DE2752322C2

DE2752322C2 - Selbsttätige hydraulische Steuereinrichtung für ein stufenlos verstellbares Keilriemengetriebe im Fahrantrieb eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE2752322C2
Application number: DE2752322A
Authority: DE
Inventors: Dante Torino Giacosa
Original assignee: Fiat Auto SpA 10135 Turin; Fiat Auto SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1976-11-24
Filing date: 1977-11-23
Publication date: 1983-09-22
Also published as: DE2752322A1; US4161894A; IT1072036B

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige hydraulische Steuereinrichtung für ein stufenlos verstellbares Keilriemengetriebe im Fahrantrieb eines Kraftfahrzeuges, das zwei Riemenscheiben mit jeweils veränderlichem Kegelscheiber.abstand, einen Druckflüssigkeits-Stellmotor an jeder Riemenscheibe zur Abstandsänderung der Kegelscheiben und eine Pumpe zum Fördern der Druckflüssigkeit in eine Zufuhrleitung zu den Stellmotoren der Riemenscheiben umfaßt, mit einem zwischen die Pumpe und den Stellmotor der antreibenden Riemenscheibe geschalteten Steuerventil mit einem verstellbaren Ventilelement, das an einer in der einen Verstellrichtung wirksamen Fläche einer Kraft ausgesetzt ist, die aus dem in der Ansaugleitung der Antriebsmaschine herrschenden Unterdruck abgeleitet ist, und an einer entgegengesetzt wirksamen Fläche ständig einem Flüssigkeitsdruck aus einem Drehzahldruckumformer ausgesetzt ist, der in Abhängigkeit von der Drehzahl der antreibenden Riemenscheibe variiert und mit dieser steigt und fällt, und mit einem Modulatorventil, das den Druck der von der Pumpe gelieferten Druckflüssigkeit moduliert und dessen Ventilelement an einer in der einen Richtung wirksamen Fläche dem Flüssigkeitsdruck und an einer entgegengesetzt wirksamen Fläche

einer Kraft ausgesetzt ist, deren Änderungen den gegenseitigen Abstandsänderungen der Kegelscheiben der antreibenden Riemenscheibe proportional sind.

Eine ähnliche Steuereinrichtung ist beispielsweise auch aus der DE-AS 11 19 621 bekannt.

In Kraftfahrzeugen werden Keilriemengetriebe verwendet, um das Obersetzungsverhältnis in einem Bereich zu verändern, der mit dem Schaltbereich eines Vierganggetriebes für Kraftfahrzeuge vergleichbar ist. Die Steuerung erfolgt durch einen hydraulischen ¹⁽⁾ Steuerkreis der oben beschriebenen Art, weicher Betriebscharakteristiken für das Fahrzeug ergibt, die einen Kompromiß zwischen Leistung, Brennstoffverbrauch und Betriebskomfort darstellen.

Da der spezifische Brennstoffverbrauch einer Brenn- ' > kraftmaschine am geringsten ist, wenn die Maschine im Bereich maximalen Drehmomentes läuft und mit der Öffnung der Drosselklappe der Brennkraftmaschine noch weiter allmählich abnimmt, ist es wünschenswert, die Brennkraftmaschine bei maximalem Drehmoment und mit soweit wie möglich geöffneter Drosselklappe zu betreiben. Zu diesem Zweck ist es notwendig, Keilriemengetriebe zu verwenden, die eintüi weiten Gesamtvariationsbereich für das Obersetzungsverhältnis aufweisen in der Größenordnung des Bereiches -> eines Schaltgetriebes mit Schnellgang oder größer.

Bei Keilriemengetrieben dieser Art ist ein hydraulischer Steuerkreis der eingangs beschriebenen Art ungenügend, da der Brennstoffverbrauch zu Lasten der Leistungsfähigkeit verbessert wird. Es ist daher >« wünschenswert, eine Steuereinrichtung vorzusehen, mit deren Hilfe das Keilriemengetriebe auf zwei Betriebszustände programmiert werden kann, nämlich einen wirtschaftlichen Betriebszustand, wenn das Kraftfahrzeug so sparsam wie möglich betrieben werden soll, und ^J> einen normalen Betriebszustand, wenn man das Kraftfahrzeug hinsichtlich Beschleunigung und Temperament mit maximaler Leistung betreiben möchte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbsttätige hydraulische Steuereinrichtung der ein- ⁴ⁿ gangs genani.ien Art anzugeben, die einen Betrieb des Keilriemengetriebes in zwei Betriebszuständen ermöglicht. Der erste Betriebszustand soll dabei der wirtschaftliche Betriebszustand mit optimalem Brennstoffverbrauch sein, in dem das Keilriemengetriebe bei einer niedrigen Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine beginnt, das Übersetzungsvethältnis zu vergrößern und die Kegelscheiben der Riemenscheiben bis auf ihren maximalen Abstand auseinander zu rücken, so daß das Übersetzungsverhältnis einen maximalen Wert "'" erreichen kann. Der zweite Betriebszustand ist der normale Betriebszustand mit maximaler Leistung, in dem das Kulriemengetriebe bei einer höheren Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine beginnt, das Übersetzungsverhältnis zu vergrößern, und in dem dieses ⁵^ nicht den Wert überschreiten kann, bei dem das Kraftfahrzeug seine maximale Geschwindigkeit bei der maximalen Nennleistung der Brennkraftmaschine erreicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zusätzlich zur ständig mit drehzahlabhängigem Druck beaufschlagten ersten Fläche das Ventilelement des Steuerventils eine zweite gleichsinnig gerichtete Fläche aufweist, die aus der vom Drehzahldruckumformer zur ersten Fläche führenden Leitung ^b5 über ein Umschaltventil mit dem drehzahlabhängigen Druck beaufschlagbar ist, wobei das Umschaltventil in seiner Arbeitsstellung dl· Druckflüssigkeit aus der zur ersten Fläche führenden Leitung auch zur zweiten Fläche weiterleitet, in seiner Ruhestellung diese Verbindung unterbricht sowie die zweite Fläche entlastet und zwischen seiner Arbeits- und seiner Ruhestellung vom Fahrer umschaltbar ist.

