DE10023782A1

DE10023782A1 - Verfahren zur Steuerung eines stufenlos verstellbaren Getriebes

Info

Publication number: DE10023782A1
Application number: DE2000123782
Authority: DE
Inventors: Holger Tagge
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-05-15
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2001-12-06

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung eines stufenlos verstellbaren Getriebes (1) ist insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen. Das Getriebe (1) ist mit einer reibschlüssigen Kraftübertragung, einer elektrohydraulischen Steuerungsvorrichtung (2), einer gemeinsamen Druckversorgung für Anpressung und Übersetzungsverstellung, und einem Hauptdruckventil (20) zur Regelung eines Systemdruckes p¶Sys¶ versehen. Das Verfahren sieht vor, dass der aktuelle Betriebszustand der Steuerungsvorrichtung (2) in Bezug auf ihre Systemgrenze ermittelt wird, und dass bei der Gefahr einer Unteranpressung als Gegenmaßnahme zur Vermeidung von Reibschlupf ein der Steuerungsvorrichtung (2) entnommener Volumenstrom reduziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines stufenlos verstellbaren Getriebes, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer reibschlüssigen Kraftübertragung, einer elektrohydraulischen Steuerungsvorrichtung, einer gemeinsamen Druckversorgung für Anpressung und Übersetzungsverstellung, und einem Hauptdruckventil zur Regelung eines Systemdruckes.

Stufenlos verstellbare Getriebe mit reibschlüssiger Kraftübertragung werden in unterschiedlicher Ausbildung und Anordnung in weiten Anwendungsgebieten der Technik eingesetzt. Bekannte Ausbildungsformen sind das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe und das Toroidgetriebe. Speziell die Ausbildung als Kegelscheibenumschlingungsgetriebe wird seit langem auch in Kraftfahrzeugen verwendet, beispielsweise in Form der bekannten DAF-Variomatic. Bei dem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe wird ein als Keilriemen oder Gliederkette ausgebildetes Übertragungsmittel jeweils zwischen einem antriebsseitigen und einem abtriebsseitigen Kegelscheibenpaar geführt. Eine Verstellung des Übersetzungsverhältnisses wird durch eine gegensinnige Veränderung des axialen Abstandes der Kegelscheibenpaare bewirkt, wodurch sich an dem antriebsseitigen und dem abtriebsseitigen Kegelscheibenpaar entgegengesetzt veränderte wirksame Wälzkreisdurchmesser ergeben. Bei dem Toroidgetriebe werden mehrere zwischen einer Antriebs- und einer Abtriebsscheibe angeordnete und drehbar gelagerte Zwischenrollen als Übertragungsmittel verwendet. Die Scheiben sind derart ausgebildet und angeordnet, daß sich zwischen ihnen ein ringförmiger Hohlraum mit kreisförmigem Querschnitt ergibt, in dem die Zwischenrollen über den Umfang verteilt angeordnet sind. Eine Verstellung des Übersetzungsverhältnisses wird in diesem Fall durch ein Kippen der Drehachsen der Zwischenrollen bewirkt, wodurch sich auf der Antriebs- und der Abtriebsscheibe jeweils entsprechend entgegengesetzt veränderte wirksame Wälzkreisdurchmesser ergeben.

Zur reibschlüssigen Übertragung eines Drehmomentes wird das bzw. die Übertragungsmittel jeweils zwischen den Scheiben eingeklemmt. Hierzu werden die Scheiben jeweils mit einer Anpresskraft axial gegeneinander gepresst. Die Anpresskraft ist derart bemessen, daß Reibschlupf zwischen den Scheiben und dem bzw. den Übertragungsmitteln zuverlässig vermieden wird. Bei auftretendem Reibschlupf würden die beteiligten Bauteile durch die auftretende Reibungswärme kurzfristig zerstört. Zur Vermeidung einer den Wirkungsgrad des Getriebes verschlechternden und u. U. die Haltbarkeit von Bauteilen herabsetzenden Überanpressung kann die jeweilige Anpresskraft in Abhängigkeit des momentan übertragenen Drehmomentes und des aktuell eingestellten Übersetzungsverhältnisses verändert werden.

Aufgrund der unterschiedlichen Ausbildung der durch die Erfindung betroffenen gattungsgemäßen Getriebe mit unterschiedlichem Aufbau und verschiedenen Bauteilen ist die folgende Betrachtung auf ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe beschränkt, das die Eingangsleistung unverzweigt durch das reibschlüssig wirksame Übertragungsmittel leitet, jedoch ohne den Schutzumfang darauf zu beschränken.

