NL1041280B1 - Regelstelsel voor een continu variabele transmissie. - Google Patents

Abstract

Regelstelsel voor een Continu Variabele Transmissie met twee elk in loopstraal instelbare kegelschijfparen waarbij van elk paar een schijf is gekoppeld met een hydraulische actuator en van elke actuator de ingangspoort is verbonden met hydraulische actuatorinstelmiddellen gevoed vanuit de uitgangspoort van een hydraulische verdringerpomp verbonden met een voorraad hydraulisch medium en gekoppeld met een elektromotor die wordt aangestuurd door een regeling welke de snelheid van de elektromotor bestuurt met een eerste stuursignaal dat wordt opgewekt als functie van de momentane overzetverhouding der transmissie enerzijds en van de gewenste snelheid van wijzigen van deze overzetverhouding anderzijds, en wel zodanig dat de snelheid van deze motor toeneemt bij een toename van de overzetverhouding van de transmissie enerzijds en bij een toename van de snelheid van wijzigen van de overzetverhouding anderzijds terwijl de uitgangspoort van de verdringerpomp is verbonden met de ingang van een elektronisch instelbare overstroomklep waarvan het instelpunt wordt bepaald door een tweede stuursignaal en wel als functie van de momentaan ingestelde overzetverhouding enerzijds en grootte van het momentaan door de transmissie doorgeleide koppel anderzijds een en ander zodanig dat de grootte van de daardoor afgeregelde hydraulische druk toeneemt bij een toename van de overzetverhouding enerzijds en bij een toename van het door de transmissie doorgeleide koppel anderzijds.

Description

Titel: Regelstelsel voor een continu variabele transmissie

De uitvinding heeft betrekking op een regelstelsel volgens de aanhef van conclusie 1 zoals bekend uit US 6 243 638.

Het aansturen van de verdringerpomp van het stelsel kan onder bepaalde bedrijfsomstandigheden gepaard gaan met storende bijverschijnselen. Wanneer de transmissie verkeert in een toestand waarin de overzetverhouding vrijwel ongewijzigd blijft behoeft deze pomp slechts lage interne lekverliezen te compenseren en dus ook vrijwel geen opbrengst te leveren zodat deze pomp en de deze aandrijvende elektromotor regelmatig zullen stilstaan. Het bereiken van een gevoelige regeling rond dit nulpunt wordt echter tegengewerkt door het optreden van het algemeen bekende “stick-slip”-effect dat wordt veroorzaakt door het feit dat de in een constructie met twee met elkaar in contact zijnde en ten opzichte van elkaar beweegbare delen de dynamische wrijvingscoëfficiënt tussen deze delen altijd lager is dan de statische wrijvingscoëfficiënt.

De uitvinding beoogt deze bezwaren te ondervangen. Volgens de uitvinding wordt dit bereikt met de maatregelen zoals beschreven in het kenmerk der hoofd conclusie.

Met deze maatregelen wordt bereikt dat de verdringerpomp altijd, dus ook in een quasi-stationaire toestand van de transmissie een bepaald minimum toerental moet hebben waardoor het “stick-slip”-effect niet meer kan optreden. Daar de in de regeling van de systeemdruk betrokken overstroomklep zeer snel kan reageren zal deze regeling een zeer snelle responsie vertonen.

Bij voorkeur worden de maatregelen volgens de uitvinding toegepast in combinatie met de maatregel volgens conclusie 2.

Opgemerkt wordt dat US 2004/0254047 een regeistelsel voor een continu variabele transmissie beschrijft waarbij de uitgang van de mediumopvoerpomp daarvan is verbonden met een veerbelaste overstroomklep .De uitvindingsgedachte is aan deze publicatie niet te ontlenen.

Voorts wordt nog gewezen op EP 1 105 664 en het daarmee overeenkomend US 6 739 994 .beiden ten name van Aanvraagster.

De uitvinding zal aan de hand van de tekening nader worden toegelicht.

Daarin toont:

Fig. 1 schematisch een uitvoeringsvorm van een CVT samenwerkend met een regeistelsel overeenkomstig de uitvinding.

Fig. 1 toont een combinatie van een continu variabele transmissie 1, en een bijbehorend regelstelsel 2. De continu variabele transmissie 1 omvat op op zich bekende wijze een eerste kegelschijfpaar 4, opgebouwd uit een met een as 5 (die de ingaande as van deze transmissie kan zijn) vast verbonden kegelschijf 6, en een ten opzichte van de as 5 door drukuitoefening in een eerste kamer 7 in axiale richting verplaatsbare kegelschijf 8. De kegelschijf 8 vormt tezamen met de kamer 7 het eerste instelorgaan van de CVT 1. Dit instelorgaan is via de aansluitpoort 15 verbonden met de naar het regelstelsel 2 lopende leiding 16.

