoeringsvormen denkbaar. De regeling van de transmissie kan zowel mechanisch, hydraulisch als elektrisch, of een combinatie daarvan zijn. De bestuurder van het voertuig kan uit de eerste of de tweede bedrijftoestand kiezen, waarbij binnen beide bedrijfstoestanden de transmissie volledig automatisch kan worden geregeld. In de tweede bedrijfstoestand kan de keuze van de specifieke regellijn of de keuze van een specifiek samenstel van regellijnen eventueel ook door de bestuurder worden bepaald, waarbij zoals eerder beschreven, uit veiligheidsoverwegingen de regeling van de transmissie eventueel kan ingrijpen.

Claims (10)

1. Continu variable transmissie, in het bijzonder voor een motorvoertuig, voorzien van een regeling voor de overbrenginsverhouding van de transmissie, welke regeling in een eerste bedrijftoestand op basis van een of meer ingangssignalen de over-brengingsverhouding regelt en die in een tweede bedrijfstoestand, bijvoorbeeld op basis van een extern signaal afkomstig van de bestuurder van het motorvoertuig, de overbrengingsverhouding regelt langs een of meer regellijnen van een of meer samenstellen van regellijnen, mogelijk binnen toerentalbegrenzingen van het ingaande toerental van de transmissie, met het kenmerk, dat een of meer regellijnen en/of een of meer toerentalbegrenzingen een functie zijn van het ingaande toerental van de transmissie zodanig dat volgens die functies het ingaande toerental van de transmissie ongelijk nul is voor een fictief uitgaand toerental van de transmissie gelijk aan nul.

2. Continu variabele transmissie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een regellijn een of meer raaklijnen met positieve hellingshoeken heeft.

3. Continu variabele transmissie volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat een regellijn een in hoofdzaak rechte lijn is.

4. Continu variabele transmissie volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de regellijnen van een samenstel van regellijnen convergeren ih de richting van afnemende ingaande toerentallen van de transmissie.

5. Continu variable transmissie volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat een samenstel van regellijnen elkaar snijden.

6. Continu variabele transmissie volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de regellijnen van een samenstel elkaar snijden in een snijpunt waarvoor het ingaande toerental groter dan nul is en het uitgaande toerental fictief gelijk aan of kleiner dan nul is.

7. Continu variable transmissie volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat voor het snijpunt het ingaande toerental in het bereik van het stationaire toerental van een de transmissie aandrijvende eenheid ligt.

8. Continu variabele transmissie volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de regellijnen van een samenstel elkaar snijden in een snijpunt waarvoor het ingaande toerental gelijk nul is en het uitgaande toerental fictief kleiner dan nul is..

9. Continu variable transmissie volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de functie van de bovenste toerentalbegrenzing een of meer raaklijnen met positieve hellingshoeken heeft.

10. Continu variabele transmissie volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de functie van de onderste toerentalbegrenzing een of meer raaklijnen met negatieve hellingshoeken heeft.