DE19748254B4

DE19748254B4 - Stufenloses Automatikgetriebe (CVT-Getriebe) mit einem Momentensensor

Info

Publication number: DE19748254B4
Application number: DE1997148254
Authority: DE
Inventors: Reinhard Kappel; Thomas Pape; Michael John
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2017-11-01
Also published as: DE19748254A1

Abstract

Stufenloses Automatikgetriebe (CVT-Getriebe) mit einem Momentsensor, dem ein erster und zweiter Sensordruckraum (36, 44) zugeordnet ist, wobei der erste Sensordruckraum (36) mit einem Anpreßdruckraum (34) von Scheibensätzen (22) des CVT-Getriebes verbunden ist, um die ein Umschlingungsmittel läuft, wobei der erste Sensordruckraum (36) einen Abfluß (40) für ein Druckmedium aufweist, welcher von einer Steuerkante (45) eines Kolbens (43) einer beweglichen Kurvenscheibe des Momentensensors wahlweise geöffnet und geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Sensordruckraum (44) und der Abfluß (40) des ersten Sensordruckraumes (36) separat mit einer Regeleinheit (26) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein stufenloses Automatikgetriebe (CVT-Getriebe) mit einem Momentensensor, dem ein erster und zweiter Sensordruckraum zugeordnet ist, wobei der erste Sensordruckraum mit einem Anpreßdruckraum von Scheibensätzen des CVT-Getriebes verbunden ist, um die ein Umschlingungsmittel wie ein Schubgliederband oder eine Umschlingungskette läuft, wobei der erste Sensordruckraum einen Abfluß für ein Druckmedium aufweist, welcher von einer Steuerkante eines Kolbens einer beweglichen Kurvenscheibe des Momentensensors wahlweise geöffnet und geschlossen wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 42 01 692 A1 ist ein stufenloses Kegelscheibenumschlingungsgetriebe bekannt, bei dem die Anpreßkraft der Kolben-/Zylindereinheiten mit einem Drehmomentenfühler geregelt wird. Mit dem Abfluß des Drehmomentenfühlers ist eine Regeleinheit verbunden, die den erforderlichen Leitungsdruck für die Regelung einer Kupplung sicherstellt.
Aus der DE 42 34 294 A1 ist ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe bekannt, wobei der Sensordruckraum direkt mit dem Anpreßdruckraum verbunden ist und eine Steuerkante aufweist, die einen Abfluß aus dem Sensordruckraum wahlweise öffnet oder schließt. Auf diese Weise wird mit dem Druck im Sensordruckraum gleichzeitig ein vom Drehmoment abhängiger Druck im Anpreßdruckraum eingestellt. Hierbei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß zur Drehmomentübertragung z. B. durch eine Kette bei langen Übersetzungen ein zu hoher Anpreßdruck im Anpreßdruckraum für den antriebsseitigen Scheibensatz herrscht und sich so unerwünschte Verlustleistungen durch Reibung ergeben.
Als Verbesserung wurde daher in der DE 195 44 644 A1 vorgeschlagen einen zweigeteilten Sensordruckraum vorzusehen, wobei ein zweiter Sensordruckraum wahlweise in Abhängigkeit von der Stellung der beweglichen Scheibe des antriebsseitigen Scheibensatzes mit dem Abfluß verbindbar ist. Durch diese Vergrößerung einer Kolbenfläche, die aus dem Druck in den Sensordruckräumen eine notwendige Anpreßkraft im Momentensensor zur Drehmomentübertragung erzeugt, kann bei gleichbleibender Anpreßkraft im Momentensensor der Druck im ersten Sensordruckraum vermindert werden, wodurch sich auch der Druck im mit dem ersten Sensordruckraum verbundenen Anpreßdruckraum der Scheibensätze verringert. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß nur zwei verschiedene Druckeinstellungen möglich sind, nämlich entweder hoher Anpreßdruck an den Scheibensätzen des CVT-Getriebes bei abgetrenntem zweiten Sensordruckraum oder niedriger Anpreßdruck an den Scheibensätzen des CVT-Getriebes bei mit dem Abfluß verbundenem zweiten Sensordruckraum. Diese Verringerung des Anpreßdruckes ist jedoch viel zu grob und ungenau. Für eine ausreichende Sicherung vor unerwünschtem Durchrutschen der Kette muß der niedrigere Anpreßdruck immer noch wesentlich höher sein, als der tatsächlich notwendige Anpreßdruck.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes stufenloses Automatikgetriebe (CVT-Getriebe) mit einem Momentensensor der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die obengenannten Nachteile überwunden werden und in Abhängigkeit vom momentanen Betriebszustand ein optimaler Anpreßdruck für die Scheibensätze des CVT-Getriebes einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein verbessertes stufenloses Automatikgetriebe (CVT-Getriebe) mit einem Momentensensor der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß der zweite Sensordruckraum und der Abfluß des ersten Sensordruckraumes separat mit einer Regeleinheit verbunden sind.
Dies hat den Vorteil, daß auf diese Weise eine stufenlose Regelung des Anpreßdruckes im Anpreßdruckraum der Scheibensätze durch Regelung eines Aufstaudruckes im Abfluß und eines Druckes im zweiten Sensordruckraum durch die Regelung erzielt wird, wobei für jeden Betriebszustand des CVT-Getriebes ein optimaler Anpreßdruck im Anpreßdruckraum einstellbar ist, d.h. ein Anpreßdruck, der gerade noch ein Durchrutschen des Umschlingungsmittels verhindert aber nicht überdimensioniert ist, so daß keine unerwünschten Reibungsverluste durch zu großen Anpreßdruck entstehen. Ferner sind durch die separate Verbindung von erstem und zweitem Sensordruckraum die jeweiligen Drücke individuell an eine momentane Betriebssituation anpaßbar, so daß sich eine besonders feine und betriebsoptimierte Anpassung des Anpreßdruckes ergibt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Regeleinheit eine elektrohydraulische Steuer- und Regeleinheit, welche insbesondere elektrisch betätigte Steuerventile umfaßt.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in