Das Umschalten des Keilriemengetriebes von einem Betriebszustand auf den anderen kann selbsttätig abhängig von der Stellung eines die Leistung des Fahrantriebs steuernden Elementes, normalerweise eines Gaspedales, erfolgen, das mechanisch oder elektrisch mit dem Umschaltventil verbunden ist

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Zufuhrleitung zwischen dem Steuerventil und dem Stellmotor (Druckkammer) für die antreibende Riemenscheibe über eine Abzweigung an einen weiteren Steuerbereich des Umschaltventils angeschlossen ist, der seinerseits mit einem Begrenzerventil verbunden, ist, das von einem auf die Verstellung der verschiebbaren Kegelscheibe der antreibenden Riemenscheibe ansprechenden Meßwertumformer in Abhängigkeit von der Stellung der verschiebbaren Kegelscheibe der antreibenden Riemenscheibe gesteuert ist, wobei die von der Zufuhrleitung kommende Abzweigung in der Arbeitsstellung des Umschaltventils abgeschlossen, in der Ruhestellung des Umschaltventils hingegen zum Begrenzerventil durchverbunden ist und in dieser Ruhestellung am Begrenzerventil abgeschlossen ist, sofern der Scheibenabstand an der antreibenden Riemenscheibe einen vorbestimmten Wert überschreitet, hingegen an.- Begrenzerventil druckentlastet ist, wenn der Scheibenabstand diesen Wert unterschreitet.

Hierdurch ist es möglich, die Verstellung der Kegelscheiben während des Normalbetriebs zu begrenzen, so daß der Wert des Übersetzungsverhältnisses nicht überschritten wird, bei dem das Kraftfahrzeug seine Maximalgeschwindigkeit bei der maximalen Nennleistung des Fahrantriebs erreichen kann.

Die Zeichnungen erläutern die Erfindung anhand eines Ausführuhrungsbeispiels. Es stellt dar

F i g. 1 eine graphische Darstellung, in welcher der Betrsb eines herkömmlich gesteuerten Keilriemenge-•iriebes zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses mit einem erfindungsgemäß gesteuerten Krilriemengetriebe verglichen wird,

F i g. 2 eine schematische Darstellung e>nes herkömmlichen hydraulischen Steuerkreises für ein Keilriemengetriebe mit zwei aufspreizbaren Riemenscheiben,

Fig.3 eine Darstellung eines hydraulischen Steuerkreises für ein erfindungsgemäß gesteuertes Keilriemengetriebe, wenn dieses sich in dem wirtschaftlichen Betriebszustand befindet, und

F i g. 4 einen Steuerkreis gemäß F i g. 3, wenn sich das KeilrieTiengetriebe im Normalbetriebszustand befindet.

fn den Zeichnungen werden zur Bezeichnung einander entsprechender Teile die gleicher Bezugszeichen verwendet.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll zunächst ein normales aus dem Stande der Technik bekanntes Keilrit .nengetriebe zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses erläutert werden, das für einen Gesamtvariationsbereich des Übersetzungsverhältnisses gebaut ist, der dem Variationsbereich eines Viergang-Kraftfahrzeuggetreibes entspricht. Die Arbeitskennlinien eines derartigen Keilriemengetriebes sind in Fi g. I durch iine ausgezogene Linie dargestellt, welche auf der Abszisse die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine in Umdrehung pro Minute und auf

der Ordinate die Geschwindigkeit V des Kraftfahrzeuges in Kilometern pro Stunde angibt. Wenn die Vergaserdrosselklappe der Brennkraftmaschine leicht geöffnet ist, so verändert das Keilriemengetriebe das Übersetzungsverhältnis längs der Linie OA BCDEF. Wenn dagegen die Drosselklappe vollständig geöffnet ist, verändert das Keilriemengetriebe das Übersetzungsverhältnis längs der Linie OGHIEF. Im ersten Fall beginnt das Keilriemengetriebe mit der Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine von 2200 U/min, während es im zweiten Fall bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine von 4400 U/min mit der Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses beginnt.

