DE102006029244B4

DE102006029244B4 - Handschaltventil eines Hydrauliksteuersystems eines stufenlosen Getriebes

Info

Publication number: DE102006029244B4
Application number: DE200610029244
Authority: DE
Inventors: Kim Hyunsuk
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2013-03-28
Anticipated expiration: 2026-06-27
Also published as: US7604022B2; KR20070063206A; DE102006029244A1; KR100793868B1; JP5207266B2; JP2007162931A; CN1982756A; US20070131290A1; CN1982756B

Abstract

Handschaltventil eines Hydrauliksteuersystems eines stufenlosen Getriebes, aufweisend: einen Ventilkörper (48) mit einer Einlassöffnung (60), über welche Hydraulikdruck von einem Drucksteuerventil (20) zugeführt wird, und einer Rückwärtsbereichsöffnung (62) und einer Vorwärtsbereichsöffnung (64), die wahlweise den über die Einlassöffnung (60) zugeführten Hydraulikdruck einer Rückwärtsbremse (B) und einer Vorwärtskupplung (C) zuführen; und einen Ventilschieber (50) mit einer ersten Schulter (54) und einer zweiten Schulter (56), die voneinander entfernt an der einen Seite eines Verbindungsteils (52) angeordnet sind, das mit einem Wählhebel verbunden ist, um die Einlassöffnung (60) wahlweise mit der Rückwärtsbereichsöffnung (62) und der Vorwärtsbereichsöffnung (64) zu verbinden, und einer dritten Schulter (58), die eine Auslasshydraulikleitung (80) darin aufweist, um zusammen mit der zweiten Schulter (56) Getriebefluid über die Vorwärtsbereichsöffnung (64) auszulassen, wobei die Längen (L, L') der ersten Schulter (54) und der zweiten Schulter (56) jeweils länger als die Breiten von Umfangsnuten (66, 68) sind, welche die jeweilige...

Description

Für die Anmeldung wird die Priorität der am 14. Dezember 2005 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2005-0123199 beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
Die Erfindung betrifft ein Handschaltventil, das in einem Hydrauliksteuersystem eines stufenlosen Getriebes eines Fahrzeuges angewendet wird, und insbesondere ein Handschaltventil eines Hydrauliksteuersystems eines stufenlosen Getriebes zur Minimierung des Schaltstoßes durch Steuerung des Freigabedrucks beim Schalten von D → N und R → N.
Ein Getriebe eines Fahrzeuges hat die Funktion der Abgabe eines Motordrehmoments an ein Antriebsrad, und ein solches Getriebe kann in ein Handschaltgetriebe, bei welchem der Fahrer einen gewünschten Schaltgang durch seine eigene Absicht auswählt, ein Automatikgetriebe, bei welchem das Gangschalten automatisch in Abhängigkeit von Fahrzuständen des Fahrzeuges durchgeführt wird, und ein stufenloses Getriebe eingeteilt werden, bei welchem ein stufenloses Schalten zwischen Schaltgängen durchgeführt wird.
Das oben genannte Getriebe gemäß der Erfindung betrifft ein stufenloses Getriebe mit großen Vorteilen bezüglich des Kraftstoffverbrauchs, der Energieabgabeleistung und des Gewichts durch Bewältigen von Nachteilen eines Automatikgetriebes unter Verwendung von Hydraulikdruck, und ein stufenloses Getriebe, das ein Verfahren zum Variieren der Durchmesser von Riemenscheiben anwendet, die an einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle montiert sind.
Bei einem solchen stufenlosen Getriebe werden Primär- und Sekundärriemenscheiben durch eine feststehende Riemenscheibe und eine bewegliche Riemenscheibe gebildet, und die bewegliche Riemenscheibe schafft eine Druckkraft an einer Seitenfläche eines Metallriemens in einem Maße, das zum Erzeugen eines Drehmoments durch Hydraulikdruck in einer Hydraulikdruckkammer geeignet ist, die in einem hinteren Abschnitt der beweglichen Riemenscheibe ausgebildet ist, so dass ein stufenloses Schalten durch eine Änderung der Durchmesser der Riemenscheiben durchgeführt wird.