Bei einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe der gattungsgemäßen Art wird eine elektrohydraulische Steuerungsvorrichtung mit einer gemeinsamen Druckversorgung für Anpressung und Übersetzungsverstellung verwendet. Zur Anpressung und Übersetzungsverstellung ist jedem Kegelscheibenpaar mindestens ein Druckraum zugeordnet, in dem das Druckmittel auf eine Kolbenfläche wirkt, die mit den Kegelscheiben in Verbindung steht. Zur Verkleinerung des Übersetzungsverhältnisses wird der antriebsseitige Druckraum befüllt, was zur Verringerung des axialen Abstandes und zur Vergrößerung des wirksamen Wälzkreisdurchmessers an dem antriebsseitigen Kegelscheibenpaar führt, und der abtriebsseitige Druckraum mit entsprechend entgegengesetzter Wirkung in einen Ölsumpf entleert. Die Dynamik eines Getriebes, d. h. die Geschwindigkeit der Übersetzungsverstellung, ist dabei im wesentlichen proportional zu dem Volumenstrom, der bei der Übersetzungsverstellung in den Druckraum des zusammenfahrenden Kegelscheibenpaares gefördert wird. Eine hohe Dynamik ist in bestimmten Fahrsituationen erforderlich, beispielsweise bei einem raschen Schalten zwischen fest vorgegebenen Übersetzungsverhältnissen oder bei einer Notbremsung, bei der das Getriebe schnell in eine Anfahrübersetzung gebracht werden sollte, um ein nachfolgendes Wiederanfahren zu ermöglichen. Der dem Hydrauliksystem für die Bedienung von Getriebekomponenten, z. B. für die Übersetzungsverstellung, entnommene Volumenstrom begrenzt den maximal erreichbaren Systemdruck. Deshalb kann ein zu großer Volumenstromverbrauch zu einem Absinken des Anpressdruckes unter einen erforderlichen Mindestwert führen. Zur Verhinderung von Reibschlupf wird daher nach dem Stand der Technik ein hoher Volumenstromüberschuss vorgehalten, durch den ein Abfall des Anpressdruckes und somit Reibschlupf aufgrund von Unteranpressung vermieden wird. Der Volumenstromüberschuss berücksichtigt einerseits die vorgesehene Verstelldynamik und andererseits toleranz- und verschleißbedingte Leckagen. Es sind jedoch auch stufenlos verstellbare Getriebe bekannt, bei denen die Geschwindigkeit der Übersetzungsverstellung in Abhängigkeit von relevanten Parametern, wie z. B. der Öltemperatur und dem Systemdruck, auf der Basis eines theoretischen Modells begrenzt wird, um ein Erreichen der Schlupfgrenze zu vermeiden. Dabei wird jedoch die Dynamik des Getriebes stark eingeschränkt, da große Reserven für die Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen, Verschleiß und Ungenauigkeiten des verwendeten Rechenmodells vorgesehen werden müssen.

Es ergibt sich daher das Problem, ein Verfahren zur Steuerung eines gattungsgemäßen stufenlos verstellbaren Getriebes bereitzustellen, mit dem einerseits ein unerwünschtes Erreichen der Schlupfgrenze zuverlässig vermieden wird und andererseits eine größtmögliche Dynamik der Übersetzungsverstellung erreicht werden kann.

Das Problem wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß der aktuelle Betriebszustand der Steuerungsvorrichtung in Bezug auf ihre Systemgrenze ermittelt wird, und daß bei der Gefahr einer Unteranpressung als Gegenmaßnahme zur Vermeidung von Reibschlupf ein der Steuerungsvorrichtung entnommener Volumenstrom reduziert wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 12 angegeben.