Wenn man ein Keilriemengetriebe zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses betrachtet, das einen Gesamtvariationsbereich des Übersetzungsverhältnisses aufweist, der vergleichbar mit jenem eines Fiinfganggetriebes oder eines Getriebes tnii noch mehr Gängen ist. so würde das resultierende Betriebsdiagramm für dieses Keilriemengetriebe durch eine in Fig. I dargestellte gestrichelte Linie wiedergegeben, wobei angenommen wird, daß die Brennkraftmaschine ihre maximale Leistung, die ausreicht, um das Kraftfahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 120 km/h anzutreiben, bei einer relativ niedrigen Maschinendrehzahl (beispielsweise 4400 U/min) abgibt.

Das Keilriemengeiriebe arbeitet in diesem Fall längs der Linie OA BCLM, wenn die Drosselklappe nur leicht geöffnet ist, dagegen längs der Linie OCHIM. wenn die Drosselklappe vollständig geöffnet ist. Auf diese Weise wurde der Verwendungsbsreich des Keilriemengetriebes vergrößert, wobei der oben genannte wirtschaftliche Vorteil erreicht wird: Die Brennkraftmaschine kann niemals eine Drehzahl von 4400 U/min überschreiten und wird einen sehr hohen Prozentsatz der Nennleistung abgeben. Da es jedoch nicht möglich ist, Umdrehungsgeschwindigkeiten der Brennkraftmaschine oberhalb von 4400 U/min zu verwenden, kann das Fahrzeug nicht mit maximaler Geschwindigkeit angetrieben werden.

Es ist natürlich wünschenswert, daß man mit einem Keilriemengetriebe zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses einen normalen Betriebszustand erreichen kann, welcher eine maximale Beschleunigung und eine maximale Geschwindigkeit des Fahrzeuges zuläßt. Dieser Betriebszustand ist in dt.n in F i g. 1 durch eine strichpunktierte Linie dargestellten Arbeitsdiagramm wiedergegeben: In der Tat ist es durch Variierung der Steuerparameter eines Steuerventils des Keilriemengetriebes möglich, Jie Drehzahl der Brennkraftmaschine zu vergrößern, bei welcher das Keilriemengetriebe wirksam wird, so daß es veranlaßt wird, längs der Linie OABNPS bei kleiner Drosselklappenöffnung und längs der Linie OC H R S F bei vollständig geöffneter Drossel zu arbeiten. Im letzteren Fall erhält man die maximal mögliche Beschleunigung bei einer Maschinendrehzahl von 5600 U/min.

F i g. 2 zeigt schematisch einen herkömmlichen hydraulischen Steuerkreis für ein Keilriemengetriebe 10 eines Kraftübertragungssystems mit zwei aufspreizbaren Riemenscheiben 12 und 14, die untereinander durch einen Keilriemen 16 mit trapezförmigem Querschnitt verbunden sind. Die Riemenscheibe 12 ist die treibende Riemenscheibe, die mit der Kurbelwelle einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine verbunden ist, wogegen die Riemenscheibe 14 angetrieben wird und mit den angetriebenen Rädern de"» Kraftfahrzeuges verbunden ist. Die Riemenscheibe 12 besteht aus zwei Kegelscheiben 12.) und 126. wobei die Kegelscheibe 126 relativ zur Kegelscheibe 12;; axial verstellbar ist. In gleicher Weise -, besteht die Riemenscheibe 14 aus zwei Kegelscheiben 14;) und 146, von denen die Kegelscheibe 146 relativ zur Kegelscheibe 14.) axial verstellbar ist.

Die Kegelscheibe 12;) weist einen Flansch 18 auf. der mit der verstellbaren Kegelscheibe 126eine Druckkam-

Id mer 20 bildet. Die Druckkammer 20 ist über eine Druckleitung 22 an eine Pumpe 24 angeschlossen, weiche öl unter Druck aus einem Tank 66 fördert. Die Kegelscheibe 14.7 ist mit einem Flansch versehen, welcher mit der verstellbaren Kegelscheibe 146 eine

ι ·, Druckkammer 68 bildet, die über die Druckleitung 22 mit der Pumpe 24 verbunden ist.