Außerdem wird bei einem stufenlosen Getriebe im Allgemeinen ein Planetengetriebesatz als Vorwärts- und Rückwärtsdrehmittel verwendet, und drei Betätigungselemente des Planetengetriebesatzes sind mit einer Vorwärtskupplung und einer Rückwärtskupplung derart verbunden, dass zwei von den drei Betätigungselementen immer als ein Antriebselement und ein Abtriebselement wirken und das andere Betätigungselement wahlweise als ein Antriebselement oder ein feststehendes Element wirkt.
Bei einem Hydrauliksteuersystem zur Versorgung der Vorwärtskupplung und der Rückwärtskupplung, wie in 5 gezeigt, wird, wenn der Leitungsdruck, der durch ein Regelventil auf einen bestimmten Druck gesteuert wird, in eine Einlassöffnung 102 eines Drucksteuerventils 100 strömt, das Drucksteuerventil 100 durch ein Solenoidventil 104 gesteuert, um den Hydraulikdruck zu steuern, und der gesteuerte Hydraulikdruck wird einem Handschaltventil 106 zugeführt.
Dann arbeitet das Handschaltventil 106 in Reaktion auf einen Wählhebel, der in einem Fahrgastraum vorgesehen ist, und der über die Einlassöffnung 102 zugeführte Hydraulikdruck wird wahlweise der Vorwärtskupplung C oder der Rückwärtsbremse B zugeführt.
Außerdem wird der Hydraulikdruck, welcher der Vorwärtskupplung C oder der Rückwärtsbremse B in Vorwärtsfahrbereichen oder einem Rückwärtsbereich zugeführt wird, über das Handschaltventil 106 ausgelassen, wenn das Handschaltventil 106 in einen Neutral N-Bereich geschaltet wird.
Im Einzelnen weist ein Ventilkörper des Handschaltventils 106 eine Einlassöffnung 110, über welche Hydraulikdruck von dem Drucksteuerventil 100 zugeführt wird, eine Vorwärtsbereichsöffnung 112, die den über die Einlassöffnung 110 zugeführten Hydraulikdruck der Vorwärtskupplung C zuführt, eine Rückwärtsbereichsöffnung 114, die den über die Einlassöffnung 110 zugeführten Hydraulikdruck der Rückwärtsbremse B zuführt, und zwei Auslassöffnungen EX auf.
Ein Ventilschieber, der in dem Ventilkörper installiert ist, weist ein Verbindungsteil 116, das mit einem Wählhebel verbunden ist, eine erste Schulter 118, die an einem dem Verbindungsteil 116 entgegengesetzten Ende des Ventilschiebers ausgebildet ist, eine zweite Schulter 120, die zusammen mit der ersten Schulter 118 die Einlassöffnung 110 wahlweise mit der Vorwärtsbereichsöffnung 112 oder der Rückwärtsbereichsöffnung 114 verbindet, und eine dritte Schulter 122 auf, die zusammen mit der zweiten Schulter 120 im Neutral N-Bereich die Rückwärtsbereichsöffnung 114 mit der einen Auslassöffnung EX verbindet.
Bei dem oben genannten Handschaltventil, das in einem Hydrauliksteuersystem eines stufenlosen Getriebes angewendet wird, ist, da der Betriebsdruck, welcher der Vorwärtskupplung und der Rückwärtsbremse zugeführt wird, nur über eine in dem Handschaltventil ausgebildete Auslassöffnung ausgelassen wird, eine wirksame Steuerung des Auslasshydraulikdrucks unmöglich.