Die Systemgrenze ist dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz aus dem der Steuerungsvorrichtung zufließenden Volumenstrom und der Summe aller nicht durch das Hauptdruckventil in den Ölsumpf abfließenden Volumenströme auf den Leckagevolumenstrom des vollständig geschlossenen Hauptdruckventils absinkt. Eine weitere Steigerung des der Steuerungsvorrichtung entnommenen Volumenstromes bedingt ein Absinken des Systemdruckes und infolgedessen ggf. ein Absinken des auf die Kegelscheiben wirksamen Anpressdruckes unter einen erforderlichen Mindestwert. Durch die erfindungsgemäße permanente Ermittlung des Betriebszustandes der Steuerungsvorrichtung wird diese Gefahr aber rechtzeitig erkannt und als Gegenmaßnahme ein der Steuerungsvorrichtung entnommener Volumenstrom reduziert. Abweichungen der Steuerungsvorrichtung von einem Auslegungszustand, z. B. aufgrund von Fertigungstoleranzen und zunehmendem Verschleiß, werden durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch berücksichtigt. Sicherheitsreserven zur Berücksichtigung von Verschleiß und theoretischen Modellfehlern usw. müssen daher nicht vorgehalten werden. Die Geschwindigkeit einer Übersetzungsverstellung kann somit bedarfsweise solange gesteigert werden, bis die Systemgrenze erreicht wird. Theoretisch kann das Getriebe mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens permanent an der Systemgrenze betrieben werden, und somit die Dynamik des Getriebes bis zu einem mit den verwendeten Getriebe- und Steuerungsbauteilen erreichbaren Maximalwert gesteigert werden.

Der Betriebszustand der Steuerungsvorrichtung in Bezug auf die Systemgrenze wird vorteilhaft dadurch ermittelt, daß eine Annäherung des Betriebszustandes der Steuerungsvorrichtung an die Systemgrenze detektiert wird, wobei das Unterschreiten eines vordefinierten Abstandes von der Systemgrenze als Gefahr einer Unteranpressung gewertet und die vorgesehene Gegenmaßnahme ausgelöst werden kann. In diesem Fall wird schon vor Erreichen der Systemgrenze reagiert, so daß das Auftreten von Reibschlupf mit hoher Sicherheit verhinderbar ist.

Es ist jedoch auch möglich, erst das unmittelbare Erreichen der Systemgrenze der Steuerungsvorrichtung zu detektieren, als Gefahr einer Unteranpressung zu werten und die vorgesehene Gegenmaßnahme auszulösen. Bei zweckmäßiger Sensierung und einer entsprechenden Reaktion reicht dies zur Vermeidung von Reibschlupf aus, da der Solldruck des Systemdruckes im allgemeinen um einen bestimmten Betrag höher als der zur Vermeidung von Reibschlupf erforderliche Anpressdruck ist.

Praktisch kann die Ermittlung des aktuellen Betriebszustandes der Steuerungsvorrichtung durch eine Sensierung des Betriebszustandes des Hauptdruckventils erfolgen, und zwar entweder durch eine Sensierung der Position des Steuerkolbens in Bezug auf seine geschlossene Endposition oder durch eine Sensierung des von dem Hauptdruckventil steuerbaren Rückflussvolumenstromes in Bezug auf den diesem Hauptdruckventil in geschlossenem Zustand zugeordneten Leckagevolumenstrom. Die Sensierung der Position des Steuerkolbens kann mittels eines in oder an dem Hauptdruckventil angeordneten Wegsensors, und die Sensierung des Rückflussvolumenstromes mittels eines in einer zugeordneten Rückflussleitung des Hauptdruckventils angeordneten Durchfluss- oder Drucksensors erfolgen.

Mit Erreichen der Systemgrenze ist das Hauptdruckventil vollständig geschlossen, d. h. der Steuerkolben befindet sich in der dem geschlossenen Zustand entsprechenden Endposition. Dabei ist der vom Hauptdruckventil steuerbare Rückflussvolumenstrom gleich dem Leckagevolumenstrom, der variabel ist und von dem aktuellen Systemdruck, der Viskosität des Druckmediums, und der Geometrie und dem Verschleißzustand des Hauptdruckventils abhängig ist. Der Leckagevolumenstrom nimmt mit zunehmendem Systemdruck und bei Verwendung eines flüssigen Druckmittels, z. B. eines Hydrauliköls, mit zunehmender Temperatur zu.

Die Annäherung an die Systemgrenze kann somit durch ein Unterschreiten eines vordefinierten Abstandes des Steuerkolbens von seiner geschlossenen Endposition und das Erreichen der Systemgrenze durch ein Erreichen der geschlossenen Endposition durch den Steuerkolben erkannt werden.