De CVT 1 is voorts voorzien van een tweede kegelschijfpaar 9, dat gemonteerd is op een tweede as 10 (die de uitgaande as van de transmissie kan zijn) en is opgebouwd uit een met as 10 vast verbonden kegelschijf 11 en een door middel van drukuitoefening in een tweede kamer 12 ten opzichte van de as 10 in axiale richting verplaatsbare kegelschijf 13. De kegelschijf 13 vormt tezamen met de kamer 12 het tweede instelorgaan van de CVT 1. Dit instelorgaan is via de aansluitpoort 17 verbonden met de naar het regelstelsel 2 gaande leiding 18.

De kamers 7 en 12 zijn gevuld met een geschikt hydraulisch medium, bijvoorbeeld olie. Tussen de kegelschijven 6, 8 en 11, 13 is een eindloos transmissie-middel met trapeziumvormige doorsnede 14 opgenomen. Dit transmissiemiddel kan bestaan uit een flexibele band, riem of ketting.

Het beïnvloeden van de spanning in het transmissiemiddel 14 en de door de loopstralen van het transmissiemiddel 14 op de kegelschijfparen bepaalde transmissieverhouding van de CVT vindt plaats met behulp van het regelstelsel en wel door het uitoefenen van druk in de kamers 7 en 12, en het regelen van de oliestroom van en naar deze kamers. Tijdens het wijzigen van de transmissieverhouding in de ene richting bewegen beide kegelschijven 8 en 13 naar links, waarbij het volume van de kamer 7 toeneemt en het volume van kamer 12 afneemt en bij een wijziging van de transmissieverhouding in omgekeerde richting bewegen beide kegelschijven 8 en 13 naar rechts waarbij het volume in kamer 7 afneemt en in kamer 12 toeneemt. Het regelstelsel 2 bestuurt de CVT via de twee naar de kamers 7 en 12 gaande leidingen 16 en 18.

Het in figuur 1 weergegeven regelstelsel 2 bevat de via de leiding en 16 en 18 tussen de beide kamers 7 en 12 opgenomen hydraulische pomp 19 met aansluit-poorten 20 en 23. De pomp 19 wordt in twee richtingen aangedreven door de motor 21 die op op zich bekende wijze wordt aangestuurd vanuit een motorbesturing 30 op basis van de aan de omzetter 32 via de lijn 31 aangeboden toerensignaal. Deze pomp-motorcombinatie verschaft de mogelijkheid medium te verplaatsen van kamer 7 naar kamer 12 en omgekeerd. Hierbij zal het volume van de in de kamers aanwezige hoeveelheid hydraulisch medium wijzigen en zullen de met de kamers in verbinding staande kegelschijven 8 en 13 zich in axiale richting verplaatsen, als gevolg waarvan de positie van het transmissiemiddel ten opzichte van de kegelschijfparen 4 en 9 zal veranderen. Op deze wijze wordt de transmissieverhouding, gedefinieerd als de verhouding tussen de op de beide kegelschijfparen door het transmissie middel ingenomen loopstralen, traploos gevarieerd. E.e.a. is op zich bekend.

Bij het getoonde regelstelsel is de uitgangspoort 24 van een hydraulische pomp 25 via de leiding 13 verbonden met de leiding 18 en daarmee aangesloten op de poort 17 en staat de andere aansluitpoort 26 van de pomp 25 via de leiding 27 in verbinding met de hydraulisch medium bevattende voorraad ruimte 28. Onder omstandigheden waarin medium terug moet stromen naar de voorraad-ruimte fungeert de pomp-motorcombinatie als hydromotor en hindert het wijzigen van de transmissieverhouding niet. Wanneer de hoeveelheid medium die een der kamers 7 of 12 verlaat kleiner is dan de hoeveelheid medium die de andere kamer opneemt, fungeert de pomp-motorcombinatie 25 als pomp en vult het tekort aan. In dat geval stroomt medium via de leiding 27 vanuit de voorraadruimte 28 naar de leiding 18. De druk bij de aansluitpoort 24 van de pomp-motorcombinatie 25 is altijd hoger dan de druk bij de aansluitpoort 26, terwijl het medium in twee richtingen kan stromen (van de poort 26 naar de poort 24 of omgekeerd). De pomp-motorcombinatie 25 is van een type dat in twee kwadranten bestuurbaar is en beschikt bij voorkeur over een regelbare opbrengst. Bij een aldus uitgevoerde pomp-motorcombinatie is het mogelijk de druk aan de uitgangspoort 24 te besturen en aan te passen aan de tijdens bedrijf, afhankelijk van de momentaan aanwezige belasting en transmissieverhouding, minimaal benodigde waarde. Tijdens stationaire omstandigheden, dat wil zeggen bij constante transmissieverhouding, ontstaat daarbij het voordeel dat een opbrengst zover kan worden teruggebracht als noodzakelijk is tot het voor compensatie van eventueel in de CVT 1 en regelstelsel 2 optredende kleine lekverliezen benodigde volume. Onder die omstandigheden waarin de plunjerpomp-motorcombinatie 25 als hydromotor fungeert, kan deze energie leveren. Het regelstelsel 2 biedt in principe de mogelijkheid deze energie terug te winnen, waardoor het rendement van de CVT als geheel nog verder wordt verhoogd.

