WO2008017285A1 - Verfahren und vorrichtung zum begrenzen des eingangsmoments eines kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit integrierter hydromechanischer drehmomentfühleinrichtung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum begrenzen des eingangsmoments eines kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit integrierter hydromechanischer drehmomentfühleinrichtung Download PDF

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    • F16H35/10—Arrangements or devices for absorbing overload or preventing damage by overload

Definitions

  • the invention relates to a method for limiting the input torque of a Kegelschei- benumschlingungsgetriebes with hydromechanical torque sensing device.
  • Vehicle powertrains in which the power of an internal combustion engine or other drive motor via a transmission with continuously variable transmission, preferably a conical pulley, is transmitted to the driven wheels, find in recent times because of their high comfort, but also because of favorable efficiencies and adaptability to different conditions increasingly use.
  • FIG. 2 Such a vehicle drive train, which is known for example from DE 42 34 294 A1, is shown schematically in FIG. 2:
  • An internal combustion engine BKM is connected via a clutch K to a transmission G with continuously variable transmission.
  • the output shaft of the clutch K forms an input shaft I for the Kegelinur ⁇ schlingungsgetriebe G, whose output shaft Il drives via a non-illustrated differential driven wheels of a vehicle.
  • the input shaft I contains a torque sensing device D. On the input shaft I is rotatably a disc pair 1 and on the output shaft Il a pair of rotors 2 is rotatably disposed. Each disk pair has an axially movable disk 1a and 2a and an axially fixed disk 1b and 2b. Between the two pairs of discs 1 and 2, a belt-3 is provided for torque transmission in the form of a chain.
  • a translation-dependent force is applied by a plate spring 4, which is installed and designed such that on the chain 3, a higher force is exerted when it is in the radially inner region of the drive-side pair of discs 1 , and a lower force when it is on the drive-side disc pair 1 in the larger diameter range.
  • the plate spring 4 is supported with its radially inner regions against the axially movable disc 2a and radially outwardly against a designated as a piston 5 axially fixed component Piston / cylinder unit 6 and is housed in the liquid space 6a of this unit.
  • the axially movable cylinder part is denoted by 7 and rotatably connected to the axially movable disc 2a.
  • the axially movable disc 1a is also connected to a rotating and axially movable cylinder part 8 of a piston / cylinder unit 9, whose follower, but axially fixed piston part is designed as an annular piston 10.
  • a piston / cylinder unit 11 Parallel to and radially inside the piston / cylinder unit 9, a piston / cylinder unit 11 is formed whose axially fixed or rotatably connected to the input shaft I cylinder part 12 is fixedly connected to the piston 10 of the outer piston / cylinder unit 9 and its axially displaceable, However, with the input shaft I rotatably connected piston 13 with the cylinder part 8 of the outer piston / cylinder unit 9 is firmly connected.
  • the input shaft I drives a pump 14, which can convey pressure medium into the pressure chamber 11a of the inner piston / cylinder unit 11 via a single-edge slide or three / two-way valve 15 which is controlled in dependence on the desired or required transmission ratio.
  • a pump 14 which can convey pressure medium into the pressure chamber 11a of the inner piston / cylinder unit 11 via a single-edge slide or three / two-way valve 15 which is controlled in dependence on the desired or required transmission ratio.
  • either pressure medium is pumped via the line 16 into the pressure chamber 11a and thus the chain 3 on the pair of disks outwardly displaced - according to the force of the plate spring 4 - or it is by appropriate position of the valve 15 pressure medium through the line 17th returned to an oil sump.
  • a filter 18 is set in front of the pump 14 and between the pump 14 and the valve 15, a pressure limiting valve 19 is arranged.
  • a pump 20 is provided behind the filter 18, which feeds the pressure chamber 6a of the piston / cylinder unit 6 of the output side cone pulley pair 2 via a line 21 and the pressure chamber 9a of the radially outwardly provided piston / cylinder unit 9 of the drive-side disk pair 1 feeds.
  • another line 23 leads into a pressure chamber 24a of the torque sensing device D, which forms a total of a translation and torque-controlled valve and directly transmits the torque from the output of the clutch K to the drive-side disc pair 1.
  • the torque sensing device D has an axially fixed cam 24b and an axially displaceable cam 24c, each with shaped ramps, between which expansion bodies in the form of balls 24d are arranged.
  • a line 25 is connected, which is used to lubricate the chain 3 and the discs with the through the opening 24e outflowing hydraulic fluid is used.
  • the discharge opening 24e is more or less closed via the effective as a control piston disc 24c and thus a pressure corresponding to the translation and the upcoming moment in the pressure chamber 24a, in the lines 23, 22nd and 21 and thus also produced in the pressure chambers 9a and 6a.
  • due to the parallel connection of the piston / cylinder units 11 and 9 of the translation and torque-dependent pressure is added to the set pressure for the translation.
  • two piston / cylinder units could be provided on conical disk pair 2, which are similar, arranged and effective as the piston / cylinder units 9, 11 of the drive-side disk pair 1, wherein the inner piston / cylinder unit then would take over the function of the diaphragm spring 4 and would be acted upon by means of a known square edged slide for adjusting the translation with a corresponding pressure.