Andererseits kann die Annäherung an die Systemgrenze auch durch ein Unterschreiten einer vordefinierten Differenz zwischen dem Rückflussvolumenstrom und dem Leckagevolumenstrom des vollständig geschlossenen Hauptdruckventils und das Erreichen der Systemgrenze durch ein Erreichen dieses Leckagevolumenstromes durch den Rückflussvolumenstrom erkannt werden. Der Bezug auf den Leckagevolumenstrom des geschlossenen Hauptdruckventils hat den Nachteil, daß der Leckagevolumenstrom, wie schon weiter oben beschrieben wurde, von bestimmten Parametern abhängt, die durch einen Rechenansatz und/oder durch eine adaptive Berücksichtigung von Messwerten ermittelt werden können. Im Falle der rein rechnerischen Ermittlung kann die vorzuhaltende Sicherheit jedoch deutlich verringert werden, da diese nur von der Leckage des Hauptdruckventils abhängt. Ohne eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens müsste eine wesentlich größere Sicherheit zur Berücksichtigung sämtlicher Leckagestellen des Hydrauliksystems vorgesehen werden.

Bei einer ausreichend großen Differenz zwischen dem Sollwert des Systemdruckes und dem erforderlichen Anpressdruck kann zur Ermittlung des Betriebszustandes der Steuerungsvorrichtung auch ein Überschreiten der Systemgrenze der Steuerungsvorrichtung detektiert werden, und erst das Überschreiten der Systemgrenze als Gefahr einer Unteranpressung gewertet werden und die vorgesehene Gegenmaßnahme auslösen.

In diesem Fall kann die Ermittlung des aktuellen Betriebszustandes der Steuerungsvorrichtung durch eine Sensierung des Systemdruckes erfolgen, und das Überschreiten der Systemgrenze durch eine Unterschreitung eines Sollwertes des Systemdruckes um eine vordefinierte Druckdifferenz erkannt werden. Die Sensierung des Systemdruckes kann mittels eines, zumeist zur Regelung des Systemdruckes ohnehin vorhandenen, in einer Hauptdruckleitung angeordneten Drucksensors erfolgen. Bis zum Erreichen der Systemgrenze werden auftretende Volumenstrom- bzw. Druckverluste durch das Hauptdruckventil ausgeglichen und der Systemdruck auf seinem Sollwert gehalten, so daß eine Annäherung an die Systemgrenze und das Erreichen der Systemgrenze anhand des Systemdruckes nicht erkennbar sind.

Die Gegenmaßnahme zur Vermeidung von Reibschlupf besteht bei Vorliegen einer Übersetzungsverstellung vorteilhaft in einer Reduzierung der Verstellgeschwindigkeit. Hierdurch wird der für die Übersetzungsverstellung verwendete Volumenstrom derart verringert, daß für die Aufrechterhaltung des Systemdruckes und damit des erforderlichen Anpressdruckes ein ausreichend hoher Volumenstrom zur Verfügung steht.

Ohne Vorliegen einer Übersetzungsverstellung kann die Gegenmaßnahme in einer anderen, dem Selbstschutz des Getriebes dienenden und für den Fahrer unkritischen Reaktion des Getriebes bestehen.

Liegt jedoch keine Übersetzungsverstellung vor und erfolgt dennoch eine Annäherung an die Systemgrenze, oder ein Erreichen bzw. Überschreiten der Systemgrenze, so kann das Auftreten von Reibschlupf durch ein Reduzieren der Verstellgeschwindigkeit nicht vermieden werden. Es liegt dann offensichtlich ein Defekt vor. Zur Vermeidung eines größeren Getriebeschadens sollte dann ein Warnsignal ausgegeben werden, durch das der Fahrer des betreffenden Kraftfahrzeuges auf die Gefahr aufmerksam gemacht wird. Das Warnsignal kann optischer und/oder akustischer Natur sein und z. B. in einem Blinken einer Warnleuchte und/oder in der Ausgabe eines Warntones bestehen.

Als weitere Notmaßnahmen zur Vermeidung eines größeren Getriebeschadens sind auch eine Momentenbegrenzung des Antriebsmotors oder ein Öffnen einer zugeordneten Anfahrkupplung mit einer gleichzeitigen Drehzahlführung des Antriebsmotors, z. B. in den Leerlauf, denkbar.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Ein gattungsgemäßes Getriebe mit einer zugeordneten Steuerungsvorrichtung, und

Fig. 2 ein Betriebsdiagramm der Steuerungsvorrichtung.

In der Fig. 1 ist ein stufenlos verstellbares Getriebe 1 mit einer elektrohydraulischen Steuerungsvorrichtung 2 schematisch dargestellt.

