DE10146962A1

DE10146962A1 - Hydrauliksystem eines CVT-Getriebes eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10146962A1
Application number: DE10146962A
Authority: DE
Inventors: Stefan Sommer; Andreas Piepenbrink
Original assignee: ZF Batavia LLC
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-09-24
Filing date: 2001-09-24
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2021-09-25
Also published as: DE10146962B4; JP2003113931A; US20030060313A1; US7029409B2

Abstract

Es wird ein Hydrauliksystem eines CVT-Getriebes eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, welches eine Ölpumpe zur Förderung von Öl aus einem Ölsumpf zu einem einen ersten Scheibensatz und einen zweiten Scheibensatz aufweisenden Variator umfaßt. Dabei ist jeweils eine Ventileinrichtung zur Einstellung eines an dem betreffenden Scheibensatz anliegenden Druckes vorgesehen. Zwischen den den jeweiligen Scheibensätzen zugeordneten Ventileinrichtungen ist ein Druckauswahlventil angeordnet, wobei die Stellung des Druckauswahlventils bestimmt, welche dieser Ventileinrichtungen einen von der Ölpumpe zu fördernden Hauptdruck einstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem eines CVT- Getriebes eines Kraftfahrzeuges, umfassend eine Ölpumpe zur Förderung von Öl aus einem Ölsumpf zu einem einen ersten Scheibensatz und einen zweiten Scheibensatz aufweisenden Variator, wobei jeweils eine Ventileinrichtung zur Einstellung eines an dem betreffenden Scheibensatz anliegenden Druckes vorgesehen ist.
Ein CVT-(Continuously Variable Transmission)-Automatgetriebe der einleitend genannten Art ist aus der Praxis allgemein bekannt, wobei ein solches auch Umschlingungsgetriebe genanntes Automatgetriebe üblicherweise einen Variätor zur stufenlosen Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses aufweist, der einen als Primärscheibensatz bezeichneten ersten Kegelscheibensatz auf einer Antriebswelle bzw. Primärwelle und einen zweiten, als Sekundärscheibensatz bezeichneten Kegelscheibensatz auf einer Abtriebswelle bzw. Sekundärwelle aufweist. Jedes Kegelscheibenpaar besteht aus einer in axialer Richtung feststehenden ersten Scheibe und einer in axialer Richtung verschiebbaren zweiten Scheibe, welche je nach Zugehörigkeit zu dem Primär- oder Sekundärscheibensatz als Primärscheibe bzw. Sekundärscheibe bezeichnet wird. Zwischen diesen Scheibenpaaren läuft ein Drehmomentübertragungsglied, welches z. B. ein Schubgliederband sein kann.
Zur Verstellung der Primärscheibe oder der Sekundärscheibe werden diese mit einem Druckmedium aus einer Druckquelle beaufschlagt, wobei der jeweils an den Scheibensätzen bzw. an den Stellräumen der axial verschiebbaren Scheiben anliegende Druck mit Hilfe einer elektronischen Getriebesteuerung und einer elektrohydraulischen Druckversorgungseinrichtung eingestellt wird.
Es sind aus der Praxis Hydrauliksysteme zur Ansteuerung eines CVT-Automatgetriebes bekannt, bei denen der an dem Primärscheibensatz anliegende Druck auf den maximal an dem Sekundärscheibensatz anliegenden Druck, der in der Regel die Anpressung festlegt, beschränkt ist. Das den Druck an dem Sekundärscheibensatz einstellende Ventil stellt damit gleichzeitig den von der Ölpumpe zu fördernden Hauptdruck ein.
Die Übertragungssicherheit an dem Primär- und dem Sekundärscheibensatz muß durch entsprechende Drücke in beiden Verstellscheiben in jedem Betriebspunkt gewährleistet sein. Zum Verstellen des Variators in Richtung Overdrive, d. h. bei einer "Hochschaltung", muß der Primärscheibensatz mit einem bestimmten Druck beaufschlagt werden. Die Druckhöhe beeinflußt dabei die Verstellgeschwindigkeit des Variators und wird damit direkt durch die Betriebspunktvorgabe der Fahrstrategie bestimmt.
Wenn das den Druck an dem Sekundärscheibensatz einstellende Sekundärventil jedoch den Hauptdruck bestimmt, kann der Druck an dem Primärscheibensatz nur niedriger oder gleich hoch sein. Diese Beschränkung des maximal auf Sekundärscheibensatz-Druck einstellbaren Primärscheibensatz- Druckes führt zur Einschränkung des Scheibenflächenverhältnisses von Primärscheibe zu Sekundärscheibe derart, daß dieses Verhältnis mindestens dem maximalen Stützkraftverhältnis des Variators entsprechen muß. Hohe Anpreßkräfte auf die Primärscheibe sind dabei nur erzielbar, wenn die Primärscheibe einen wesentlich größeren Durchmesser als die Sekundärscheibe aufweist, was hinsichtlich der beengten Bauraumverhältnisse ungünstig ist.

