DE3000544A1 - Steuervorrichtung fuer ein stufenloses getriebe - Google Patents

Description

• Steuervorrichtung für ein stufenloses Getriebe
• Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung gemaß der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer derartigen bekannten Steuervorrichtung ist mit dem Fahrpedal ein Gestänge -gekoppelt, das beim Bewegen des Fahrpedals eine Kurvenscheibe verdreht, die auf ein Stellglied des hydraulisch und/oder pneumatisch gesteuerten Getriebes einwirkt, das als Keilriemengetriebe mit zwei Keilriemenscheiben ausgebildet ist, deren wirksamer Durchmesser veränderbar ist. Derartige stufenlose Getriebe werden u.a. deshalb verwendet, um die Verbrennungskraftmaschine möglichst ständig so betreiben zu können, daß sich ein optimaler Treibstoffverbrauch ergibt. Hierzu ist die Steuerung des Getriebes so ausgebildet, daß nach Möglichkeit stets ein solches tlbersetzungsverhältnis wirksam ist, daß die Verbrennungskraftmaschine bei allen Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs mit einer Drehzahl läuft und ein Drehmoment abgibt, die für diesen Fahrzustand optimal sind, also den relativ geringsten Kraftstoffverbrauch zur Folge haben.
• Bei der bekannten Steuervorrichtung ist eine Anpassung an unterschiedliche Typen von Verbrennungskraftmaschinen mit ihren jeweils unterschiedlichen Verläufen des optimalen Drehmoments schwierig; außerdem sind durch die mechanische Ubertragung der Stellung des Fahrpedals Fehler durch mechanische Ungenanigkeiten des Gestänges nicht immer zu vermeiden.
• Vorteile der Erfindung Demgegenüber hat die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs den Vorteil, daß das zum unmittelbaren Ansteuern des Getriebes verwendete Signal entsprechend dem Kennlinienverlauf des jeweiligen Motors einfach und genau ermittelt werden kann und ohne Einführung zusätzlicher Fehler elektrisch oder mit Hilfe eines Strömungsmittels, also hydraulisch oder pneumatisch einem Stellglied des Getriebes zugeführt werden kann. Dabei kann das gleiche Steuergerät bei Fahrzeugen, insbesondere Straßenfahrzeugen, mit unterschiedlichen Typen von Antriebsmotoren verwendet werden; das Steuergerät enthält hierfür zweckmäßigerweise einen Kleinrechner, vorzugsweise einen Mikroprozessor, und die Berücksichtigung unterschiedlicher Kennlinien kann auf einfache Weise durch Einsetzen eines Speichermoduls in den Rechner erfolgen, wobei in dem Speichermodul die jeweilige Kennlinie des Motors, gegebenenfalls zusammen mit anderen Daten, eingespeichert ist.
• In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch gekennzeichneten Erfindung angegeben. So gestatten die Merkmale des Anspruchs 2 eine einfache Anpassung beispielsweise des eingangs genannten bekannten Getriebes Transmatic der Firma Transmissie an den jeweiligen Antriebsmotor, wobei es möglich ist, ohne mechanische Abtastmittel innerhalb der Getriebesteuerung auszukommen. Bei geeigneter Ausbildung kann das vom Steuergerät gelieferte elektrische Signal unmittelbar auf ein Stellglied des Getriebes einwirken. In vielen Fällen ist es jedoch konstruktiv einfacher, wenn das elektrische Signal des Steuergeräts zunächst in ein Drucksignal, vorzugsweise in ein hydraulisches Drucksignal, umgewandelt wird. Gemäß Anspruch 3 ist hierfür ein Druckregler (oder mehrere Druckregler) vorgesehen, der dem Stelle glied das Druckmittel unter einem stetig veränderlichen Druck zuführt. Die Ausführungsform nach Anspruch 4 gestattet die Steuerung durch digitale Ausgangssignale des Steuergeräts, die durch die impulsgesteuerten Magnetventile in Druckstöße umgesetzt werden; die Impulsfolgefrequenz wird dabei so hoch gelegt, beispielsweise auf etwa 80 Hz, daß für die Verstellung des Ubersetzungsverhältnisses des Getriebes lediglich der Mittelwert, der sich aus den Druckschwankungen ergibt, wirksam ist.