Jedoch ändert sich die Viskosität des den Hydraulikdruck bildenden Getriebefluids in Abhängigkeit von seiner Temperatur, die Auslasszeit wird bei Raumtemperatur kürzer, und die Auslasszeit wird bei einer niedrigeren Temperatur wegen einer Erhöhung der Viskosität des Getriebefluids länger. Dementsprechend ist die Auslasssteuerung in Reaktion auf den Temperaturzustand unmöglich, so dass ein Problem darin besteht, dass ein Schaltstoß beim Schalten von D → N und R → N auftritt.
Die EP 117 264 A1 offenbart ein Handschaltventil eines Hydrauliksteuersystems eines stufenlosen Getriebes, aufweisend einen Ventilkörper mit einer Einlassöffnung, einer Rückwärtsbereichsöffnung und einer Vorwärtsbereichsöffnung, und einen Ventilschieber mit einer ersten und einer zweiten Schulter.
Die DE 101 41 248 A1 beschreibt ein Handschaltventil eines Hydrauliksteuersystems eines Automatikgetriebes, aufweisend einen Ventilkörper mit einer Einlassöffnung, einer Rückwärtsbereichsöffnung und einer Vorwärtsbereichsöffnung, und einen Ventilschieber mit einer ersten, einer zweiten und einer dritten Schulter.
Die US 4 245 816 A offenbart ein Handschaltventil, aufweisend einen Ventilkörper mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung, und einen Ventilschieber mit einer ersten und einer zweiten Schulter, wobei Schlitze am Außenumfang der ersten und der zweiten Schulter ausgebildet sind.
Mit der Erfindung wird ein Handschaltventil eines Hydrauliksteuersystems eines stufenlosen Getriebes geschaffen, bei dem die Schaltstöße während des Schaltens von D → N und R → N durch Steuerung der Auslasszeit in Abhängigkeit von dem Temperaturzustand des Getriebefluids minimiert werden.
Dies wird gemäß der Erfindung durch ein Handschaltventil nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 einen Hydraulikschaltplan eines Hydrauliksteuersystems, in welchem ein Handschaltventil gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung angewendet wird;
2 eine perspektivische Ansicht eines Ventilschiebers eines Handschaltventils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
3 ein Schema eines Handschaltventils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
4 ein Diagramm, aus dem die Wirkungen der Erfindung ersichtlich sind; und
5 einen Abschnitt eines herkömmlichen Hydrauliksteuersystems eines stufenlosen Getriebes.
Mit Bezug auf die Zeichnung wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, ist ein Hydrauliksteuersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zum Betreiben eines stufenlosen. Riemengetriebes derart konfiguriert, dass ein dreistufiger Ausgleich von Hydraulikdruck, der von einer Hydraulikpumpe 2 erzeugt wird, von einem Leitungsregelventil 4, einem zweiten Regelventil 6 und einem Drehmomentwandlerzuführventil 8 durchgeführt wird.
Das heißt, der Hydraulikdruck, der zuerst von dem Leitungsregelventil 4 geregelt wird, wird direkt einer Sekundärriemenscheibe 10 zugeführt, und gleichzeitig über ein Solenoidsteuerventil 12 einem ersten Solenoidventil S1 und einem zweiten Solenoidventil S2 und über ein Übersetzungsverhältnissteuerventil 14 einer Primärriemenscheibe 16 als deren Betriebsdruck und einem Sicherheitsventil 18 als dessen Steuerdruck zugeführt. Dementsprechend wird eine Steuerbarkeit einer Riemenscheibenvorrichtung erreicht, und der Antrieb eines Fahrzeuges ist möglich.
Außerdem wird ein Steuerdruck des ersten Solenoidventils S1 dem Übersetzungsverhältnissteuerventil 14 als dessen Steuerdruck zugeführt, und ein Steuerdruck des zweiten Solenoidventils S2 wird dem Leitungsregelventil 4 und dem zweiten Regelventil 6 als deren Steuerdrücke zugeführt.