In die Druckleitung 22 zwischen der Pumpe 24 und der treibenden Riemenscheibe 12 ist ein Steuerventil 26 eingeschaltet. Das Steuerventil 26 weist einen Ventil-

SCNicuci 27 düi, üüi ücSSci'i in r i g. L· iiFinc i^fiuitctCuc 28

ein Kolben 32 über eine zwischengeschaltete Schraubenfeder 30 einwirkt. Der Kolben 32 ist mit dem beweglichen Membranelement eines Unterdruckwandlers 34 verbunden, an den der in der Ansaugleitung der :> Brennkraftmaschine herrschende Druck über eine Leitung 34a angelegt wird. Im Gehäuse des Ventils 26 auf der rechten Seite des Ventilschiebers 27 und dem Unterdruckwandler 34 entgegengesetzt ist eine Kammer 2.i ausgebildet, die über eine Druckleitung 38 mit » einem Drehzahldruckumformer 40 zur Erzeugung eines Drucksignales in Abhängigkeit der Umdrehungsgeschwindigkeit der treibenden Ritmenscheibe ^verbunden ist.

Der Drehzahldruckumformer 40 umfaßt einen dynar > mischen Meßfühler, der auf den Fluiddruck am Umfang einer Ringkammer 42 anspricht. Dieser Druck entspricht dem dynamischen Druck des in der Ringkammer 42 enthaltenen Öls, das durch ein an der Kegelscheibe 12a befestigtes Flügelrad 44 in Drehung versetzt wird. ■4n Der dynamische Druck ist eine Funktion der Umdrehungsgeschwindigkeit der treibenden Riemenscheibe 12. Von der Pumpe 24 wird über eins Leitung 64 öl unter Druck in die Ringkammer 42 des Drehzahldruckumformers 40 gefördert.

Die Kammer 29 des Steuerventils 26 ist über eine Leitung 46 mit einer Kammer 47 verbunden, die an die in F i g. 2 links liegende Endfläche 48 eines beweglichen Ventilkörpers 50 eines Modulatorventils 51 angrenzt. Das Modulatorventil 51 steuert den Fluß des von der Pumpe 24 geförderten Fluides zwischen einem Einlaß 53 und einem Auslaß 55, von dem das Öl zum Tank 66 zurückkehrt. Auf die in F i g. 2 rechts liegende Endfläche 52 des Ventilkörpers 50 wirkt über eine zwischengeschaltete Schraubenfeder 54 ein Meßwertumformer 56 ein, der auf eine Verstellung der beweglichen Kegelscheibe 126 der Riemenscheibe 12 anspricht Der Meßwertumformer 56 umfaßt in dem dargestellten Beispiel eine Stange 58, die koaxial zum Ventilkörper 50 des Modulatoi"ventils 51 angeordnet und mit einem Flansch 60 verbunden ist der seinerseits an der verstellbaren Kegelscheibe 126 befestigt ist Die Stange ist an einer verschiebbaren becherartigen Hülse 62 befestigt, die über die Schraubenfeder 54 auf den Ventilkörper 50 einwirkt

Das in F i g. 2 dargestellte herkömmliche Keilriemengetriebe arbeitet folgendermaßen: Die Pumpe 24 fördert Öl unter Druck vom Tank 66 über die mit der Druckkammer 68 der angetriebenen Riemenscheibe 14

verbundene Drucklei

Druckleitung 22 und über das Steuerventil 26 zur Druckkammer 20 der (reibenden Riemenscheibe 12.

Das Modulatorventil 51 steuert diesen Druck in Abhängigkeit von zwei Parametern:

a) einem Drucksignal, welches kennzeichnend für die Umdrehungsgeschwindigkeit der treibenden Riemenscheibe 12 ist und von dem Drehzahldruckumformer 40 über die Leitung 38 und die Leitung 46 i< > zur linken Endfläche 48 des beweglichen Ventilkörpers 50 übertragen wird, und

b) der Stellung der verstellbaren Kegelscheibe 126, die dem Ventilkörper 50 über den Meßwertumformer 56, die Stange 58 und die Feder 54 übermittelt ι > wird.

Das Steuerventil 26 steuert die Zufuhr des Drucköls zur Kammer 20 der treibenden Riemenscheibe 12 in Abhängigkeit von zwei Parametern: :<>

a) dem Unterdruck in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine, der auf die linke Endfläche 28 des Ventilschiebers 27 über die Feder JO übertragen wird, und 2'·

b) der Umdrehungsgeschwindigkeit der treibenden Riemenscheibe 12, die in Form eines Drucksignales von dem Drehzahldruckumformer 40 über die Leitung 38 auf die rechte Endfläche 36 des Ventilschiebers 27 übertragen wird.

Eint Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses des Keilriemengetriebes 10 erfolgt infolge einer Verschiebung der Kegelscheibe !26 der treibenden Riemenscheibe 12 in F i g. 2 nach rechts, wobei diese i > Verschiebung von einer entsprechenden Verstellung der Kegelscheibe 146 der angetriebenen Riemenscheibe 14 nach links begleitet ist. Dadurch wird der Keilriemen 16 gezwungen, an jeder der Riemenscheiben 12, 14 einen Berührkreis mit größerem Radius einzunehmen, -»o

Wenn das Fahrzeug steht und die Maschine im Leerlauf läuft, wird der Ventilschieber 27 des Steuerventils 26 durch die Feder 30 ganz nach rechts verstellt. Dabei übt die Feder 30 einen minimalen Druck aus, da der Unterdruckwandler 34 aufgrund des hohen Unterdrucks in der Ansaugleitung voll kontraktiert ist. An der rechten Endfläche 36 des Ventilschiebers 27 liegt kein Druck an, da die mit der Brennkraftmaschine über eine nicht dargestellte Fliehkraftkupplung gekuppelte treibende Riemenscheibe 12 und mit ihr das Flügelrad 44 stillsteht.