  • an electronic control device 40 the inputs 42 are connected to sensors for detecting the relevant for the operation of the drive train operating parameters, such as a sensor 44 for detecting the rotational speed of the internal combustion engine BKM, a sensor 46 for Detecting the rotational speed of the input shaft I, a sensor 48 for detecting the rotational speed of the output shaft Il of the transmission G, a sensor 50 for detecting the position of an accelerator pedal, a sensor 52 for detecting the position of a gear selector lever and so on.
  • sensors for detecting the relevant for the operation of the drive train operating parameters such as a sensor 44 for detecting the rotational speed of the internal combustion engine BKM, a sensor 46 for Detecting the rotational speed of the input shaft I, a sensor 48 for detecting the rotational speed of the output shaft Il of the transmission G, a sensor 50 for detecting the position of an accelerator pedal, a sensor 52 for detecting the position of a gear selector lever and so on.
  • the actuator 56 can be integrated into a control which checks whether a calculated in the control device 40 target ratio of the transmission coincides with a determined by the sensors 46 and 48 actual ratio and adjusts the actual ratio in a deviation accordingly.
  • the described per se known arrangement can be varied in a variety of ways also known per se.
  • the torque sensing device D which in the example described in the transmission G in - A - tegriert, be constructed so that the respective translation is not considered continuously, but stepped and / or that in addition the speed is taken into account. Even a simple training without translation and speed detection is possible.
  • overloads can be caused by a wide variety of influences, such as a chip tuning of the control of the internal combustion engine, as a result of which the engine generates torques that lie about the originally intended.
  • overstressing can occur because of overloads occurring in predetermined load points, for example in commercial vehicles with very high thrust torques due to engine or transmission input endurance braking or due to intermediate drives with unknown torques, or additional load acts.
  • the invention has for its object to protect a conical-pulley, in particular the variator, against unacceptably high loads.
  • This object is achieved with a method for limiting the input torque of a belt pulley with hydromechanical torque sensing device, which torque sensing device is contained in the transmission path from an input shaft of the transmission to an output shaft and controls an effective between a pair of conical disk contact pressure depending on the position of an actuator whose position of the torque dependent on the input shaft, wherein the input torque is determined by detecting a determined by the torque sensing device size.
  • the actual input torque of the belt-pulley belt drive By deriving the input torque of the belt-pulley belt drive directly from the torque detected by the torque-sensing device, the actual input torque is currently available so that it can be safely limited to a predetermined value by a drive motor or a clutch or even a contact pressure of the conical-pulley transmission itself be controlled in a suitable manner. Additional components with the exception of one sensor are not required.
  • the set by the torque sensing device size, with which the input torque is determined and the set by the torque sensing contact pressure Preferably, the set by the torque sensing contact pressure.
  • a characteristic of the torque sensing device is taken into account, which indicates the contact pressure in dependence on the instantaneous translation of the conical-pulley belt drive.
  • the input torque of the belt pulley belt drive is preferably limited to a value dependent on operating parameters of the belt pulley belt drive.
  • the method according to the invention can be carried out in such a way that the input torque is limited as a function of operating parameters of a drive train in which the conical-pulley transmission is contained.
  • the input torque can be limited for example by limiting the drive torque generated by a drive motor.
  • An apparatus for limiting the input torque of a belt pulley belt transmission having hydromechanical torque sensing means which is included in the transmission path from an input shaft of the transmission to an output shaft and controls a contact pressure effective between a cone pulley pair depending on the position of an actuator, its position from that to the input shaft effective torque depends includes a torque sensor for detecting a set of the torque sensing device size, an actuator for adjusting the input torque of the belt pulley and a connected to the torque sensor and the actuator electronic control device that controls the actuator for adjusting the input torque such that the of the Moment sensor detected size does not exceed a predetermined value.
  • the device according to the invention contains further sensors for detecting operating parameters of a drive train in which the conical-pulley transmission is contained, wherein the characteristic field indicates the maximum permissible input torque as a function of at least one of the operating parameters.
  • the device according to the invention may further comprise a readable memory block for depositing collectives of at least one operating parameter of a drive train containing the conical disk wrap transmission.
  • Fig. 1 is a flowchart for explaining the invention
  • Fig. 2 is a block diagram of a known in its substantial encompassing drive train with a conical-pulley.
  • the drive train according to FIG. 2 already described initially contains a pressure sensor 58 which detects the pressure of the torque-sensing device D prevailing in the pressure chamber 24a and is connected to an input of the control device 40.
  • a map of the torque sensing device D is stored, which is the torque transmitted by the torque sensing device, which is equal to the input torque of the belt pulley, depending on the pressure detected by the pressure sensor 58 and optionally other operating parameters of the Keels gelefficiencynumschlingungsgetriebes how its translation ( detectable by means of the sensors 46 and 48), whose speed and so on.
  • the input torque of the pulley belt transmission transmitted by the torque sensing device D may also be determined by immediately sensing the position of the cam 24c detected by a suitable sensor and in legitimate relationship to the pressure in the space 24a, assuming a constant delivery pressure of the pump 20 becomes.