Außerdem wird ein Teil des Hydraulikdrucks des Leitungsregelventils 4 dem zweiten Regelventil 6 zugeführt und wird dann noch einmal geregelt. Der geregelte Hydraulikdruck wird einem Drucksteuerventil 20, einem Dämpferkupplungssteuerventil 22 als ein Drehmomentwandlerzuführdruck, und einem Reduzierventil 24 zugeführt.
Der dem Reduzierventil 24 zugeführte Hydraulikdruck wird reduziert und dann dem dritten Solenoidventil S3 und dem vierten Solenoidventil S4 als deren Steuerdrücke zugeführt, der dem Drucksteuerventil 20 zugeführte Hydraulikdruck wird von dem dritten Solenoidventil S3 gesteuert und wird dann dem Handschaltventil 26 zugeführt, der dem Handschaltventil 26 zugeführte Hydraulikdruck wird in Abhängigkeit von der Bereichsumwandlung des Handschaltventils 26 wahlweise der Vorwärtskupplung C oder der Rückwärtsbremse B zugeführt, und der dem Dämpferkupplungssteuerventil 22 zugeführte Hydraulikdruck wirkt als ein Drehmomentwandlerzuführdruck entsprechend einer Steuerung des vierten Solenoidventils S4.
Außerdem ist das Drehmomentwandlerzuführventil 8 mit dem Sicherheitsventil 18 und einer Freigabeleitung des Dämpferkupplungssteuerventils 22 verbunden und steuert den Drehmomentwandlerfreigabedruck.
Das erste Solenoidventil S1, das zweite Solenoidventil S2, das dritte Solenoidventil S3 und das vierte Solenoidventil S4 können als 3-Wegeventil ausgebildet sein. Eine Drossel 28 und ein Rückschlagventil CV1 sind parallel in einer Leitung angeordnet, die das Handschaltventil 26 und die Vorwärtskupplung C miteinander verbindet, und eine Drossel 30 und ein Rückschlagventil CV2 sind parallel in einer Leitung angeordnet, die das Handschaltventil 26 und die Rückwärtsbremse B miteinander verbindet. Dementsprechend wird der Eingriffsdruck, welcher der Vorwärtskupplung C und der Rückwärtsbremse B zugeführt wird, von den Drosseln 28 und 30 gesteuert, und während das Trennens wird der Hydraulikdruck schnell von den Rückschlagventilen CV1 und CV2 ausgelassen.
Außerdem ist ein Auslassventil 34 mit dem Sicherheitsventil 18 derart verbunden, dass der Freigabedruck der Primärriemenscheibe 16 gesteuert werden kann, und eine abströmseitig Leitung des Leitungsregelventils 4 ist durch Zwischenschalten einer Drossel 38 mit einer Drehmomentwandlerzuführdruckleitung 36 des zweiten Regelventils 6 verbunden, und die Drehmomentwandlerzuführdruckleitung 36 ist durch Zwischenschalten einer Drossel 42 mit einer Drehmomentwandlerfreigabedruckleitung 40 verbunden.
Diese Leitungen sind derart konfiguriert, dass sie den Steuerdruck stabilisieren, der von einem hohen Hydraulikdruck freigegeben wird.
Außerdem ist ein Leitungsüberdruckventil 44, welchem der reduzierte Druck des Reduzierventils 12 als dessen Steuerdruck zugeführt wird, zwischen der Hydraulikpumpe 2 und dem Leitungsregelventil 4 angeordnet, so dass ein Ausgleich von überhöhtem Leitungsdruck ermöglicht werden kann.
In einem Hydrauliksteuersystem eines stufenlosen Getriebes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist, wie in den 2 und 3 gezeigt, an dem einen Ende eines Ventilschiebers 50 des Handschaltventils 26 ein Verbindungsteil 52 ausgebildet, und zu dem anderen Ende des Ventilschiebers 50 hin sind nacheinander eine erste Schulter 54, eine zweite Schulter 56 und eine dritte Schulter 58 ausgebildet. Die erste und die zweite Schulter 54 und 56 sind derart angeordnet, dass die Einlassöffnung 60 wahlweise mit der Rückwärtsbereichsöffnung 62 und der Vorwärtsbereichsöffnung 64 verbunden werden kann.