Das Getriebe 1 ist als Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ausgebildet und weist ein mit einer Antriebswelle 3 verbundenes antriebsseitiges Kegelscheibenpaar 4 und ein mit einer Abtriebswelle 5 verbundenes abtriebsseitiges Kegelscheibenpaar 6 auf, die über ein als Treibriemen ausgebildetes Übertragungsmittel 7 miteinander in Verbindung stehen. Das antriebsseitige Kegelscheibenpaar 4 und das abtriebsseitige Kegelscheibenpaar 6 weist jeweils einen Druckraum 8, 9 auf; durch dessen Befüllung mit einem Druckmittel 10 ein axialer Abstand 11, 12 der betreffenden Kegelscheiben 4a, 4b; 6a, 6b verringerbar und durch dessen Entleerung der axiale Abstand 11, 12 vergrößerbar ist. Des weiteren dient das Druckmittel 10 jeweils zur Erzeugung einer axialen Anpresskraft 13, 14 zwischen den Kegelscheiben 4a, 4b; 6a, 6b. Durch eine Verkleinerung des axialen Abstandes 11, 12 wird das Übertragungsmittel 7 auf einen größeren wirksamen Wälzkreisdurchmesser 15, 16 gedrückt und durch eine Vergrößerung entsprechend auf einen kleineren wirksamen Wälzkreisdurchmesser 15, 16 gebracht.

In der Abbildung von Fig. 1 befindet sich das Getriebe 1 in einer Schnellfahrübersetzung mit einem großen antriebsseitigen Wälzkreisdurchmesser 15 und einem kleinen abtriebsseitigen Wälzkreisdurchmesser 16. Die jeweilige axiale Anpresskraft 13, 14 dient zur reibschlüssigen Übertragung eines Drehmomentes von dem antriebsseitigen Kegelscheibenpaar 4 auf das Übertragungsmittel 7 und von dem Übertragungsmittel 7 auf das abtriebsseitige Kegelscheibenpaar 6.

Die vorliegende elektrohydraulische Steuerung 2 weist eine Ölpumpe 17 auf, durch die das Druckmittel 10 aus einem Ölsumpf 18a mit einem Pumpenvolumenstrom Q_P in eine Hauptdruckleitung 19 gefördert wird. Ein in der Hauptdruckleitung 19 herrschender Systemdruck P_Sys wird mittels eines Hauptdruckventils 20 auf einen Sollwert p_Soll geregelt. Hierzu wird ein über eine Rückflussleitung 21 in den Ölsumpf 18b zurückfließender Rückflussvolumenstrom Q_Rück durch das Hauptdruckventil 20 bei einem zu hohen Systemdruck p_Sys erhöht und bei einem zu niedrigen Systemdruck P_Sys verringert. Die unmittelbare Steuerung des Getriebes 1 weist einen antriebsseitigen Zweig 22 mit einem antriebsseitigen Steuerventil 23 und einen abtriebsseitigen Zweig 24 mit einem abtriebsseitigen Steuerventil 25 auf In einer zusätzlichen Leitung 26 fließt ein Zusatzvolumenstrom Q_Zus zur Versorgung zusätzlicher Verbraucher 27, wie beispielsweise einer Kupplungssteuerung und/oder eines Kühlers, über diese in den Ölsumpf 18c ab. Der aus dem Hauptdruckventil 20 abfließende Rückflussvolumenstrom Q_Rück kann unmittelbar in den Ölsumpf 18b geleitet werden. Vorteilhaft wird er jedoch für zusätzliche Anwendungen mit geringerem Versorgungsdruckbedarf genutzt und über entsprechende zusätzliche Verbraucher 28 geleitet. Es handelt sich dabei um Anwendungen auf einem unterhalb des Systemdruckes p_Sys liegenden Druckniveau, die bei einer Annäherung an die Systemgrenze nur noch eingeschränkt verfügbar sind, wie z. B. Kühler, Filter, eine Wandlerversorgung, eine Kupplungssteuerung, und eine Schmierstellenversorgung.

Wenn momentan keine Übersetzungsverstellung des Getriebes 1 stattfindet, wird von den Steuerventilen 23, 25 nur soviel Druckmittel 10 zu den Druckräumen 8, 9 geleitet, daß die jeweils aufgrund von Leckagen auftretenden Druckverluste ausgeglichen werden und der für die Beibehaltung der Anpresskräfte 13, 14 erforderliche Anpressdruck p_{An_erf} aufrechterhalten bleibt. Im Falle einer Übersetzungsverstellung werden die Steuerventile 23, 25 beispielsweise zur Verkleinerung des Übersetzungsverhältnisses zusätzlich derart angesteuert, daß ein Verstellvolumenstrom Q_ÜV in den Druckraum 8 des antriebsseitigen Kegelscheibenpaares 4 geleitet und ein weitgehend gleich großer Verstellvolumenstrom Q_ÜV' aus dem Druckraum 9 des abtriebsseitigen Kegelscheibenpaares 6 in den Ölsumpf 18d zurückgefördert wird. Bei einer Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses, z. B. zur Steuerung in eine Anfahrübersetzung, erfolgt die Steuerung entsprechend umgekehrt. Die Verstellgeschwindigkeit ist jeweils proportional zur Größe des Verstellvolumenstromes Q_ÜV bzw. Q_ÜV'.