  • step 60 starts, for example, depending on operating parameters of the drive train, such as the translation of the transmission, detecting a high thrust torque or an inadmissibly high temperature in the fluid circuit of the transmission, a test program.
  • step 62 a maximum permissible torque NE max that can be transmitted by the transmission G, depending on the operating conditions, is calculated.
  • step 64 the instantaneous transmission transmitted torque is calculated from the measurement of the pressure in the pressure space 24a.
  • step 66 it is checked whether NE is greater than or equal to NE max . If this is the case, the transmitted torque from the transmission is reduced by, for example, in step 68, the actuator 54 of the load actuator of the internal combustion engine BKM is adjusted accordingly or the clutch K is partially opened by means of its actuator 55.
  • step 66 the program jumps again to steps 62 and 64 so that it can be checked again in step 66 whether the conditions for reducing the input torque are still present. If the conditions no longer exist, the program jumps to step 60, in which it is again checked whether a test routine should be triggered.
  • program may be modified in different ways, for example, it may jump from step 68 to step 60.
  • the described invention is suitable for solving numerous problems occurring in conical-pulley belt transmissions:
  • the load on the chain 3 in terms of tab force, bending of the rocker, contacts between the rocker itself and the rocker and the conical surface of a disc is at the same drive torque in the UD ratio, ie at a small running radius of the chain on driven pair of wheels largest.
  • the circumferential or useful force to be transmitted is large, the contact pressure is great, the bending angle between the individual links is large, but the number of engaged rocker pressure pieces is small.
  • the torque information of the engine control unit may be incorrect, so that it can not be used for limiting purposes.
  • Rated torques for which the transmission is designed can be exceeded during chip tuning. Such transgressions are avoided by the inven tion proper limitation of the input torque.
  • very high thrust torques can occur during engine braking, which can be measured well on the one hand by means of the torque sensor D, and on the other hand can be limited in a timely manner against damage to the transmission.
  • the transmitted torque from the transmission can be limited according to the invention such that a constant contact pressure is achieved regardless of the instantaneous translation or a constant resulting stress on the conical disks, consisting of the running radius, the peripheral force, the contact pressure, the number of in-wafer contact, the bending angle of the link chain, etc. results.
  • the invention provides protection against incorrectly installed input stages, which can lead to overloading of the variator at too high input ratio despite correct engine torque.
  • the invention further enables torque-reducing engagement when over-torque is produced by highly dynamic operating conditions on the variator that are not known at the transmission interfaces, for example, as a result of switching operations with inertia effects within overall powertrains in power split.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Begrenzen des Eingangsmoments eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit hydromechanischer Drehmomentfühleinrichtung, welche Drehmomentfühleinrichtung im Übertragungsweg von einer Eingangswelle des Getriebes zu einer Ausgangswelle enthalten ist und einen zwischen einem Kegelscheibenpaar wirksamen Anpressdruck abhängig von der Stellung eines Stellgliedes steuert, dessen Stellung von dem auf die Eingangswelle wirksamen Drehmoment abhängt, wird das Eingangsmoment durch Erfassen einer von der Drehmomentfühleinrichtung bestimmten Größe bestimmt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Begrenzen des Einqanqsmoments eines Keqelschei- benumschlingungsgetriebes mit integrierter hydromechanischer
Drehmomentfϋhleinrichtunq
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Begrenzen des Eingangsmoments eines Kegelschei- benumschlingungsgetriebes mit hydromechanischer Drehmomentfühleinrichtung.
Fahrzeugantriebsstränge, bei denen die Leistung einer Brennkraftmaschine oder eines sonstigen Antriebsmotors über ein Getriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung, vorzugsweise ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, auf die angetriebenen Räder übertragen wird, finden in jüngerer Zeit wegen ihres hohen Komforts, aber auch wegen günstiger Wirkungsgrade und Anpassbarkeit an unterschiedlichste Verhältnisse zunehmend Verwendung.
Ein solcher Fahrzeugantriebsstrang, der beispielsweise aus der DE 42 34 294 A1 bekannt ist, ist in Fig. 2 schematisch dargestellt:
Eine Brennkraftmaschine BKM ist über eine Kupplung K mit einem Getriebe G mit stufenlos veränderbarer Übersetzung verbunden. Die Ausgangswelle der Kupplung K bildet eine Eingangswelle I für das Kegelscheibenurηschlingungsgetriebe G, dessen Ausgangswelle Il über ein nicht dargestelltes Differenzial angetriebene Räder eines Fahrzeugs antreibt.
Die Eingangswelle I enthält eine Drehmomentfühleinrichtung D. Auf der Eingangswelle I ist drehfest ein Scheibenpaar 1 und auf der Ausgangswelle Il ist drehfest ein Scheibenpaar 2 angeordnet. Jedes Scheibenpaar hat eine axial bewegliche Scheibe 1 a und 2a und eine axial feste Scheibe 1b und 2b. Zwischen den beiden Scheibenpaaren 1 und 2 ist zur Momentenübertragung ein Umschlingungsmittel in Form einer Kette 3 vorgesehen.