Beim Niederdrücken des Gaspedales und dem dadurch bewirkten Öffnen der Drossel der Brennkraftmaschine wird die Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine vergrößert Die treibende Riemenscheibe 12 wird durch die Fliehkraftkupplung in Drehung versetzt und der Drehzahldruckumformer 40 übt auf die rechte Endfläche 36 des Ventilschiebers 27 einen allmählich wachsenden Druck aus. Bei einem Schwellwert X\ der Umdrehungsgeschwindigkeit (Fig. 1) wird die auf die rechte Endfläche 36 des Ventilschiebers 27 einwirkende Kraft größer als die von der Feder 30 auf die linke Endfläche 28 ausgeübte Kraft, so daß der Ventilschieber 27 nach links verschoben wird. Dadurch wird die Druckleitung 22 mit der Druckkammer 20 verbünden und damit die Kegelscheibe VIb nach rechts versetzt Dies wiederum bewirkt eine Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses des Keilriemengeil ICUCS Ϊ0.

Der untere Grenzwert ΑΊ der Umdrehungsgeschwindigkeit hängt von der Stellung de^r Gaspedals und der Belastung der Brennkraftmaschine ab, welche die Größe des Unterdrucks in dem Unterdruckwandler 34 bestimmt. Bei vollständig geöffneter Vergaserdrossel ist der Unterdruck minimal und das Keilriemengetriebe 10 beginnt mit der Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses bei einem hohen Schwellwert ΛΊ der Umdrehungsgeschwindigkeit. Wenn die Drossel teilweise geöffnet ist, spricht das Keilriemengetriebe 10 bei niedrigerem Schwellwert Xi der Umdrehungsgeschwindigkeit an. Bei gleichen äußeren Parametern hängt der Ansprechschwellwert ΛΊ des Keilriemengetriebes von der Flächengröße der rechten Endfläche 36 des Ventilschiebers 27 des Steuerventiles 26 ab: ]e kleiner die Flächengröße der rechten Endfläche 36 ist, umso größer muß der erforderliche Druck sein, um die Kraft der Feder 30 zu überwinden und umso größer muß daher die Umdrehungsgeschwindigkeit der treibenden Riemenscheibe 12 sein, um eine Verschiebung des Ventilschiebers 27 zu bewirken.

Die vorliegende Erfindung stellt nun Mittel bereit, um die wirksame Flächengröße der rechten Endfläche des Ventilschiebers 27 des Steuerventiles 26 verändern zu können.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, in der die rechte Endfläche 36 des Ventilschiebers 27 des Steuerventiles 26 aus zwei getrennten konzentrischen Flächen 36a und 366 besteht. Die erste Fläche 366 wird über die Druckleitung 38 durch den vom Drehzahldruckumformer 40 erzeugten Druck beaufschlagt, während die zweite Fläche 36a mit der Druckleitung 38 über ein Umschaltventil 70 verbunden ist.

Das Umschaltventil 70 besitzt einen beweglichen Ventilkörper 71, der elektrisch oder hydraulisch vom Gaspedal des Kraftfahrzeuges gesteuert wird, in dem dargestellten Beispiel ist der bewegliche Ventilkörper 71 des Umschaltventil 70 mit einem beweglichen Kern 74 eines eine Wicklung 76 aufweisenden Solenoids verbunden. Das Gaspedal 72 trägt einen Schleifkontakt 73, der in einem ersten, in den F i g. 3 und 4 mit A bezeichneten Abschnitt des Schwenkweges des Gaspedales 72 mit einem feststehenden leitendem Segment 79 zusammenwirk:, um den Stromkreis der Wicklung 76 zu schließen. Wenn Strom durch die Wicklung 76 fließt, wird der Ventilkörper 71 nach links verschoben, wie dies in Fig.3 dargestellt ist In einem zweiten durch B bezeichneten Abschnitt des Schwenkweges des Gaspedales 72 ist der Schleifkontakt 73 von dem Bogenstück 79 getrennt und der Ventilkörper 71 wird unter der Wirkung von Rückstellfedern 75 und 77 nach rechts versetzt, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist

Die Druckleitung 22 ist im Bereich zwischen dem Steuerventil 26 und der Kammer 20 der treibenden Riemenscheibe 12 mit einer mittleren Kammer des Umschaltventils 70 verbunden, das seinerseits mit einem Begrenzerventil 78 verbunden ist Das Begrenzerventil 78 wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von der becherförmigen Hülse 62 gebildet, die bezüglich des Ventilkörpers 50 des Modulatorventiles 51 koaxial verstellbar angeordnet ist Das geschlossene Ende der Hülse 62 ist durch eine Einstellschraubenanordnung 80 mit der Stange 58 des die Stellung der Kegelscheibe 126 angebenden Meßwertumformers 56 verbunden. Die Hülse 62 ist mit einer an ihrem Außenumfang umlaufenden Nut 82 versehen, durch die der vorgenann-

te Abschnitt der Druckleitung 22 mit einem Auslaß 84 verbunden wird, wenn die Hülse 62 nach rechts verstellt wird.