In der Fig. 2 ist ein Betriebsdiagramm der Steuerungsvorrichtung 2 skizziert. Es zeigt den Systemdruck p_Sys in Abhängigkeit von dem für die Systemdrucksteuerung und somit auch für die Anpressdrucksteuerung zur Verfügung stehenden Volumenstromes Q_Verf. Dieser ergibt sich rechnerisch aus dem Pumpenvolumenstrom Q_P abzüglich des für die Übersetzungsverstellung verwendeten Verstellvolumenstromes Q_ÜV bzw. Q_ÜV' und des zur Speisung zusätzlicher Verbraucher verwendeten Zusatzvolumenstromes Q_Zus: Q_Verf = Q_P - Q_Zus - Q_ÜV. Der verfügbare Volumenstrom Q_Verf teilt sich in den aufgrund von Leckagen für die Systemdruckerzeugung benötigen Volumenstrom Q_Nutz und den nicht auf Systemdruckniveau genutzten und über das Hauptdruckventil 20 in der Rückflussleitung 21 abfließenden Rückflussvolumenstrom Q_Rück auf: Q_Verf = Q_Nutz + Q_Rück. Der für die Systemdruckerzeugung zur Verfügung stehende Volumenstrom Q_Verf wird demzufolge durch eine Übersetzungsverstellung und durch den Volumenstromverbrauch zusätzlicher Verbraucher verringert. Dies gilt auch für eine größere Leckage, die infolge eines Schadens oder eines größeren Verschleißes möglich ist. Dabei kann der Systemdruck p_Sys solange auf seinem Sollwert p_Soll gehalten werden, bis der Rückflussvolumenstrom Q_Rück durch das Hauptdruckventil 20 auf den entsprechenden Leckagevolumenstrom des vollständig geschlossenen Hauptdruckventils 20 Q_{L_HD} zurückgeregelt worden ist. Damit ist dann die Systemgrenze der Steuerungsvorrichtung 2 erreicht und es droht ein Absinken des Systemdruckes psi unter den Sollwert p_Soll und ggf. ein Absinken des Anpressdruckes in den Druckräumen 8, 9 unter den für die Anpressung erforderlichen Wert p_{An_erf}.