Auf die axial verlagerbare, abtriebsseitige Scheibe 2a wird eine übersetzungsabhängige Kraft von einer Tellerfeder 4 aufgebracht, die derart eingebaut und ausgebildet ist, dass auf die Kette 3 eine höhere Kraft ausgeübt wird, wenn sie sich im radial inneren Bereich des antriebssei- tigen Scheibenpaares 1 befindet, und eine geringere Kraft, wenn sie sich am antriebsseitigen Scheibenpaar 1 im größeren Durchmesserbereich befindet.
Die Tellerfeder 4 stützt sich mit ihrem radial inneren Bereichen gegen die axial bewegliche Scheibe 2a und radial außen gegen ein als Kolben 5 bezeichnetes axial festes Bauteil einer Kolben/Zylindereinheit 6 ab und ist im Flüssigkeitsraum 6a dieser Einheit untergebracht. Der axial bewegliche Zylinderteil ist mit 7 bezeichnet und drehfest mit der axial beweglichen Scheibe 2a verbunden.
Bei dem antriebsseitgen Scheibenpaar 1 ist ebenfalls die axial bewegbare Scheibe 1a mit einem umlaufenden und axial bewegbaren Zylinderteil 8 einer Kolben/Zylindereinheit 9 verbunden, deren mitlaufendes, jedoch axial festes Kolbenteil als Ringkolben 10 ausgebildet ist.
Parallel zu der und radial innerhalb der Kolben/Zylindereinheit 9 ist eine Kolben/Zylindereinheit 11 ausgebildet, deren axial festes bzw. mit der Eingangswelle I drehfest verbundenes Zylinderteil 12 mit dem Kolben 10 der äußeren Kolben/Zylindereinheit 9 fest verbunden ist und dessen axial verlagerbares, jedoch mit der Eingangswelle I drehfest verbundener Kolben 13 mit dem Zylinderteil 8 der äußeren Kolben/Zylindereinheit 9 fest verbunden ist.
Die Eingangswelle I treibt eine Pumpe 14 an, die über einen in Abhängigkeit von dem gewünschten bzw. benötigten Übersetzungsverhältnis gesteuerten Einkantenschieber bzw. Drei/Zwei-Wegeventil 15 über eine Leitung 16 Druckmittel in den Druckraum 11a der inneren Kolben/Zylindereinheit 11 fördern kann. Je nach Stellung des Ventils 15 wird entweder Druckmittel über die Leitung 16 in den Druckraum 11a gepumpt und damit die Kette 3 am Scheibenpaar nach außen verlagert - entsprechend der Kraft der Tellerfeder 4 - oder es wird durch entsprechende Stellung des Ventils 15 Druckmittel durch die Leitung 17 in einen Ölsumpf zurückgeführt. In den Druckmittelstrom ist vor der Pumpe 14 ein Filter 18 gesetzt und zwischen der Pumpe 14 und dem Ventil 15 ist ein Druckbegrenzungsventil 19 angeordnet.
Zur Erzeugung eines von dem von dem Getriebe G übertragenen Moment abhängigen Druckes ist hinter dem Filter 18 eine Pumpe 20 vorgesehen, die über eine Leitung 21 den Druckraum 6a der Kolben/Zylindereinheit 6 des abtriebsseitigen Kegelscheibenpaares 2 speist und über die Leitung 22 den Druckraum 9a der radial außen vorgesehenen Kolben/- Zylindereinheit 9 des antriebsseitigen Scheibenpaars 1 speist. Von der Leitung 22 führt eine weitere Leitung 23 in einen Druckraum 24a der Drehmomentfühleinrichtung D, der insgesamt ein übersetzungs- und momentengesteuertes Ventil bildet und direkt das Drehmoment vom Ausgang der Kupplung K zum antriebsseitigen Scheibenpaar 1 überträgt. Die Drehmomentfühleinrichtung D besitzt eine axial feststehende Kurvenscheibe 24b und eine axial verlagerbare Kurvenscheibe 24c mit jeweils angeformten Auflauframpen, zwischen denen Spreizkörper in Form von Kugeln 24d angeordnet sind. An eine Abflussöffnung 24e ist eine Leitung 25 angeschlossen, die zur Schmierung der Kette 3 bzw. der Scheiben mit dem durch die Öffnung 24e abströmenden Hydraulikmittel dient. Je nach eingestellter Übersetzung und dem zwischen den Scheiben 24b und 24c wirkenden Drehmoment wird über die als Steuerkolben wirksame Scheibe 24c die Abflussöffnung 24e mehr oder weniger verschlossen und somit ein der Übersetzung und dem anstehenden Moment entsprechender Druck im Druckraum 24a, in den Leitungen 23, 22 und 21 und somit auch in den Druckräumen 9a und 6a erzeugt. Dabei wird infolge der Parallelschaltung der Kolben/Zylindereinheiten 11 und 9 der übersetzungs- und momentenabhängige Druck dem Einstelldruck für die Übersetzung aufaddiert.
Anstatt der Kolben/Zylindereinheit 6 mit der Tellerfeder 4 könnten am Kegelscheibenpaar 2 ebenfalls zwei Kolben/Zylindereinheiten vorgesehen werden, die ähnlich ausgebildet, angeordnet und wirksam sind wie die Kolben/Zylindereinheiten 9, 11 des antriebsseitigen Scheibenpaars 1 , wobei die innere Kolben/Zylindereinheit dann die Funktion der Tellerfeder 4 übernehmen würde und mittels eines an sich bekannten Vierkantenschiebers zur Einstellung der Übersetzung mit einem entsprechenden Druck beaufschlagt würde.