In dem in F i g. 3 dargestellten Zustand mit stromdurchflossener Wicklung 76 des Solenoids läßt das Umschaltventil 70 das vom Drehzahldruckuniformer 40 kommende Drucksignal zu beiden Flächen 36;i und 366 des Ventilschiebers 27 des Steuerventiles 26 gelangen und unterbricht den Ölfluß von der Druckleitung 22 zum Begrenzerventil 78.

In dem in Fig.4 dargestellten Zustand, in dem die Wicklung 76 des Solenoids stromlos ist. unterbricht das Umschaltventil 70 die Übertragung des Drucksignales von dem Drehzahldruckumformer 40 zu der /weiten Fläche 36a des Steuerventilschiebers 27 und verbindet die Druckleitung 22 mit der Ringnut 82 des Bcgrcnzerventils 78. Die Nut 82 ihrerseits verbindet die Druckleitung 22 mit dem Auslaß 84, wenn die Hülse 62 durch den Meßwertumformer 56 nach rechts bewegt wird in eine Stc'liir»" welche einer vorbestimmten Verschiebung der Kegelscheibe 126 in Richtung auf die Kegelscheibe 12,7 der treibenden Riemenscheibe 12 entspricht.

Das Gaspedal 72 kann, wie schon gesagt, als Wahlschalter zur Wahl der Betriebsbedingung des Keilriemengetriebes 10 dienen: In einem ersten Teil seines Verstellbereiches, der durch den Bogen A wiedergegeben wird, befindet sich das Keilriemengetriebe 10 in dem auf größte Wirtschaftlichkeit gerichteten, in Fig.3 dargestellten Betriebszustand. In einem zweiten Bereich des Verstellweges des Gaspedales 72, der durch den Bogen B wiedergegeben wird, wird der Kern 74 in die durch gestrichelte Linien in Fig. 3 dargestellte Stellung verschoben. Dadurch wird der Ventilkörper 71 des Umschaltventiles 70 nach rechts verstellt und damit die wirksame Oberfläche des Ventilschiebers 27 des Steuerventiles 26 verkleinert, die von dem vom Drehzahldruckumformer 40 kommenden Druckfluid beaufschlagt wird. Dadurch wird das Keilriemengetriebe 10 in einen normalen Betriebszustand versetzt.

Wenn für das Keilriemengetriebe 10 ein sehr großer Variationsbereich des Übersetzungsverhältnisses gewünscht wird, indem man beispielsweise ein besonders hohes Übersetzungsverhältnis entsprechend einem »Schnellgang« vorsieht, um die von, der Maschine bei zwei Dritteln ihrer maximalen Umdrehungsgeschwindigkeit abgegebene Leistung voll auszunützen, wird das vom Drehzahldruckumformer 40 erzeugte Drucksignal auf beide Flächen 36a und 366 (F i g. 3) gegeben, so daß das Keilriemengetriebe 10 bei einem niedrigeren Schwellwert Xi der Maschinendrehzahl anspricht, wenn die Maschine mit geringer Drehzahl läuft, und bei einem höheren Schwellwert Xs anspricht der bei etwa zwei Dritteln der maximalen Drehzahl der Maschine liegt und oberhalb dessen das Keilriemengetriebe 10 stets mit dem maximalen Übersetzungsverhältnis arbeitet Die Maschine kann daher nicht die der maximalen Leistung entsprechende Drehzahl und das Fahrzeug im Prinzip nicht die Maximalgeschwindigkeit erreichen. Diese Betriebsart reduziert den Brennstoffverbrauch, verringert aber auch beträchtlich die Leistung des Fahrzeuges.

Uin eine maximale Leistung zu erreichen, wird der obere Betriebsschwellwert für das Keilriemengetriebe 10 auf eine Maschinendrehzahl Ys angehoben, der etwas unterhalb der maximalen Nennleistung liegt Dies wird erreicht wenn die Wicklung 76 stromlos ist so daß das vom Drehzahldruckumformer 40 erzeugte Drucksignal

nur auf die erste Fläche 366(K i g. 4) gelangt. Wie bereits früher festgestellt wurde, wird dann der untere Scliwellwcrt fin das Ansprechen des Keilriemengetriebes auf einen Drchzahlwert Vi angehoben, der größer ist als der Wert Xi und eine größere Beschleunigung des Fahrzeuges ermöglicht.