Die DE 199 06 558 zeigt ein hiervon abweichendes Hydrauliksystem zur Ansteuerung eines CVT-Automatgetriebes, welche eine separate Hauptdruckventilsteuerung aufweist. Durch eine Hauptdrucksteuerung mit einem separaten Hauptdruckventil samt zugehöriger Druckreglerkette bzw. einem Drucksensor kann eine oben beschriebene Beschränkung des Druckes an dem Primärscheibensatz auf den maximalen Druck des Sekundärscheibensatzes aufgehoben werden.

Nachteilig sind bei dieser Lösung jedoch die anfallenden Kosten für den Druckregler und gegebenenfalls den Drucksensor und die Abhängigkeit von Druckregler- bzw. Drucksensortoleranzen beim softwaremäßig eingestellten Versorgungsdruckoffset. Primärseitig und sekundärseitig addieren sich die Toleranzen der verwendeten Druckregler bzw. Drucksensoren, so daß der minimal mögliche Offset nicht immer erreicht wird.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hydrauliksystem eines CVT-Getriebes eines Kraftfahrzeuges bereitzustellen, bei dem eine zuverlässige Druckansteuerung des Variators mit möglichst einfachen Mitteln und einem geometrisch günstigen Scheibenverhältnis möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Hydrauliksystem gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Indem ein Druckauswahlventil zwischen den den jeweiligen Scheibensätzen zugeordneten Ventileinrichtungen angeordnet ist, und die Stellung des Druckauswahlventils bestimmt, welche dieser Ventileinrichtungen einen von der Ölpumpe zu fördernden Hauptdruck einstellt, kann in vorteilhafter Weise die Beschränkung der Druckbeaufschlagung der Scheibensätze in Abhängigkeit des jeweils anderen Scheibensatzes entfallen und auf eine aufwendige Hauptdrucksteuerung mit zusätzlichen Aktoren und Sensoren verzichtet werden.

In einer einfachen Ausführung kann das Druckauswahlventil in Schieberbauweise realisiert sein, wobei eine Verbindung zwischen einer Leitung, die zu der Ölförderpumpe und zu der den Druck an dem ersten Scheibensatz einstellenden Ventileinrichtung führt, und einer Leitung, die zu der den Druck an dem zweiten Scheibensatz einstellenden Ventileinrichtung führt, durch einen Ventilkolben öffen- und verschließbar ist, der einenends mit der zu der Ölpumpe und der Ventileinrichtung des ersten Scheibensatzes führenden Leitung über eine Drossel verbunden ist, und auf den anderenends der Druck einer Feder und der an dem ersten Scheibensatz anliegende Druck wirkt.

Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem kann damit leicht in bestehende Hydrauliksysteme integriert werden, wobei deren Scheibensatzsteuerung inklusive einer vorhandenen Notprogrammlogik meist beibehalten werden kann.

In einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems kann der Hauptdruck so eingestellt werden, daß er dem Druck an dem Sekundärscheibensatz entspricht, wenn dieser Druck größer oder gleich dem Druck an dem Primärscheibensatz zuzüglich eines Offset-Wertes ist.

In diesem Fall kann der an dem Sekundärscheibensatz anliegende Druck als Hauptdruck durch die dem Sekundärscheibensatz zugeordnete Ventileinrichtung eingestellt werden.

Im Fall, daß der Druck an dem Sekundärscheibensatz kleiner ist als der Druck an dem Primärscheibensatz zuzüglich eines Offset-Wertes, kann der Hauptdruck mit Hilfe des Druckauswahlventils auf letzteren Druck eingestellt werden.

In jedem Fall ermöglicht das erfindungsgemäße Hydrauliksystem eine deutliche Senkung des geometrischen Scheibenverhältnisses.

Dabei zeigt sich das Hydrauliksystem nach der Erfindung auch dahingehend vorteilhaft, daß die definierte Einhaltung eines hydraulisch konstanten Offsets ohne größere Toleranzen möglich ist.