Für die konstruktive Ausgestaltung der beschriebenen, an sich bekannten Anordnung sind zahlreiche Varianten bekannt, wie sie beispielsweise in der genannten DE 42 34 294 A1 beschrieben sind.
Zur Steuerung des beschriebenen Antriebsstrangs dient in an sich bekannter Weise eine elektronische Steuereinrichtung 40, deren Eingänge 42 mit Sensoren zum Erfassen vom für den Betrieb des Antriebsstrangs relevanten Betriebsparametern verbunden sind, beispielsweise einem Sensor 44 zum Erfassen der Drehzahl der Brennkraftmaschine BKM, einem Sensor 46 zum Erfassen der Drehzahl der Eingangswelle I, einem Sensor 48 zum Erfassen der Drehzahl der Ausgangswelle Il des Getriebes G, einem Sensor 50 zum Erfassen der Stellung eines Fahrpedals, einem Sensor 52 zum Erfassen der Stellung eines Getriebewählhebels und so weiter. In der elektronischen Steuereinrichtung 40 sind Programme abgelegt, entsprechend denen mit Ausgängen 42 der Steuereinrichtung 40 verbundene Aktoren, wie ein Aktor 54 eines Leistungsstellglieds der Brennkraftmaschine, ein Aktor 55 für die Betätigung der Kupplung K sowie ein Aktor 56 für das Ventil 15 zum Einstellen der Übersetzung des Getriebes G betätigt werden. Dabei kann insbesondere der Aktor 56 in eine Regelung integriert sein, die überprüft, ob eine in der Steuereinrichtung 40 berechnete Sollübersetzung des Getriebes mit einer von den Sensoren 46 und 48 ermittelten Istübersetzung übereinstimmt und die Istübersetzung bei einer Abweichung entsprechend nachstellt. Die beschriebene an sich bekannte Anordnung kann in ebenfalls an sich bekannter Weise vielfältig abgeändert werden. Beispielsweise kann die Drehmomentfühleinrichtung D, die im beschriebenen Beispiel in das Getriebe G in- - A - tegriert ist, derart konstruiert sein, dass die jeweilige Übersetzung nicht kontinuierlich, sondern stufenförmig berücksichtigt wird und/oder dass zusätzlich die Drehzahl berücksichtigt wird. Auch eine einfache Ausbildung ohne Übersetzungs- und Drehzahlerfassung ist möglich.
Im praktischen Betrieb hat sich herausgestellt, dass insbesondere der aus den Kegelscheibenpaaren 1 und 2 sowie der Kette 3 bestehende Variator, aber auch das komplette Getriebe einschließlich nicht dargestellter Komponenten vor Überlastungen geschützt werden muss, die möglicherweise die Lebensdauer beeinträchtigen. Solche Überlastungen können durch unterschiedlichste Einflüsse bedingt sein, wie beispielsweise ein Chiptuning der Steuerung der Brennkraftmaschine, infolge derer die Brennkraftmaschine Drehmomente erzeugt, die ü- ber den ursprünglich vorgesehenen liegen. Weiter können Überbeanspruchungen dadurch auftreten, dass in vorbestimmten Lastpunkten, beispielsweise bei Nutzfahrzeugen mit sehr hohen Schubmomenten durch motor- oder getriebeeingangsseitiges Dauerbremsen oder durch Zwischenabtriebe mit unbekannten Momenten, Überlastungen wahrnehmen, bzw. Zusatzbelastung einwirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, insbesondere dessen Variator, vor unzulässig hohen Belastungen zu schützen.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zum Begrenzen des Eingangsmoments eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit hydromechanischer Drehmomentfühleinrichtung, welche Drehmomentfühleinrichtung im Übertragungsweg von einer Eingangswelle des Getriebes zu einer Ausgangswelle enthalten ist und einen zwischen einem Kegelscheibenpaar wirksamen Anpressdruck abhängig von der Stellung eines Stellgliedes steuert, dessen Stellung von dem auf die Eingangswelle wirksamen Drehmoment abhängt, wobei das Eingangsmoment durch Erfassen einer von der Drehmomentfühleinrichtung bestimmten Größe bestimmt wird.
Dadurch, dass das Eingangsmoment des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes unmittelbar aus dem von der Drehmomentfühleinrichtung erfassten Moment abgeleitet wird, ist das tatsächliche Eingangsmoment aktuell verfügbar, so dass es sicher auf einen vorbestimmten Wert begrenzt werden kann, indem ein Antriebsmotor oder eine Kupplung oder auch ein Anpressdruck des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes selbst in geeigneter Weise gesteuert werden. Zusätzliche Komponenten mit Ausnahme eines Sensors sind nicht erforderlich. Bevorzugt ist die von der Drehmomentfühleinrichtung eingestellte Größe, mit der das Eingangsmoment bestimmt wird und der von der Drehmomentfühleinrichtung eingestellte Anpressdruck.