• Falls erforderlich, kann an einer geeigneten Stelle des Hydrauliksystems des Getriebes ein Druckspeicher vorgesehen sein, um Druckschwankungen infolge der Impulssteuerung abzubauen. Im allgemeinen dürfte jedoch für diesen Zweck das relativ große Volumen des Druckmittels in den zum Verstellen der Keilriemenscheiben dienenden Zylindern für eine derartige Dämpfung ausreichen.
• Da die erwähnten Druckregler den Druck an ihrem Ablauf selbsttätig auf einen durch das elektrische Eingangssignal bestimmten Wert regeln, ist es nicht erforderlich, den Druck im hydraulischen System zum Zweck der Regelung noch durch besondere Druckgeber zu erfassens Sind jedoch zur Veränderung des Drucks gemäß Anspruch 4 impulsgesteuerte Ventile vorgesehen, so ist normalerweise ein Druckgeber erforderlich, der dann zweckmäßigerweise den Druck in einer der Keilriemenscheiben erfaßt. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf stufenlose Keilriemengetriebe beschränkt ist, sondern auch auf andere stufenlose Getriebe anwendbar ist, insbesondere solche, bei denen Scheiben oder Räder mit veränderbarem wirksamen Durchmesser vorgesehen sind,z.B. auch stufenlos veränderbare Kettengetriebe.
• Zeichnung In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen Figur 1 eine vereinfachte Darstellung einer ersten Ausführungsform eines hydraulisch gesteuerten Keilriemengetriebes mit Steuervorrichtung, wobei Merkmale einer zweiten Ausführungsform in die gleiche Figur eingezeichnet sind, Figur 2 ein Blockschaltbild des Steuergeräts der bei der Anordnung nach Figur 1 verwendeten Steuervorrichtung und Figur 3 eine Einzelheit des Steuergeräts nach Figur 2.
• Beschreibung der Ausführungsbeispiele Das in Figur 1 gezeigte Keilriemengetriebe 1 weist eine in nicht dargestellter Weise von der Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs her angetriebene erste Keilriemenscheibe 2 und eine von dieser über einen Keilriemen 3 angetriebene zweite Keilriemenscheibe 4 auf, die in nicht dargestellter Weise mit den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs in Verbindung ist. Die beiden Keilriemenscheiben 2 und 4 sind in technischen Einzelheiten zwar unterschiedlich ausgebildet, sie weisen im Prinzip jedoch jeweils zwei relativ zueinander axial verschiebbar geführte Teile 7 und 8 bzw. 7' und 8' auf, die jedoch drehfest miteinander verbunden sind, und durch Einleiten eines Druckmittels, im Ausführungsbeispiel einer Hydraulikflüssigkeit in einen Raum 9 bzw.
• 9' ist es möglich, den verschiebbaren Teil 8 bzw. 8' in Richtung auf den anderen Teil 7 bzw. 7' so zu verschieben, daß der Ringspalt zwischen den beiden Teilen 7 und 8, in dem sich der Keilriemen 3 befindet, verkleinert wird. Dadurch wird der Keilriemen radial nach außen gedrückt, so daß der wirksame Durchmesser der Keilriemenscheibe vergrößert ist. Wird der Druck im Raum 9 bzw. 9t reduziert, so drückt der Keilriemen 3, sofern eine ausreichende Spannung auf ihn wirkt, die beiden Teile 7 und 8 bzw. 7' und 8' wieder-auseinander. Die Hydraulikflüssigkeit wird durch eine Pumpe 11 aus einer ölwanne 12 durch ein filter 13 hindurch angesaugt und gelangt von der Druckseite der Pumpe 11 einerseits direkt zum Hydralikanschlußstutzen 15 der zweiten Keilriemenscheibe 4 und andererseits zum Zulauf 16 Je eines elektromagnetischen Druckreglers 17 bzw. 18 und zu Zuläufen 19 und 20 eines Hauptdruck-Regelventils 22. Ein Ablauf 23 des Ventils 22 ist mit der Saugseite der Pumpe 11 verbunden. Ein hydraulischer Steuereingang 24 ist mit dem Ablauf des Druckreglers 17 verbunden. Der Hydraulikanschluß 25 der ersten Keilriemenscheibe 2 ist