Hinsichtlich der Anordnung des Druckauswahlventiles ist es von Vorteil, wenn dieses zwischen der ein Primärventil darstellenden Ventileinrichtung zur Einstellung des an dem Primärscheibensatz anliegenden Druckes und der ein Sekundärventil darstellenden Ventileinrichtung zur Einstellung des an dem Sekundärscheibensatz anliegenden Druckes so angeordnet ist, daß der dem Sekundärdruck entsprechende Hauptdruck allein durch das Sekundärventil eingestellt wird, während der Hauptdruck, der dem Druck an dem Primärscheibensatz zuzüglich eines Offset-Wertes entspricht, durch das Primärventil und das regelnd aktive Druckauswahlventil eingestellt wird, indem letzteres den Hauptdruck entsprechend anhebt.

Der erwähnte Offset stellt einen Versorgungsdruckoffset dar, welcher zu dem Druck an dem Primärscheibensatz addiert werden kann, sofern die Funktion des Primärventils dies erfordert.

In letzteren Ausführungen wurde aus Übersichtlichkeitsgründen dem ersten Scheibensatz der Primärscheibensatz und dem zweiten Scheibensatz der Sekundärscheibensatz zugeordnet, da das erfindungsgemäße Hydrauliksystem zweckmäßig auch so ausgeführt sein kann.

Prinzipiell kann die Erfindung aber auch realisiert werden, wenn der erste Scheibensatz den Sekundärscheibensatz und der zweite Scheibensatz den Primärscheibensatz darstellt. Das Scheibenverhältnis sowie die Regelstrategien für Übersetzungs- und Anpreßdruckregelung können ohne großen Aufwand entsprechend angepaßt werden.

Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem kann bei unterschiedlichen CVT-Getriebebauarten mit Einzelkammervariatoren einschließlich Tandemkolbenvariatoren eingesetzt werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel eines Hydrauliksystems eines CVT-Automatgetriebes nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der folgenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt stark vereinfacht ein Steuerschema eines Hydrauliksystems für ein CVT- Automatgetriebe eines Kraftfahrzeuges. Darin wird mittels einer als Radialkolbenpumpe ausgebildeten Ölpumpe 1 Öl über eine als Saugfilter ausgeführte Ölfiltereinrichtung 2 aus einem Ölsumpf 3 gefördert. Das geförderte Öl wird mit einem Hauptdruck pHD in einer Hauptdruckleitung 4 zunächst einem Primärkreislauf 5 zugeführt.
Der Primärkreislauf 5 führt über Ventileinrichtungen 6, 20 und 7 zu einem ersten Scheibensatz 8 und einem zweiten Scheibensatz 9 eines nicht detaillierter dargestellten Variators des CVT-Getriebes.
Bei der gezeigten Ausführung stellt der erste Scheibensatz 8 einen auf einer Antriebswelle bzw. Primärwelle gelagerten Primärscheibensatz und der zweite Scheibensatz 9 einen auf einer Abtriebswelle bzw. Sekundärwelle angeordneten Sekundärscheibensatz dar.
Des weiteren versorgt der Primärkreislauf 5 über nur schematisch angedeutete Ventileinrichtungen 10 Schaltelemente, von denen eine Bremskupplung 11 und eine Kupplung zur Vorwärtsfahrt 12 symbolisch dargestellt sind.
Die hydraulische Ansteuerung der Scheibensätze 8, 9 und der Schaltelemente 11, 12 erfolgt wie die der anderen Stellelemente der Ölversorgung über Signale einer elektronischen Getriebesteuerung 13, welche in an sich bekannter Art und Weise ausgebildet ist und mit einem Positionsschalter 14 zur Einstellung von Schaltpositionen, wie z. B. "P" für eine Parkierung des Fahrzeugs "R" für Rückwärtsfahrt, "N" für Leerlauf und "D" für Vorwärtsfahrt sowie gegebenenfalls weitere Schaltpositionen, verbunden ist.
Die elektronische Getriebesteuerung 13 ist über diverse Leitungen mit einer Druckstellerkaskade 15 verbunden, welche über ein Druckreduzierventil 16 an dem Primärkreislauf 5 hängt und den Steuerdruck für zahlreiche anzusteuernde Ventile einstellt.
Von zentraler Bedeutung ist die Druckversorgung der Scheibensätze 8, 9 des Variators. Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, teilt sich die Hauptdruckleitung 4 im Bereich des Variators in eine Leitung 18, die zu einem den Druck pS1 an dem Primärscheibensatz 8 einstellenden Primärventil 6 führt, sowie in eine weitere Leitung 19, die zu einem den Druck pS2 am Sekundärscheibensatz 9 einstellenden Sekundärventil 7 führt.
Zur Sicherstellung der Ölversorgung des Variators führen von einem mit der Druckstellerkaskade 15 in Verbindung stehendem Notventil 17 eine Leitung 27 zu dem Primärventil 6 und eine Leitung 28 zu dem Sekundärventil 7.
Dem Sekundärventil 7 vorgeschaltet ist ein Druckauswahlventil 20, dessen Stellung bestimmt, ob das Sekundärventil 7 oder das Primärventil 6 zusammen mit dem Druckauswahlventil 20 den von der Ölpumpe 1 zu fördernden Hauptdruck pHD einstellt.
An das Sekundärventil 7 angebunden ist ein Sekundärkreislauf 21, der in bekannter Weise eine Kühlung, eine Schmierung und weitere Verbraucher umfaßt. Die Ölversorgung des Sekundärkreislaufes 21 wird dabei mit überschüssigem Ölvolumen an dem Sekundärventil 7 vorgenommen, welches in den Sekundärkreislauf 21 abgelassen wird.
Das Druckauswahlventil 20 ist bei der gezeigten bevorzugten Ausführung in Schieberbauweise ausgeführt, wobei es einen Ventilkolben 22 aufweist, der so ansteuerbar ist, daß er eine Verbindung zwischen der Leitung 19, die zu dem Primärventil 6 und der Ölpumpe 1 führt, und einer Leitung 23, die zu dem Sekundärventil 7 und dem Sekundärscheibensatz 9 führt, zwischen einer Öffnungs- und Schließstellung regeln kann. Hierzu ist der Ventilkolben 22 an einem Ende mit der zu der Ölpumpe 1 und dem Primärventil 6 führenden Leitung 19 über eine Drossel 24 verbunden. Am entgegengesetzten Ende des Ventilkolbens 22 ist eine Feder 25 angeordnet, welche zusammen mit dem über eine Steuerleitung 26 zugeführten Druck pS1, welcher an dem Primärscheibensatz 8 anliegt, auf den Ventilkolben 22 wirkt.
Das Druckauswahlventil 20 ist so ausgelegt, daß es bei einem an dem Sekundärscheibensatz 9 einzustellenden Druck pS2, welcher größer oder zumindest gleich dem Druck pS1 an der dem Primärscheibensatz 8 zuzüglich eines Offset-Wertes ist, in eine die Verbindung von der Hauptdruckleitung 4 zu dem Sekundärventil 7 freigebenden Anschlagposition verschoben ist, so daß das Sekundärventil 7 den von der Ölpumpe 1 zu fördernden Hauptdruck pHD einstellt. Das Druckauswahlventil 20 greift somit in diesem Fall nicht regelnd ein.
Im Fall, daß der Druck pS1 am Primärscheibensatz 8 zuzüglich eines Offsets, welcher beispielsweise zwischen 3 bar bis 7 bar betragen kann, größer ist als der Druck pS2 am Sekundärscheibensatz, verläßt der Ventilkolben 22 des Druckauswahlventils 20 seine Anschlagposition und bewegt sich so auf eine Steuerkante zu, daß die Verbindung zwischen der Hauptdruckleitung 4 und dem Sekundärventil 7 wenigstens annähernd geschlossen wird. Am Primärventil 6 und dem Druckauswahlventil 20 steht nunmehr der gleiche Druck an, womit der zu fördernde Hauptdruck pHD in diesem Fall von dem Primärventil 6 und dem Druckauswahlventil 20 eingestellt wird. Der Offset kann dabei über die Federvorspannung der Feder 25 des Druckauswahlventils 20 eingestellt werden. Bezugszeichen 1 Ölpumpe
2 Ölfiltereinrichtung, Saugfilter
3 Ölsumpf
4 Hauptdruckleitung
5 Primärkreislauf
6 Ventileinrichtung, Primärventil
7 Ventileinrichtung, Sekundärventil
8 erster Scheibensatz, Primärscheibensatz
9 zweiter Scheibensatz, Sekundärscheibensatz
10 Ventileinrichtungen
11 Schaltelement, Bremskupplung
12 Schaltelement, Kupplung zur Vorwärtsfahrt
13 elektronische Getriebesteuerung
14 Positionsschalter
15 Druckstellerkaskade
16 Druckregelventil
17 Notventil
18 Leitung
19 Leitung
20 Druckauswahlventil
21 Sekundärkreislauf
22 Ventilkolben
23 Leitung
24 Blende
25 Feder
26 Steuerleitung
27 Leitung
28 Leitung
pHD Hauptdruck
pS1 Druck am ersten Scheibensatz (Primärscheibensatz)
pS2 Druck am zweiten Scheibensatz (Sekundärscheibensatz)