Vorteilhafterweise wird bei der Bestimmung des wirksamen Eingangsmoments eine Kennlinie der Drehmomentfühleinrichtung berücksichtigt, die den Anpressdruck in Abhängigkeit von der augenblicklichen Übersetzung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes angibt.
Das Eingangsmoment des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes wird bevorzugt auf einen von Betriebsparametern des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes abhängigen Wert begrenzt.
Weiter kann das erfindungsgemäße Verfahren derart ausgeführt werden, dass das Eingangsmoment in Abhängigkeit von Betriebsparametern eines Antriebsstrangs begrenzt wird, in dem das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe enthalten ist.
Das Eingangsmoment kann beispielsweise durch Begrenzen des von einem Antriebsmotor erzeugten Antriebsmoments begrenzt werden.
Weiter ist es möglich, das Eingangsmoment durch Begrenzen des, von einer dem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe vor- oder nachgeschalteten Kupplung, übertragbaren Moments zu begrenzen.
Eine Vorrichtung zum Begrenzen des Eingangsmoments eines Kegelscheibenumschlingungs- getriebes mit hydromechanischer Drehmomentfühleinrichtung, welche Drehmomentfühleinrichtung im Übertragungsweg von einer Eingangswelle des Getriebes zu einer Ausgangswelle enthalten ist und einen zwischen einem Kegelscheibenpaar wirksamen Anpressdruck abhängig von der Stellung eines Stellgliedes steuert, dessen Stellung von dem auf die Eingangswelle wirksamen Drehmoment abhängt, enthält einen Momentensensor zum Erfassen einer von der Drehmomentfühleinrichtung eingestellten Größe, einen Aktor zum Einstellen des Eingangsmoments des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes und eine mit dem Momentensensor und dem Aktor verbundene elektronische Steuereinrichtung, die den Aktor zum Einstellen des Eingangsmoments derart steuert, dass die von dem Momentensensor erfasste Größe einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt. Mit Vorteil enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung weitere Sensoren zur Erfassung von Betriebsparametern eines Antriebsstrangs, in dem das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe enthalten ist, wobei das Kennfeld das maximal zulässige Eingangsmoment in Abhängigkeit von wenigstens einem der Betriebsparameter angibt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiter einen auslesbaren Speicherbausstein zum Ablegen von Kollektiven wenigstens eines Betriebsparameters eines das Kegelscheibenum- schlingungsgetriebe enthaltenden Antriebsstrangs enthalten.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
In den Figuren stellen dar:
Fig. 1 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Erfindung und
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines in seinen wesentlichen Umfangen bekannten Antriebsstrangs mit einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe.
Der eingangs bereits erläuterte Antriebsstrang gemäß Fig. 2 enthält erfindungsgemäß einen Drucksensor 58, der den im Druckraum 24a herrschenden Druck der Drehmomentfühleinrichtung D erfasst, und an einen Eingang der Steuereinrichtung 40 angeschlossen ist.
In der Steuereinrichtung 40 ist ein Kennfeld der Drehmomentfühleinrichtung D abgelegt, die das von der Drehmomentfühleinrichtung übertragene Drehmoment, das gleich dem Eingangsmoment des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ist, in Abhängigkeit von dem vom Drucksensor 58 erfassten Druck sowie gegebenenfalls weiteren Betriebsparametern des Ke- gelscheibenumschlingungsgetriebes, wie dessen Übersetzung (erfassbar mittels der Sensoren 46 und 48), dessen Drehzahl usw. enthält. Alternativ kann das von der Drehmomentfühleinrichtung D übertragene Eingangsmoment des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes auch durch unmittelbare Erfassung der Stellung der Kurvenscheibe 24c ermittelt werden, die mittels eines geeigneten Sensors erfasst wird und in gesetzmäßiger Beziehung zu dem Druck im Raum 24a steht, wobei ein konstanter Förderdruck der Pumpe 20 vorausgesetzt wird.
Eine Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist anhand des Flussdiagramms der Fig. 1 dargestellt: Im Schritt 60 startet, beispielsweise abhängig von Betriebsparametern des Antriebsstrangs, wie der Übersetzung des Getriebes, Feststellen eines hohen Schubmoments oder auch einer unzulässig hohen Temperatur im Fluidkreislauf des Getriebes, ein Prüfprogramm. Im Schritt 62 wird ein, gegebenenfalls von den Betriebsbedingungen abhängiges maximal zulässiges vom Getriebe G übertragbares Moment NEmax berechnet. Im Schritt 64 wird das augenblickliche, vom Getriebe übertragene Moment aus der Messung des Druckes in dem Druckraum 24a berechnet.
Im Schritt 66 wird überprüft, ob NE größer oder gleich NEmax ist. Ist dies der Fall, so wird das vom Getriebe übertragene Moment vermindert, indem beispielsweise im Schritt 68 der Aktor 54 des Laststellgliedes der Brennkraftmaschine BKM entsprechend verstellt wird oder die Kupplung K mittels ihres Aktors 55 teilweise geöffnet wird.