Fig. 3 stellt dahor den Zustand des hydraulischen Stcucrkreises des Keilriemengetriebes 10 bei optimalem Brennstoffverbrauch mit maximalem Anwachsen des Übersetzungsverhältnisses dar entsprechend dem ersten Bewegungsabschnitt A des Gaspedales 72. Dieser auf größte Wirtschaftlichkeit abgestimmte Betriebszustand ist mit dem bereits beschriebenen identisch: Der vom Drchzahldruckumformer 40 erzeugte Druck liegt an beiden Flächen 36.Ί und 366 des Ventilschiebcrs 27 des Steuerventiles 26 an.

Weiteres Niederdrücken des Gaspedales 72 in d"n Bewegungsbereich B führt dazu, daß die Wicklung 76 stromlos wird und daß der bewegliche Ventilkörper Vl des Umschaltventil?? 70 '.!Π'.?Γ der Wirkung drr Ferlor 77 nach rechts schnellt, so daß sich der hydraulische Steuerkreis in dem in Fig.4 dargestellten Zustand befindet. Das vom Diehzahldruckumformer 40 erzeugte Drucksignal wirkt dann nur auf die erste Fläche 366 und der untere Schwellwert für das Ansprechen des Keilriemengetriebes 10 wird von dem Drehzahlwert ΛΊ zu einem höheren Drehzahlwert Vi der Maschine verschoben (Fig. 1). In der gleichen Weise wird die Drehzahl, oberhalb derer das Keilriemengetriebe 10 stets mit einem hohen Übersetzungsverhältnis arbeitet, von dem Drehzahlwert Xs zu einem höheren Drehzahlwert Vj,- verschoben, der näher an der Maximaidrehzahl der Maschine liegt.

An diesem Punkt ist es notwendig, das Keilriemengetriebe 10 an dem Erreichen des maximalen Übersetzungsverhältnisses zu hindern: Das Begrenzerventil dient dann dazu, die Bewegung der Kegelscheibe 12ß der Riemenscheibe 12 so zu begrenzen, daß das Verhältnis der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine zu der Umdrehungsgeschwindigkeit der Fahrzeugräder so ist, daß es die maximale Geschwindigkeit des Fahrzeuges bei maximaler Maschinenleistung ermöglicht. In der Tat hält bei hohen Umdrehungszahlen der Druck an der ersten Fläche 366 den Ventilschieber 27 des Steuerventiles stets in der linken Stellung, so daß die Druckleitung 22 unter Druck stehendes Öl zu der Kammer 20 der Riemenscheibe 12 fördert. Die Druckleitung 22 steht ferner über den rechten Teil des Umschaltventil 70 mit der Ringnut 82 des Druckbegrenzungsventiles 78 in Verbindung, das bei einer bestimmten Stellung der Kegelscheibe 126 den Überschuß an Fluid durch den Auslaß 84 abgibt und keine weitere Bewegung der Kegelscheibe 126 nach rechts zuläßt Mit dieser Anordnung wird das Verhältnis der Maschinendrehzahl zu der Umdrehungsgeschwindigkeit der Fahrzeugräder auf einem optimalen Wert festgehalten, der zwischen dem minimalen und dem maximalen Schnellgangübersetzungsverhältnis liegt das seinerseits mit Hilfe der Einstellschraubenvorrichtung 80 einstellbar ist.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Keilriemengetriebes und seines Steuerkreises sind schon aus F i g. 1 klar, in welcher der kreuzschraffierte Flächenbereich CDEI den Betriebsbereich eines normalen Keilriemengetriebes gemäß dem Stande der Technik bezeichnet während ein Keilriemengetriebe mit dem erfindungsgemäßen Steuerkreis einen Betriebsbereich aufweist, welcher zusätzlich zu dem kreuzschraffierten