Das in Fig. 2 dargestellte Diagramm zeigt Betriebszustände mit Volumenstromüberschuss und Betriebszustände mit Volumenstrommangel auf und jenseits der Systemgrenze: Im Zustandspunkt I liegt ein verfügbarer Volumenstrom Q_l, vor. Der Systemdruck p_Sys kann bei diesem Wert des verfügbaren Volumenstromes Q_Verf maximal den Wert P_{l_max} annehmen, was bei vollständig geschlossenem Hauptdruckventil 20 und einem Rückflussvolumenstrom Q_Rück = Q_{L_HD} der Fall ist. Da dieser Wert aber weit über dem Sollwert p_Soll des Systemdruckes p_Sys liegt, wird der Rückflussvolumenstrom Q_Rück durch das Hauptdruckventil 20 in dem zugrundeliegenden Beispiel auf das 1,6-fache des Leckagevolumenstromes bei vollständig geschlossenem Hauptdruckventil Q_{L_HD} erhöht und dadurch der Systemdruck psi auf den Sollwert p_Soll abgesenkt. Bei einer Verringerung des verfügbaren Volumenstromes Q_Verf auf den Wert Q_II befindet sich die Steuerungsvorrichtung 2 in dem Zustandspunkt II, in dem der Systemdruck p_Sys dadurch auf dem Sollwert p_Soll gehalten wird, daß der Rückflussvolumenstrom Q_Rück durch das Hauptdruckventil 20 auf das 1,3-fache des Leckagevolumenstromes Q_{L_HD} reduziert wird. In dem Zustandspunkt II ist die Systemgrenze noch nicht erreicht. Dies erfolgt jedoch bei weiterer Reduzierung des verfügbaren Volumenstromes Q_Verf von Q_II auf Q_III im Zustandspunkt III. In diesem Fall kann ein Absinken des Systemdruckes p_Sys gerade noch dadurch verhindert werden, daß der Rückflussvolumenstrom Q_Rück auf den Wert des Leckagevolumenstromes Q_{L_HD} reduziert wird. In dem Zustandspunkt III ist das Hauptdruckventil 20 jedoch vollständig geschlossen, d. h. der zugeordnete Steuerkolben des Hauptdruckventils 20 befindet sich in seiner dem geschlossenen Zustand entsprechenden Endposition und der Rückflussvolumenstrom Q_Rück, entspricht dem Leckagevolumenstrom Q_{L_HD}, der sich bei dem momentanen Systemdruck p_Sys = P_Soll, der momentanen Viskosität des Druckmittels 10, der aktuellen Temperatur, und den geometrischen Toleranzen und dem Verschleißzustand des Hauptdruckventils 20 einstellt. Eine weitere Reduzierung des verfügbaren Volumenstromes Q_Verf kann nicht mehr ausgeglichen werden und es kommt zu einem Absinken des Systemdruckes p_Sys unter den Solldruck p_Soll. Im Normalfall ist der erforderliche Anpressdruck p_{An_erf} zur Verhinderung von Reibschlupf kleiner als der Soll-Systemdruck p_Soll. Dies bedeutet, daß das Übertragungsmittel 7 gerade noch nicht durchrutscht, wenn der verfügbare Volumenstrom Q_Verf auf den Wert Q_IV und damit der Systemdruck P_Sys auf den erforderlichen Anpressdruck p_{An_erf} reduziert wird. Bei einer weiteren Reduzierung des verfügbaren Volumenstromes Q_Verf auf Q_V im Zustandspunkt V stellt sich dagegen ein Systemdruck p_Schlupf ein, der kleiner als der erforderliche Anpressdruck p_{An_erf} ist. In diesem Betriebszustand tritt demzufolge aufgrund der Unteranpressung Reibschlupf auf, der wegen der dabei auftretenden Reibungswärme in kurzer Zeit zu einer Zerstörung des Getriebes 1 führen würde.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird das Auftreten von Reibschlupf in dem Getriebe 1 zuverlässig dadurch verhindert, daß wahlweise eine Annäherung an die Systemgrenze, eine Erreichen der Systemgrenze, oder ein geringfügiges Überschreiten der Systemgrenze sensiert wird und als Gegenmaßnahme zur Vermeidung von Reibschlupf ein der Steuerungsvorrichtung 2 entnommener Volumenstrom reduziert wird. Hierzu kann der Betriebszustand des Hauptdruckventils 20 durch ein wahlweises Sensieren der Position des Steuerkolbens oder des Rückflussvolumenstromes Q_Rück ermittelt oder alternativ ein Absinken des Systemdruckes P_Sys unter den Solldruck p_Soll detektiert werden. Als Gegenmaßnahme kommt bei Vorliegen einer Übersetzungsverstellung eine Reduzierung der Verstellgeschwindigkeit und damit des Verstellvolumenstromes Q_ÜV bzw. Q_ÜV' in Frage. Liegt dagegen keine Übersetzungsverstellung vor bzw. ist diese schon durch ein Abregeln des Verstellvolumenstromes Q_ÜV bzw. Q_ÜV' auf Null zum Erliegen gekommen, so liegt offensichtlich ein größerer Schaden vor, der einem Fahrer durch die Ausgabe eines Warnsignals angezeigt werden sollte. Größere Folgeschäden an dem Getriebe können beispielsweise dadurch verhindert werden, daß die Getriebesteuerung an die Motorsteuerung ein Signal zur Reduzierung des Motordrehmomentes abgibt, daß die Getriebesteuerung zur Unterbrechung der Kraftübertragung ein Öffnen der Kupplung veranlaßt, und daß der Fahrer zum sofortigen Ausrollen des Kraftfahrzeuges und Abstellen des Motors aufgefordert wird.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens kann auch die Dynamik des Getriebes 1 deutlich gesteigert werden. D. h. das Getriebe 1 kann bedarfsweise bis in den Bereich der Systemgrenze mit der maximal möglichen Verstellgeschwindigkeit betrieben werden, ohne daß Reibschlupf aufgrund von Unteranpressung auftreten kann.