Die Längen L und L' der ersten bzw. der zweiten Schulter 54 und 56 sind jeweils länger als die Breiten von Umfangsnuten 66 und 68 ausgebildet, welche die Rückwärts- bzw. Vorwärtsbereichsöffnung 62 und 64 bilden, und Schlitze 70, 72, 74 und 76 sind an jedem Ende der ersten und der zweiten Schulter 54 und 56 derart ausgebildet, dass ihre inneren Enden in einem Neutralzustand mit der Rückwärts- bzw. Vorwärtsbereichsöffnung 62 und 64 verbunden sein können.
Die Schlitze 70, 72, 74 und 76 sind derart ausgebildet, dass sie an ihrem äußeren Ende tiefer als an ihrem inneren Ende sind und mit Annäherung an ihr inneres Ende kleiner werden. Die der Einlassöffnung 60 abgewandten Schlitze 70 und 76 sind jeweils an diametral gegenüberliegenden Seiten der ersten und der zweiten Schulter 54 und 56 ausgebildet.
Diese Schlitze sind derart ausgebildet, dass der Hydraulikdruck der Eingangsöffnung 60 in einem Neutral N-Bereich mit der Rückwärts- und Vorwärtsbereichsöffnung 62 und 64 verbunden sein kann.
Außerdem ist eine Auslassvertiefung 78, die an ihrer einen Seite in Längsrichtung offen ist, in der dritten Schulter 58 ausgebildet, und eine Auslassöffnung 80, die mit der Auslassvertiefung 78 verbunden ist, ist zwischen der zweiten Schulter 56 und der dritten Schulter 58 in einer Richtung senkrecht zu der Auslassvertiefung 78 perforiert.
Ferner ist die dritte Schulter 58 in ihrer Länge derart ausgebildet, dass sie eine Bypassöffnung 84 öffnen und schließen kann, die in einem Park P-Bereich mit einer Rückwärtsbereichsdruckleitung 82 verbunden ist.
Bei dem Handschaltventil 26 gemäß der Ausführungsform der Erfindung sind die Rückwärtsbereichsöffnung 62 und die Vorwärtsbereichsöffnung 64 in einer Neutralposition über die an beiden Seiten der ersten und der zweiten Schulter 56 und 58 ausgebildeten Schlitze 70 und 76 mit der Auslassöffnung EX verbunden, so dass der Hydraulikdruck, welcher der Rückwärtsbremse B und der Vorwärtskupplung C zugeführt wurde, ausgelassen wird.
In einem solchen Auslasszustand sind, wenn die Temperatur des Getriebefluids hoch ist, die Viskosität des Getriebesfluids niedriger und die Auslasszeit kürzer, und wenn die Temperatur des Getriebefluids niedrig ist, sind die Viskosität des Getriebefluids höher und die Auslasszeit länger. Hierbei wird durch Steuerung des dritten Solenoidventils S3 die Auslasszeit gesteuert.
Das heißt, wenn die Temperatur des Getriebefluids hoch ist, steuert, da die Auslasszeit kürzer ist, das dritte Solenoidventil S3 das Drucksteuerventil 20 derart, dass dem Handschaltventil 26 ein hoher Steuerdruck zugeführt wird.
Dann wird während des Schaltens von R → N der Steuerdruck über die Schlitze 70 und 72 mit dem Rückwärtsbereichsauslassdruck verbunden, und während des Schaltens von D → N wird der Steuerdruck über die Schlitze 74 und 76 mit dem Vorwärtsbereichsauslassdruck verbunden. Dementsprechend wird das Auslassen des Rückwärtsbereichsauslassdrucks oder des Vorwärtsbereichsauslassdrucks durch eine Erhöhung der Hydraulikfluidmenge behindert, so dass eine Steuerung des Auslassdrucks durchgeführt wird.