1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen CVT-Getriebes und
2 eine Kennlinie eines herkömmlichen Momentensensors und eines Momentensensors eines erfindungsgemäßen CVT-Getriebes.
Die in 1 schematisch dargestellte bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen CVT-Getriebes umfaßt einen Antrieb 10, dessen Antriebsdrehmoment über eine Kupplung 12 auf einen Momentensensor weitergeleitet wird. Der Momentensensor umfaßt eine erste axial bewegliche Kurvenscheibe und eine zweite feste Kurvenscheibe 18, welche mit einer festen Scheibe 20 eines antriebsseitigen Scheibensatzes 22 über eine Welle 24 verbunden ist. Durch eine entsprechende Verzahnung zwischen der Kupplung 12 und der Kurvenscheibe wird eine entsprechende axiale Beweglichkeit der Kurvenscheibe sichergestellt. Ferner ist eine bezüglich der festen Scheibe 20 axial verstellbare Scheibe 21 vorgesehen. Über den antriebsseitigen Scheibensatzes 22 und einen nicht dargestellten abtriebsseitigen Scheibensatz läuft eine Umschlingungskette in bei CVT-Getrieben bekannter Weise.
Eine Regeleinheit 26 stellt über eine Druckleitung 28 einen Stelldruck in einem Einstelldruckraum 30 ein und verändert dadurch in bekannter Weise die Lage der Umschlingungskette zwischen den Scheiben 20, 21 und damit ein Übersetzungsverhältnis, mit dem das Antriebsdrehmoment vom CVT-Getriebe weitergeleitet wird. Um bei großen zu übertragenden Drehmomenten und insbesondere bei hohen Übersetzungsverhältnissen von beispielsweise 2,4 ein Durchrutschen des Umschlingungsmittels zu verhindern stellt die Regeleinheit 26 ferner über eine Druckleitung 32 einen Anpreßdruck in einem Anpreßdruckraum 34 ein. Dieser Druck wirkt gleichermaßen auf die jeweils bewegliche Scheibe 21 des antriebsseitigen Scheibensatzes 22 und des abtriebsseitigen Scheibensatzes, wodurch ein Anpreßdruck dem Umschlingungsmittel an den Scheiben entsprechend erhöht wird, ohne dabei die radiale Position des Umschlingungsmittels an den Scheibensätzen 22 zu verändern.
Eine Anpreßkraft der axial beweglichen Kurvenscheibe des Momentensensors wird über einen erste Sensordruckraum 36 hergestellt. Dieser erste Sensordruckraum 36 ist über eine Druckleitung 38 mit dem Anpreßdruckraum 34 verbunden, so daß in beiden Druckräumen 34 und 36 immer der gleiche Druck herrscht. Der erste Sensordruckraum 36 umfaßt ferner einen Abfluß 40, welcher über eine Druckleitung 42 mit der Regeleinheit 26 verbunden ist. Ein mit der axial beweglichen Kurvenscheibe verbundener erster Kolben 43 umfaßt eine Regelkante 45, welche den Abfluß 40 je nach Stellung der Kurvenscheibe wahlweise verschließt.
Am Momentensensor ist ferner ein zweiter Sensordruckraum 44 angeordnet, welcher über eine Druckleitung 46 mit der Regeleinrichtung 26 verbunden ist. In dem zweiten Sensordruckraum 44 wirkt der Druck über einen zweiten Kolben 48 auf die axial bewegliche Kurvenscheibe.
Durch entsprechende Ventilregelung in der Regeleinheit 26 liegt die Abflußleitung 42 sowie die Druckleitung 46 und damit der zweite Sensordruckraum 44 individuell auf null Druck oder einem wesentlich niedrigeren Druckniveau unterhalb des Anpreßdruckes. Dadurch wirkt im wesentlichen nur die Fläche des Kolbens 45 zur Erzeugen einer Anpreßkraft für die Kurvenscheibe. Bei abnehmendem Übersetzungsverhältnis regelt die Regeleinheit 26 beispielsweise mittels eines Ventils einen Druck in der Druckleitung 46 derart, daß der Druck in dem zweiten Sensordruckraum 44 ansteigt. Da nunmehr die wirksame Fläche für die Anpreßkrafterzeugung für die axial bewegliche Kurvenscheibe durch die Fläche des zweiten Kolbens 48 vergrößert ist, kann der Druck im ersten Sensordruckraum 36 verringert werden, wodurch sich auch der Anpreßdruck im Anpreßdruckraum 34 verringert. Mit anderen Worten wird der Druck in der Druckleitung 32 von der Regeleinheit 26 verringert. Bei gleichbleibender Anpreßkraft am Momentensensor kann somit der Anpreßdruck bei niedrigeren Übersetzungsverhältnissen verringert werden, wo entsprechend niedrigere Anpreßdrücke ausreichen um ein Durchrutschen des Umschlingungsmittels zu verhindern. Dies kann durch entsprechende Regelung des Druckes in der Leitung 46 und somit in dem zweiten Sensordruckraum 44 stufenlos über einen vorbestimmten Bereich erfolgen. Ferner erfolgt die Druckeinstellung im ersten und zweiten Sensordruckraum 36 und 44 unabhängig voneinander. Geometrische Anpassungen über die Kolben 43 und 48 und den Momentensensor an starr vorgegebene Druckniveaus können somit entfallen und eine Anpassung erfolgt über die individuelle Regelung der Drücke in den Sensordruckräumen 36 und 44.
2 veranschaulicht graphisch Kennlinien von Momentensensoren. Auf der horizontalen Achse ist ein Übersetzungsverhältnis und auf der vertikalen Achse ein für das entsprechende Übersetzungsverhältnis im Anpreßdruckraum 34 und damit im ersten Sensordruckraum 36 eingeregelter Anpreßdruck aufgetragen. Die Kennlinie 50 zeigt die stufenlose Verstellung des Anpreßdruckes mit sich veränderndem Übersetzungsverhältnis. Bei herkömmlichen System, wie beispielsweise den oben einleitend beschriebenen, ergibt sich dagegen gemäß der gestrichelt gezeichneten Kennlinie 52 nur eine grobe stufige Einstellmöglichkeit ohne Regelung.