mit einem Ablauf 26 eines Ubersetzungssteuerventils 27 verbunden, dessen Zulauf 28 mit dem Zulauf 19 des Ventils 22 und dessen Ablauf 29 mit dem Ablauf 23 des Ventils 22 verbunden ist. Ein hydraulischer Steuereingang 30 ist mit dem Ablauf des Druckreglers 18 verbunden. Die Druckregler 17 und 18 weisen noch einen weiteren nicht dargestellten Ablauf auf, der in ebenfalls nicht dargestellter Weise zur ölwanne 12 führt. Der dem Anschluß 20 des Ventils 22 zugeführte Hydraulikdruck beaufschlagt eine Kolbenfläche eines Regelschiebers 32 des Ventils und ist bestrebt, diesen in der Darstellung der Figur 1 nach links in C)ffnungsrichtung zu schieben, in der eine Verbindung zwischen den Anschlüssen 19 und 23 besteht. Der dem Steuereingang 24 zugeführte Hydraulikdruck beaufschlagt den Schieber 32 in entgegengesetzter Richtung. Beim Ubersetzungssteuerventil 27 ist eine Feder 33 bestrebt, den Schieber 34 in seine linke Stellung zu schieben, in der eine Verbindung zwischen dem mit der Druckseite der Pumpe 11 in Verbindung stehenden Zulauf 28 und dem Anschlußstutzen 25 der ersten Keilriemenscheibe 2 besteht, und der dem Anschluß 30 zugeführte Hydraulikdruck ist bestrebt, den Schieber 34 in seine rechte Stellung zu schieben, in der der Hydraulikanschluß 25 mit der Saugseite der Pumpe 11 verbunden ist.
• Es ist ein elektronisches Steuergerät 40 vorgesehen, das über getrennte Ausgangsleitungen 41 und 42 mit den elektrischen Steuereingängen der Druckregler 17 und 18 verbunden ist. Dem Steuergerät 40 wird ein von einem Drehzahlgeber 44 geliefertes Drehzahlsignal für die zweite Keilriemenscheibe 4 zugeführt, außerdem in der angedeuteten Weise Eingangssignale fur die Stellung eines nicht dargestellten Wählhebels für die Getriebefunktionen, ein Lastsignal, das von der Drosselklappenstellung oder in geeigneter anderer Weise, beispielsweise vom Unterdruck in der Ansaugleitung eines Vergasers abgeleitet werden kann, und schließlich ein Motordrehzahlsignal. Aus diesen Eingangssignalen ermittelt das Steuergerät 40 unter Berücksichtigung der Kennlinie für minimalen Verbrauch der verwendeten Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit vom Jeweiligen Fahrzustand das zu wählende llbersetzungsverhältnis des Keilriemengetriebes 1 und steuert entsprechend die Druckregler 17 und 18 an.
• Durch Drehzahlvergleich kann festgestellt werden, ob und wieviel das tatsächliche Ubersetzungsverhältnis noch vom einzustellenden Ubersetzungsverhältnis abweicht. Das vom Steuergerät 40 dem Druckregler 17 zugeführte Signal ist übersetzungs- und motordrehzahlabhängg, das dem Druckregler 18 zugeführte Signal ist last- und motordrehzahlabhängig.
• Werden die analog und kontinuit lich wirkenden Druckregler 17 und 18 durch digital arbeitende Magnetventile ersetzt, so wird zum Einstellen des gewünschten Drucks, also zur Druckregelungsein Druckgeber 43 benötigt, der den Druck in der zweiten Keilriemenscheibe 4 erfaßt und in Figur 1 strichpunktiert eingezeichnet ist. Das Steuergerät 40 ist bei dieser abweichenden Ausführungsform so ausgebildet, daß es impulsförmige Signale zum Ansteuern der Magnetventile abgibt. Die Magnetventile sind bei dieser zweiten Ausführungsform als 3/2-Ventile ausgebildet, jedes derartige Ventil weist also drei Anschlüsse und zwei Schaltstellungen auf, wobei in der einen Schaltstellung der Hydraulikeingang des Ventils mit dem in Figur 1 eingezeichneten Ausgang verbunden ist und in der zweiten Schaltstellung der Eingang des Ventils mit dem nicht dargestellten zur ölwanne führenden Ausgang verbunden ist, und der in Figur 1 eingezeichnete Ausgang gesperrt ist.