Andererseits wird, wenn die Auslasszeit wegen der niedrigen Temperatur des Getriebefluids länger ist, der Steuerdruck des Drucksteuerventils 20 verringert, so dass der Rückwärtsbereichsauslassdruck und der Vorwärtsbereichsauslassdruck sowohl über die Auslassöffnung EX des Drucksteuerventils 20 als auch über die Auslassöffnung EX ausgelassen werden. Daher kann die Auslasszeit verkürzt gesteuert werden.
Wie in 4 gezeigt, wird aus dem Ergebnis der Simulation des Schaltens von R → N die Auslasszeit bei einem Steuerdruck des Drucksteuerventils 20 von 6 bar mehr erhöht als bei einem Steuerdruck des Drucksteuerventils 20 von 0 bar.
Bei dem Handschaltventil gemäß der Erfindung wird der Steuerdruck des Drucksteuerventils 20 verringert, wenn die Viskosität des Getriebefluids wegen einer niedrigen Temperatur des Getriebefluids hoch ist, wodurch die Auslasszeit verkürzt wird, und andererseits wird der Steuerdruck erhöht, wenn die Viskosität des Getriebefluids wegen einer hohen Temperatur des Getriebefluids niedrig ist, wodurch die Auslasszeit erhöht wird. Dementsprechend können Schaltstöße während des Handschaltens von R → N und D → N minimiert werden.

Claims

Handschaltventil eines Hydrauliksteuersystems eines stufenlosen Getriebes, aufweisend: einen Ventilkörper (48) mit einer Einlassöffnung (60), über welche Hydraulikdruck von einem Drucksteuerventil (20) zugeführt wird, und einer Rückwärtsbereichsöffnung (62) und einer Vorwärtsbereichsöffnung (64), die wahlweise den über die Einlassöffnung (60) zugeführten Hydraulikdruck einer Rückwärtsbremse (B) und einer Vorwärtskupplung (C) zuführen; und einen Ventilschieber (50) mit einer ersten Schulter (54) und einer zweiten Schulter (56), die voneinander entfernt an der einen Seite eines Verbindungsteils (52) angeordnet sind, das mit einem Wählhebel verbunden ist, um die Einlassöffnung (60) wahlweise mit der Rückwärtsbereichsöffnung (62) und der Vorwärtsbereichsöffnung (64) zu verbinden, und einer dritten Schulter (58), die eine Auslasshydraulikleitung (80) darin aufweist, um zusammen mit der zweiten Schulter (56) Getriebefluid über die Vorwärtsbereichsöffnung (64) auszulassen, wobei die Längen (L, L') der ersten Schulter (54) und der zweiten Schulter (56) jeweils länger als die Breiten von Umfangsnuten (66, 68) sind, welche die jeweilige Auslassöffnung (62, 64) bilden, Schlitze (70, 72, 74, 76) an beiden Enden der ersten Schulter (54) und der zweiten Schulter (56) ausgebildet sind, und die Schlitze (70, 72, 74, 76) derart ausgebildet sind, dass in einem Neutralzustand die inneren Enden der Schlitze (70, 72, 74, 76) mit den Auslassöffnungen (62, 64) verbunden sein können.
Handschaltventil nach Anspruch 1, wobei die Schlitze (70, 72, 74, 76) derart ausgebildet sind, dass die Tiefe ihres äußeren Endes größer als die Tiefe ihres inneren Endes ist und ihre Tiefe mit Annäherung an ihr inneres Ende geringer wird.
Handschaltventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei nur die Schlitze (70, 76) an der der Einlassöffnung (60) abgewandten Seite an beiden Seiten der einander zugewandten Enden der ersten Schulter (54) und der zweiten Schulter (56) ausgebildet sind.
Handschaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die dritte Schulter (58) derart ausgebildet ist, dass sie eine Bypassöffnung (84) öffnen/schließen kann, die in einem Park P-Bereich mit einer Rückwärtsbereichsdruckleitung (82) verbunden ist.