10: Antrieb
12: Kupplung
18: zweite feste Kurvenscheibe
20: feste Scheibe
21: axial verstellbare Scheibe
22: antriebsseitiger Scheibensatz
24: Welle
26: Regeleinheit
28: Druckleitung
30: Einstelldruckraum
32: Druckleitung
34: Anpreßdruckraum
36: erster Sensordruckraum
38: Druckleitung
40: Abfluß
42: Druckleitung
43: erster Kolben
44: zweiter Sensordruckraum
45: Regelkante
46: Druckleitung
48: zweiter Kolben
50: Kennlinie
52: Kennlinie

Claims

Stufenloses Automatikgetriebe (CVT-Getriebe) mit einem Momentsensor, dem ein erster und zweiter Sensordruckraum (36, 44) zugeordnet ist, wobei der erste Sensordruckraum (36) mit einem Anpreßdruckraum (34) von Scheibensätzen (22) des CVT-Getriebes verbunden ist, um die ein Umschlingungsmittel läuft, wobei der erste Sensordruckraum (36) einen Abfluß (40) für ein Druckmedium aufweist, welcher von einer Steuerkante (45) eines Kolbens (43) einer beweglichen Kurvenscheibe des Momentensensors wahlweise geöffnet und geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Sensordruckraum (44) und der Abfluß (40) des ersten Sensordruckraumes (36) separat mit einer Regeleinheit (26) verbunden sind.
Automatikgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit (26) eine elektrohydraulische Steuer- und Regeleinheit ist.
Automatikgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit (26) elektrisch betätigte Steuerventile umfaßt.