• Gemäß Figur 2 weist das Steuergerät 40 gemäß der Ausführungsforin nach Figur 1 mit Druckreglern eine Einrichtung 59 zur Signalaufbereitung auf, der Signale für die Abtriebsdrehzahl der zweiten Keilriemenscheibe 4, für die Motordrehzahl, die Last und die Stellung eines Wählhebels des Getriebes (beispielsweise für die Wählstellungen Rückwärtsgang, Leerlauf, Langsamfahrt, Schnellfahrt) zugeführt sind und die diese Signale auf die für die Weiterverarbeitung erforderliche Form bringt. Die Signale werden dann einem Mikroprozessor 60 zugeführt, der mit einer Spannungsquelle und mit einem Taktgeber 61 in Verbindung steht. Die für den hydraulischen Ansteuerdruck der Ventile 22 und 27 charakteristischen Ausgangssignale des Miksroprozessors 60 werden Endstufen 62 bzw. 63 zugeführt, von wo aus sie verstärkt zu den Druckreglern 17 bzw. 18 gelangen.
• Der Mikroprozessor 60, der die Funktion eines Ubersetzungsverhältnisrechners hat, führt gemäß Figur 3 eine Berechnung des Ist-Zustands (Betriebszustand des Motors und des Getriebes) durch und ermittelt anhand einer in einem Speicher 65 gespeicherten Verbrauchskennlinie der Verbrennungskraftmaschine das optimale Ubersetzungsverhältnis. Das tatsächliche Ubersetzungsverhältnis und das optimale Ubersetzungsverhältnis werden in einer Vergleichseinrichtung 66 verglichen, deren Ausgangssignal einer weiteren Vergleichseinrichtung 67 zugeführt ist, deren anderem Eingang weitere Signale zugeführt sind, die für Grenzwerte charakteristisch sind, die nicht überschritten werden sollen; diese Grenzwerte werden von einer Einheit 68 ermittelt, die maximale und minimale Drehzahlen als Funktion von Eingangsgrößen vorgibt, außerdem die Verstellung des Getriebes in Abhängigkeit von der Stellung des Wählschalters und des Kickdown-Schalters gegebenenfalls begrenzt. Das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung 67 entspricht dem Soll-Wert des Ubersetzungsverhältnisses, und aus diesem Soll-Wert werden in einem Druckrechner 69 die für die Ansteuerung der Druckregler 17 und 18 erfordedichen Signale ermittelt.
• Bei der beschriebenen Anordnung ist die Pumpe 11 ständig in Betrieb, um den erforde-lichen Druck in den verschiedenen Teilen der Anordnung aufrechtzuerhalten.

Claims (6)

1. Ansprüche 3 Steuervorrichtung für ein stufenloses Getriebe, insbesondere Keilriemengetriebe oder Kettengetriebe, eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine, wobei das Ubersetzungsverhältnis des Getriebes in Abhängigkeit von last- und drehzahlabhängigen Steuergrößen veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergrößen von einem elektronischen Steuergerät (40) erzeugte Signale sind, die als elektrische Signale oder als Drücke eines Druckmittels Stellgliedern mit stänaigem Durchfluß (22, 27) des Getriebes (1) zugeführt sind.
2. 2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 für ein stufenloses Getriebe, dessen eine in ihrem wirksamen Durchmesser durch ein Druckmittel verstellbare Scheibe mit einem Ubersetzungssteuerventil in Verbindung steht, und dessen andere durch ein Druckmittel in ihrem wirksamen Durchmesser verstellbare Scheibe mit einem Hauptdruckregelventil in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (40) zum Erzeugen eines übersetzungs-und drehzahlabhangigen Signals, das dem Hauptsteuerventil (22) zugeführt ist, und eines last- und übersetzungsabhängigen Signals, das dem Ubersetzungsteuerventil (27) zugeführt ist, ausgebildet ist.
3. 3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen eines stetig veränderlichen Drucks des Druckmittels ein Druckregler (17, 18) mit dem Steuergerät (40) verbunden ist.
4. 4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen eines veränderlichen Drucks des Druckmittels ein impulsgesteuertes Ventil vorgesehen ist.
5. 5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckgeber (43) zum Ermitteln des Drucks des Druckmittels an einer geei"leten Stelle vorgesehen und mit dem Steuergerät verbunden ist.
6. 6. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät einen Kennlinienspeicher (65) für die optimale Verbrauchskennlinie der verwendeten Verbrennungskraftmaschine enthält und derart ausgebildet ist, daß es das Ubersetzungsverhältnis im Sinne einer Minimierung des Treibstoffverbrauchs steuert.