Claims

1. Hydrauliksystem eines CVT-Getriebes eines Kraftfahrzeuges, umfassend eine Ölpumpe (1) zur Förderung von Öl aus einem Ölsumpf (3) zu einem einen ersten Scheibensatz (8) und einen zweiten Scheibensatz (9) aufweisenden Variator, wobei jeweils eine Ventileinrichtung (6, 7) zur Einstellung eines an dem betreffenden Scheibensatz (8, 9) anliegenden Druckes (pS1, pS2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckauswahlventil (20) zwischen den den jeweiligen Scheibensätzen (8, 9) zugeordneten Ventileinrichtungen (6, 7) angeordnet ist, wobei die Stellung des Druckauswahlventils (20) bestimmt, welche dieser Ventileinrichtungen (6, 7) einen von der Ölpumpe (1) zu fördernden Hauptdruck (pHD) einstellt.

2. Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Scheibensatz einen Primärscheibensatz (8) und der zweite Scheibensatz einen Sekundärscheibensatz (9) des Variators bildet oder daß der erste Scheibensatz den Sekundärscheibensatz und der zweite Scheibensatz den Primärscheibensatz bildet.

3. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckauswahlventil (20) in Schieberbauweise ausgeführt ist, wobei eine Verbindung zwischen einer Leitung (19), die zu der Ölpumpe (1) und zu, der den Druck (pS1) an dem ersten Scheibensatz (8) einstellenden Ventileinrichtung (6) führt, und einer Leitung (23), die zu der den Druck (pS2) an dem zweiten Scheibensatz (9) einstellenden Ventileinrichtung (7) führt, durch einen Ventilkolben (22) öffen- und schließbar ist, der einenends mit der zu der Ölpumpe (1) und der Ventileinrichtung (6) des ersten Scheibensatzes (8) führenden Leitung (19) über eine Drossel (24) verbunden ist, und auf den anderenends der Druck einer Feder (25) und der an dem ersten Scheibensatz (8) anliegende Druck (pS1) wirkt.

4. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptdruck (pHD) eingestellt wird, der dem Druck (pS2) an dem einen Sekundärscheibensatz darstellenden Scheibensatz (9) entspricht, wenn der Druck (pS2) an dem Sekundärscheibensatz (9) größer oder gleich dem Druck (pS1) an dem anderen, einen Primärscheibensatz darstellenden Scheibensatz (8) ggf. zuzüglich eines Offset-Wertes ist, und daß ein Hauptdruck (pHD) eingestellt wird, der dem Druck (pS1) an dem Primärscheibensatz (8) ggf. zuzüglich eines Offset-Wertes entspricht, wenn der Druck (pS2) an dem Sekundärscheibensatz (9) kleiner als der Druck an dem Primärscheibensatz (8) ggf. zuzüglich eines Offset-Wertes ist.

5. Hydrauliksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der ein Primärventil darstellenden Ventileinrichtung (6) zur Einstellung des an dem Primärscheibensatz (8) anliegenden Druckes (pS1), der ein Sekundärventil darstellenden Ventileinrichtung (7) zur Einstellung des an dem Sekundärscheibensatz (9) anliegenden Druckes (pS2), und des zwischen diesen geschalteten Druckauswahlventiles (20) derart ausgebildet ist, daß der dem Druck (pS2) an dem Sekundärscheibensatz (9) entsprechende Hauptdruck (pHD) durch das Sekundärventil (7) eingestellt wird, und der dem Druck (pS1) an dem Primärscheibensatz (8) ggf. zuzüglich eines Offset-Wertes entsprechende Hauptdruck (pHD) durch das Primärventil (6) bei regelndem Eingriff des Druckauswahlventiles (20) eingestellt wird.

6. Hydrauliksystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein priorisierter Primärkreislauf (5) mit dem Hauptdruck (pHD) zur Druckversorgung des Variators (8, 9) und/oder von Schaltelementen (11, 12) und ein Sekundärkreislauf (21) zur Ölversorgung weiterer Verbraucher vorgesehen sind, wobei der Sekundärkreislauf (21) über das Sekundärventil (7) an den Primärkreislauf (5) angebunden ist.