Tot hier komt het beschreven regelstelsel in overeen met dat wat bekend is uit de stand van de techniek .

Zoals in het bovenstaande beschreven kunnen er bedrijfsomstandigheden zijn waarin de tweede pomp 25 een slechts zeer klein debiet behoeft te leveren dat positief kan zijn - van poort 26 naar poort 24 - of negatief kan zijn - van poort 24 naar poort 26. In deze beide gevallen zal het "nulpunt", dus de situatie waarin de pomp in het geheel geen debiet behoeft te leveren, worden gepasseerd. Het is onder die omstandigheden dat het "stick-slip"-effect een exact bepaald bedrijf van de pomp kan verstoren. Dit resulteert erin dat in het bijzonder rond dit nulpunt de motor-pompcombinatie kortstondig stilstaat en vervolgens "doorschiet" naar een bedrijf waarin de opbrengst groter of kleiner is dan volgens de besturing gewenst is. Er is dus rond het nulpunt als het ware een ’’grijs” gebied waarin de samenhang tussen het op de pomp uitgeoefende aandrijvend koppel en de door de pomp geleverde druk niet eenduidig bepaald is.

De uitvinding ondervangt dit probleem door de volgende maatregelen: er is een proportioneel geregelde overstroomklep 34 waarmee de druk in de leiding 18, en daarmee in de kamer 12 bepaald wordt met behulp van een aan deze klep via de leiding 41 aangeboden elektrisch stuursignaal, afkomstig van de regelunit 43. Deze klep 34 is opgenomen in een leiding 38 die zich bevindt tussen de leiding 18 waarin de door de pomp 25 geleverde systeemdruk heerst en de voorraadruimte 28 en die dus in feite parallel staat aan de pomp 25. De nauwkeurigheid van de regeling van de systeemdruk kan (optioneel) nog worden verhoogd door de regelunit 43 te voorzien van een via de lijn 42 van een van drukopnemer 40 afkomstig terugkoppelsignaal. Tevens krijgt de omzetter 36 via lijn 44 een stuursignaal toegevoerd dat wordt uitgewerkt door de besturingseenheid 46 die twee besturingssignalen ontvangt en wel: aan de ingang 48 een signaal dat representatief is voor de op een bepaald moment gewenste overzetverhouding van de CVT-poelieschijven en aan de ingang 50 een signaal representatief voor het aan de ingaande as van de CVT 1 (hier de as 5) ingeleide koppel.

Voor een juiste werking van de overstroomklep 34 is het enerzijds noodzakelijk dat te allen tijde een minimale hoeveelheid hydraulisch medium door deze klep stroomt, maar anderzijds moet, teneinde de via deze klep gedissipeerde hoeveelheid energie zo laag mogelijk te houden, deze volumestroom niet te groot zijn. Hiertoe kan het toerental van de elektromotor 25b die de pomp 25 aandrijft, met behulp van de regelunit 56 in grootte en richting worden aangestuurd, ook tijdens dynamisch bedrijf van de CVT met snelle schakelacties. De nauwkeurigheid waarmee dit toerental wordt geregeld kan (optioneel) nog worden verhoogd door aan de regelunit 56 via de lijn 45 van een van een simpele encoder 25a afkomstig terugkoppelsignaal toe te voeren.

Met behulp van de besturingseenheid 52, en een omzettereenheid 54 wordt via de lijn 44 de motorbesturingseenheid 56 voor de elektromotor 25b die de pomp 25 aandrijft in snelheid en draairichting aangestuurd. Dit geschiedt op basis van twee stuurgrootheden, en wel: aan de ingang 58 van de besturing 52 in de vorm van een signaal dat de op een bepaald moment aanwezige overzetverhouding van de CVT representeert en aan de ingang 60 in de vorm van een signaal dat de gewenste veranderingssnelheid van de overzetverhouding van de CVT representeert.

De werking van de stuureenheid 52 die het toerental van de motor 25b bestuurt, is zodanig dat het toerental van deze motor 25b wordt verhoogd bij een toename van de overzetverhouding van de transmissie en ook bij een toename van de snelheid van wijzigen van de overzetverhouding.