Das Programm springt dann erneut zu den Schritten 62 und 64, damit im Schritt 66 erneut überprüft werden kann, ob die Bedingungen zum Vermindern des Eingangsmoments noch vorliegen. Liegen die Bedingungen nicht mehr vor, springt das Programm zum Schritt 60, in dem erneut überprüft wird, ob eine Prüfroutine ausgelöst werden soll.
Es versteht sich, dass das Programm in unterschiedlicher Weise abgeändert werden kann, beispielsweise kann es vom Schritt 68 zum Schritt 60 springen.
Die geschilderte Erfindung ist zur Lösung zahlreicher bei Kegelscheibenumschlingungsgetrie- ben auftretender Probleme geeignet:
Die Beanspruchung der Kette 3 hinsichtlich Laschenkraft, Biegung der Wiegedruckstücke, Kontakte zwischen den Wiegedruckstücken selbst und den Wiegedruckstücken und der Kegelfläche einer Scheibe ist bei gleichem Antriebsmoment in der UD- Übersetzung, d.h. bei kleinem Laufradius der Kette am angetriebenen Scheibenpaar am größten. Die zu übertragende Umfangs- oder Nutzkraft ist groß, die Anpresskraft ist groß, der Knickwinkel zwischen den einzelnen Gliedern ist groß, die Anzahl der in Eingriff stehenden Wiegedruckstücke ist jedoch klein. Gleiches gilt im OD im abtriebs- seitigen Scheibenpaar, wobei hier die Kräfte zwar kleiner sind, jedoch die Laufzeitanteile im Allgemeinen sehr groß sind. Es ist deshalb sinnvoll, im Bereich der UD-Über- setzung und der OD-Übersetzung in bestimmten Betriebszuständen, beispielsweise bei Überschreiten bestimmter Drehzahlen oder bei langen Zeitanteilen hoher Momen- te, das zulässige Eingangsmoment zu begrenzen.
Bei dem so genannten Motor-Chiptuning ist unter Umständen die Momenteninforma tion des Motorsteuergerätes falsch, so dass dieses nicht zur Begrenzung herangezo gen werden kann. Nennmomente, für die das Getriebe ausgelegt ist, können beim Chiptuning überschritten werden. Solche Überschreitungen werden durch die erfin dungsgemäße Begrenzung des Eingangsmoments vermieden.
Insbesondere bei Nutzfahrzeuganwendungen können bei Motorbremsung sehr hohe Schubmomente auftreten, die einerseits mittels der Drehmomentfühleinrichtung D gut messbar sind, und andererseits erfindungsgemäß rechtzeitig vor Beschädigung des Getriebes begrenzt werden können.
Bei leistungsverzweigten Getrieben ist das unmittelbar über den Variator übertragene Moment nur schwer bestimmbar, so dass die erfindungsgemäße Bestimmung des übertragenen Moments zu sicheren Aussagen und damit einer sicheren Begrenzbar- keit führt.
Bereits bei einmaliger Überbelastung des Variators kann es zu dessen Totalausfall kommen, wenn aufgrund hoher Momente und hoher Anpressung die Kette aus dem Scheibensatzaußendurchmesser herausläuft. Dies kann durch die Erfindung zuverlässig vermieden werden.
Es kann vorkommen, dass das Getriebe über lange Zeit mit konstanter Übersetzung und hohem Moment läuft, was zu einer Gefährdung eines Bereiches der Kegelscheiben führen kann. In diesem Fall ist es zweckmäßig, das übertragene Moment zumindest kurzzeitig abzusenken.
Insgesamt kann das vom Getriebe übertragene Moment erfindungsgemäß derart begrenzt werden, dass ein konstanter Anpressdruck unabhängig von der augenblicklichen Übersetzung oder eine konstante resultierende Beanspruchung der Kegelscheiben erzielt wird, die aus dem Laufradius, der Umfangskraft, der Anpressung, der Anzahl der in Scheibenkontakt befindlichen Wiegedruckstücke, dem Knickwinkel der Gliederkette usw. resultiert.
Bei Anwendung mehrer Abtriebe, Antriebe und/oder Bremseinrichtungen, die gemeinsam das Variatorgesamtmoment beeinflussen, werden die dadurch bewirkten Dreh- momentänderungen durch Erfassung des Eingangsmoments mittels der Drehmomentfühleinrichtung sicher erkannt.
Weiter bietet die Erfindung eine Absicherung gegenüber falsch verbauten Eingangsstufen, die bei zu großer Eingangsübersetzung trotz korrektem Motormoment zu einer Überlastung des Variators führen kann.
Mit der Erfindung kann weiter eine Absicherung gegenüber einer Erhöhung des Eingangsmoments in Folge von hydrodynamischen Wandlern bei Fehlfunktion einer elektronisch erfolgenden Verminderung des Motormoments und weiterer Einflüsse vermieden werden.
Die Erfindung ermöglicht weiter einen drehmomentvermindernden Eingriff, wenn durch hochdynamische Betriebszustände am Variator Übermomente entstehen, die an den Getriebeschnittstellen nicht bekannt sind, beispielsweise in Folge von Schaltvorgängen mit Massenträgheitsauswirkungen innerhalb von Gesamtantriebssträngen in Leistungsverzweigung.