Bereic.i den einfach schraffierten Flachenbcreich I F. S R und die von der gestrichelten Linie begrenzte Fläche D I. M Eumfaßt: die von der oberen gestrichelten Linie ocgrenzte Fläche DLM E stellt einen Bctriebsbercich mit abnehmendem Brennsiofiver- "> brauch dar und die einfach schraffierte Fläche IESR auf der rechten Seite stellt einen Betriebsbereich mit verbesserter Leistungsfähigkeit des Fahrzeuges dar.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Selbsttätige hydraulische Steuereinrichtung für ein stufenlos verstellbares Keilriemengetriebe im Fahrantrieb eines Kraftfahrzeuges, das zwei Rie- ί menscheiben mit jeweils veränderlichem Kegelscheibenabstand, einen Druckflüssigkeits-Stellmotor an jeder Riemenscheibe zur Abstandsänderung der Kegelscheiben und eine Pumpe zum Fördern der Druckflüssigkeit in eine Zufuhrleitung zu den ι ο Stellmotoren der Riemenscheiben umfaßt, mit einem zwischen die Pumpe und den Stellmotor der antreibenden Riemenscheibe geschalteten Steuerventil mit einem verstellbaren Ventilelement, das an einer in der einen Verstellrichtung wirksamen r-Fläche einer Kraft ausgesetzt ist, die aus dem in der Ansaugleitung der Antriebsmaschine herrschenden Unterdruck abgeleitet ist, und an einer entgegengesetzt wirksamen Fläche ständig einem Flüssigkeitsdruck aus einem Drehzahldruckumformer ausgesetzt ist; cer in Abhängigkeit von der Drehzahl der antreibenden Riemenscheibe variiert und mit dieser steigt und fällt, und mit einem Modulatorventil, das den Druck der von der Pumpe gelieferten Druckflüssigkeit moduliert und dessen Ventilelement an einer in der einen Richtung wirksamen Fläche dem Flüssigkeitsdruck und an einer entgegengesetzt wirksamen Fläche einer Kraft ausgesetzt ist, deren Änderungen den gegenseitigen Abstandsänderungen der Kegelscheiben der antreibenden Riemen- jo scheibe proportional sind, dadurch gekennzeichnet daß zusätzlich zur ständig mit drehzahlabhängigem Druck beaufschlagten ersten Fläche (36b) das Ventilelement (2/J des Steuerventils (26) eine zweite gleichsinnig gerichtete Fläche (36a) J5 aufweist, die aus der vom Druizahldruckumformer (40) zur ersten Fläche (366,1 führenden Leitung (38) über ein Umschaltventil (70) mit dem drehzahlabhängigen Druck beaufschlagbar ist, wobei das Umschaltventil (70) in seiner Arbeitsstellung die Druckflüssigkeit aus der zur ersten Fläche (36b) führenden Leitung (38) auch zur zweiten Fläche (36a) weiterleitet, in seiner Ruhestellung di^se Verbindung unterbricht sowie die zweite Fläche (36a,J entlastet und zwischen seiner Arbeits- und seiner Ruhestellung vom Fahrer umschaltbar ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei ten Flächen (36a, 36b) des Steuerventils (26) koaxial und in einem axialen Abstand voneinander an dem verstellbaren Ventilelement (27) ausgebildet sind.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (70) durch das Gaspedal (72) des Kraftfahrzeugs derart gesteuert ist, daß es innerhalb eines ersten Bewegungsbereiches (A) des Gaspedales (72) seine Arbeitsstellung und innerhalb eines zweiten Bewegungsbereiches (B) des Gaspedales (72) seine Ruhestellung einnimmt.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (70) einen axial verschiebbaren Ventilkörper (71) aufweist, der mit einem beweglichen Kern (74) eines Solenoids verbunden ist, dessen Wicklung (76) während des ersten Bewegungsbereiches (A) des Gaspedals (72) ^b> Stromdurchflossen ist. so daß der Ventilkörper (71) in seiner Arbeitsstellung gehalten ist, und in dem zweiten Bewegungsbereich (B) des Gaspedals (72) stromlos ist, so daß der Veniilkorper (71) unter der Wirkung elastischer Vorspannmittel (75, 77) in seine Ruhestellung umgestellt und dort gehalten wird.

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (22a^ zwischen dem Steuerventil (26) und dem Stellmotor (Druckkammer 20) für die antreibende Riemenscheibe (12) über eine Abzweigung (226,} an einen weiteren Steuerbereich des U-nschaltventils (70) angeschlossen ist, der seinerseits mit einem Begrenzerventil (78) verbunden ist, das von einem auf die Verstellung der verschiebbaren Kegelscheibe (\2b) der antreibenden Riemenscheibe (12) ansprechenden Meßwertumformer (56) in Abhängigkeit von der Stellung der verschiebbaren Kegelscheibe (\2b)der antreibenden Riemenscheibe (12) gesteuert ist, wobei die von der Zufuhrleitung (22a^ kommende Abzweigung (226,7 in der Arbeitsstellung des Umschaltventils (70) abgeschlossen, in der Ruhestellung des Umschaltventils hingegen zum Begrenzerventil (78) durchverbunden ist und in dieser Ruhestellung am Begrenzerventil abgeschlossen ist, sofern der Scheibenabstand an der antreibenden Riemenscheibe einen vorbestimmten Wert überschreitet, hingegen am Begrenzerventil druckentlastet ist, wenn der Scheibenabstand diesen Wert unterschreitet.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Begrenzerventil (78) von einer becherförmigen Hülse (62) gebildet ist, die koaxial relativ zum Modulatorventil (51) verstellbar ist, wobei der Boden der Hülse (62) mit dem von der Verstellung der antreibenden Riemenscheibe abhängigen Meßwertumformer (56) verbunden ist und auf ein bewegliches Element (50) des Modulatorventils (51) über ein elastisches Element (54) einwirkt.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einstellvorrichtung (80) zum Einstellen der axialen Stellung der Hülse (62) relaitv zum Meßwertumformei (56) vorgesehen ist.