De grootte van het in de transmissie ingeleide koppel kan worden bepaald door middel van een in de aandrijvende as opgenomen koppelsensor dan wel worden afgeleid uit de in de elektronische besturingseenheid van deze motor aanwezige grootheden.

Voor wat betreft de bepaling van de momentane overzetverhouding van de transmissie zijn er twee mogelijkheden: bepalen van de overzetverhouding uit de axiale stand van een van de poelieschijven 8 of 13 met behulp van een mechanische taster dan wel bepalen van de omwentelingssnelheid van de as 5 met behulp van een toerentalsensor en het bepalen van het toerental van de as 10 met een overeenkomstige toerentalsensor en het bepalen van de omzetverhouding uit de verhouding van deze twee grootheden. Deze beide maatregelen zijn op zich bekend.

Het bepalen van de snelheid van wijzigen van de momentane overzetverhouding kan geschieden door het eenvoudig differentiëren van de aldus bepaalde grootheden.

Het bepalen van de momentane toerentallen van de respectievelijke motoren 21 en 25b kan op eenvoudige wijze geschieden door middel van de op zich bekende, in de figuur niet getoonde, toerentalsensoren.

Het elektronisch verwerken van de verschillende verkregen signalen en het daaruit afleiden van de noodzakelijke stuurgrootheden met behulp waarvan de regeling volgens de uitvinding wordt gerealiseerd zal de gemiddelde vakman geen problemen opleveren.

Volgens de uitvinding wordt aldus de door de pomp 25 te leveren flow op elk moment juist iets groter gekozen dan onder de op dat moment heersende omstandigheden strikt genomen nodig zou zijn. Het overschot wordt door de elektronisch geregelde overstroom klep 34 afgelaten. Het komt dus niet meer voor dat de pomp 25 zich rond het punt van stilstand bevindt waardoor de problemen veroorzaakt door het stick-slip effect niet meer zullen optreden. Voorts is een voordeel dat een elektronisch geregelde overstroom klep een zeer kleine responsietijd heeft die met name veel kleiner is dan de responsiesnelheid van de volgens de stand der techniek toegepaste in koppel aangestuurde pomp-motorcombinatie, waarbij de responsietijd afhankelijk is van de rotatie-massatraagheden van de rotoren van elektromotor en pomp. Hiermee draaqt de uitvinding bij aan een verbeterde regelbaarheid van de CVT, met name onder dynamische omstandigheden tijdens snelle schakelacties.

Claims (2)

1. Regelstelsel voor een Continu Variabele Transmissie (CVT) met twee door een eindloos transmissiemiddel gekoppelde en elk in loopstraal instelbare kegelschijfparen waarbij van elk paar tenminste een schijf is gekoppeld met een hydraulische actuator die axiale schijfstand bepaalt en van elke actuator de ingangspoort is verbonden met hydraulische actuatorinstelmiddellen voor het aan deze actuator toevoeren resp. daaraan onttrekken van hydraulisch drukmedium dat aan deze instelmiddellen wordt toegevoerd vanuit de uitgangspoort van een eerste bestuurbare, hydraulische verdringerpomp waarvan de ingangspoort is verbonden met een voorraad hydraulisch medium en die is gekoppeld met een eerste elektromotor die wordt aangestuurd door een eerste regeling welke de snelheid van de eerste elektromotor bestuurt met een eerste stuursignaal dat wordt opgewekt als functie van de momentane overzetverhouding der transmissie enerzijds en van de gewenste snelheid van wijzigen van deze overzetverhouding anderzijds, en wel zodanig dat de snelheid van deze motor toeneemt bij een toename van de overzetverhouding van de transmissie enerzijds en bij een toename van de snelheid van wijzigen van de overzetverhouding anderzijds met het kenmerk dat de uitgangspoort van de verdringerpomp is verbonden met de ingang van een elektronisch instelbare overstroom klep waarvan het instelpunt wordt bepaald door een tweede stuursignaal dat wordt opgewekt als functie van de momentaan ingestelde overzetverhouding enerzijds en de grootte van het momentaan door de transmissie doorgeleide koppel anderzijds een en ander zodanig dat de grootte van de daardoor afgeregelde hydraulische druk toeneemt bij een toename van de overzetverhouding enerzijds en bij een toename van het door de transmissie doorgeleide koppel anderzijds.

2. Regelstelsel volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de hydraulische actuatorinstelmiddellen een tweede, hydraulische, in vier kwadranten bestuurbare verdringerpomp met twee poorten omvatten waarbij elke poort is verbonden met de ingangspoort van een van de schijfactuatoren, welke tweede pomp is gekoppeld aan een tweede elektromotor die wordt aangestuurd door een tweede, elektronische, in vier kwadranten werkende regeling en waarbij voorts van een van de schijfactuatoren de ingangspoort is verbonden met de uitgangspoort van de eerste verdringerpomp.