Vorteilhaft ist, Informationen zur Lastkollektiven, Überbelastungen und Übermomenten in einem Speicher der elektronischen Steuereinrichtung 80, beispielsweise einem EPROM abzulegen, damit diese Daten für eine Analyse und beispielsweise zu Nachweis von Missbrauch verfügbar sind.
Die in ihrer Anwendung für eine Begrenzung des Eingangsmoments geschilderte Ermittlung des von dem Kegelscheibenumschlingungsgetriebes übertragenen Drehmoments durch Abgriff von dessen Drehmomentfühleinrichtung kann auch für andere Zwecke verwendet werden, so dass sich die Anmelderin vorbehält, die Ermittlung des Drehmoments durch Erfassen einer von der Drehmomentfühleinrichtung eingestellten Größe an sich zu beanspruchen. Bezuqszeichenliste
I Eingangswelle
Il Ausgangswelle
1 Scheibenpaar
2 Scheibenpaar
1a, 2a axial bewegbare Scheibe
1b, 2b axial feste Scheibe
3 Kette
4 Tellerfeder
5 Kolben
6 Kolben/Zylindereinheit
6a Flüssigkeitsraum
7 Zylinderteil
8 Zylinderteil
9 Kolben/Zylindereinheit
10 Ringkolben
11 Kolben/Zylindereinheit
12 Zylinderteil
13 Kolbenteil
14 Pumpe
15 Ventil
16 Leitung
17 Leitung
18 Filter
19 Druckbegrenzungsventil
20 Pumpe
21 Leitung
6a Druckraum
22 Leitung
23 Leitung
24a Druckraum
24b Kurvenscheibe
24c Kurvenscheibe
24d Kugel Abflussöffnung
Leitung elektronische Steuereinrichtung
Eingänge
Ausgänge
Sensor
Sensor
Sensor
Sensor
Sensor
Aktor
Aktor
Aktor
Drucksensor

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Begrenzen des Eingangsmoments eines Kegelscheibenumschlin- gungsgetriebes (G) mit hydromechanischer Drehmomentfühleinrichtung (D), welche Drehmomentfühleinrichtung im Übertragungsweg von einer Eingangswelle (I) des Getriebes zu einer Ausgangswelle (II) enthalten ist und einen zwischen einem Kegelscheibenpaar wirksamen Anpressdruck abhängig von der Stellung eines Stellgliedes steuert, dessen Stellung von dem auf die Eingangswelle wirksamen Drehmoment abhängt, wobei das Eingangsmoment durch Erfassen einer von der Drehmomentfühleinrichtung bestimmten Größe bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die von der Drehmomentfühleinrichtung (D) eingestellte Größe, mit der das Eingangsmoment bestimmt wird, der von der Drehmomentfühleinrichtung eingestellte Anpressdruck ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei der Bestimmung des wirksamen Eingangsmoments eine Kennlinie der Drehmomentfühleinrichtung (D) berücksichtigt wird, die den Anpressdruck in Abhängigkeit von der augenblicklichen Übersetzung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes (G) angibt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Eingangsmoment auf einen von Betriebsparametern des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes (G) abhängigen Wert begrenzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Eingangsmoment in Abhängigkeit von Betriebsparametern eines Antriebsstrangs (BKM, K, D, G)begrenzt wird, in dem das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (G) enthalten ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Eingangsmoment durch Begrenzen des von einem Antriebsmotor (BKM) erzeugten Antriebsmoments begrenzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Eingangsmoment durch Begrenzen des von einer dem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (G) vor- oder nachgeschalteten Kupplung (K) übertragbaren Moments begrenzt wird.
8. Vorrichtung zum Begrenzen des Eingangsmoments eines Kegelscheibenumschlin- gungsgetriebes (G) mit hydromechanischer Drehmomentfühleinrichtung (D), welche Drehmomentfühleinrichtung im Übertragungsweg von einer Eingangswelle (I) des Getriebes zu einer Ausgangswelle (II) enthalten ist und ein einen zwischen einem Kegelscheibenpaar (1a, 1b) wirksamen Anpressdruck abhängig von der Stellung eines Stellgliedes (24c) steuert, dessen Stellung von dem auf die Eingangswelle wirksamen Drehmoment abhängt, enthaltend einen Momentensensor (58) zum Erfassen einer von der Drehmomentfühleinrichtung eingestellten Größe, einen Aktor (54, 55) zum Einstellen des Eingangsmoments des Kegelscheibenum- schlingungsgetriebes und eine mit dem Momentensensor und dem Aktor verbundene elektronische Steuereinrichtung (40), die den Aktor (54, 55) zum Einstellen des Eingangsmoments derart steuert, dass die von dem Momentensensor (58) erfasste Größe einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, enthaltend weitere Sensoren zur Erfassung von Betriebsparametern eines Antriebsstrangs, in dem das Kegelscheibenumschlingungsge- triebe enthalten ist, wobei das Kennfeld das maximal zulässige Eingangsmoment in Abhängigkeit von wenigstens einem der Betriebsparameter angibt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, enthaltend einen auslesbaren Speicherbaustein zum Ablegen von Kollektiven wenigstens eines Betriebsparameters eines das Kegel- scheibenumschlingungsgetriebe enthaltenden Antriebsstrangs.
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