Der durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei unveränderter Getriebedynamik anfallende Volumenstromüberschuss kann auch konstruktiv dazu genutzt werden, die Getriebeölpumpe zu verkleinern. Bei gleichbleibender Getriebedynamik wird der Wirkungsgrad des Getriebes mit Hilfe der Erfindung verbessert.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

(stufenlos verstellbares) Getriebe

2

(elektrohydraulische) Steuerungsvorrichtung

3

Antriebswelle

4

(antriebsseitiges) Kegelscheibenpaar

4

a (antriebsseitige) Kegelscheibe

4

b (antriebsseitige) Kegelscheibe

5

Abtriebswelle

6

(abtriebsseitiges) Kegelscheibenpaar

6

a (abtriebsseitige) Kegelscheibe

6

b (abtriebsseitige) Kegelscheibe

7

Übertragungsmittel

8

(antriebsseitiger) Druckraum

9

(abtriebsseitiger) Druckraum

10

Druckmittel

11

(antriebsseitiger) axialer Abstand (der Kegelscheiben)

12

(abtriebsseitiger) axialer Abstand (der Kegelscheiben)

13

(antriebsseitige) axiale Anpresskraft (der Kegelscheiben)

14

(abtriebsseitige) axiale Anpresskraft (der Kegelscheiben)

15

(antriebsseitiger) wirksamer Wälzkreisdurchmesser

16

(abtriebsseitiger) wirksamer Wälzkreisdurchmesser

17

Ölpumpe

18

a Ölsumpf

18

b Ölsumpf

18

c Ölsumpf

18

d Ölsumpf

18

e Ölsumpf

19

Hauptdruckleitung

20

Hauptdruckventil

21

Rückflussleitung

22

(antriebsseitiger) (Steuerungs-)Zweig

23

(antriebsseitiges) Steuerungsventil

24

(abtriebsseitiger) (Steuerungs-)Zweig

25

(abtriebsseitiges) Steuerungsventil

26

(zusätzliche) Leitung

27

(zusätzlicher) Verbraucher (in der Hauptdruckleitung)

28

(zusätzlicher) Verbraucher (in der Rückflussleitung)
I Zustandspunkt
I' Zustandspunkt
II Zustandspunkt
III Zustandspunkt
IV Zustandspunkt
V Zustandspunkt
P_{I_max}

maximaler Systemdruck (im Zustandspunkt I)
P_{An_erf}

erforderlicher Anpressdruck
P_Schlupf

zu geringer Anpressdruck
p_Soll

Soll-Systemdruck, Sollwert des Systemdruckes
p_Sys

Systemdruck
Q_I

verfügbarer Volumenstrom (im Zustandspunkt I)
Q_II

verfügbarer Volumenstrom (im Zustandspunkt II)
Q_III

;verfügbarer Volumenstrom (im Zustandspunkt III)
Q_IV

verfügbarer Volumenstrom (im Zustandspunkt IV)
Q_V

verfügbarer Volumenstrom (im Zustandspunkt V)
Q_{L_HD}

Leckagevolumenstrom des geschlossenen Hauptdruckventils
Q_Nutz

(für Systemdruck) genutzter Volumenstrom
Q_P

Pumpenvolumenstrom
Q_Rück

Rückflussvolumenstrom
Q_Verf

verfügbarer Volumenstrom
Q_ÜV

(antriebsseitiger) Verstellvolumenstrom
Q_ÜV

' (abtriebsseitiger) Verstellvolumenstrom
Q_Zus

Zusatzvolumenstrom

Claims

1. Verfahren zur Steuerung eines stufenlos verstellbaren Getriebes, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer reibschlüssigen Kraftübertragung, einer elektrohydraulischen Steuerungsvorrichtung (2), einer gemeinsamen Druckversorgung für Anpressung und Übersetzungsverstellung, und einem Hauptdruckventil (20) zur Regelung eines Systemdruckes p_Sys, dadurch gekennzeichnet, daß der aktuelle Betriebszustand der Steuerungsvorrichtung (2) in Bezug auf ihre Systemgrenze ermittelt wird, und daß bei der Gefahr einer Unteranpressung als Gegenmaßnahme zur Vermeidung von Reibschlupf ein der Steuerungsvorrichtung (2) entnommener Volumenstrom reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Annäherung des Betriebszustandes der Steuerungsvorrichtung (2) an die Systemgrenze detektiert wird, und daß das Unterschreiten eines vordefinierten Abstandes von der Systemgrenze als Gefahr einer Unteranpressung gewertet wird und die vorgesehene Gegenmaßnahme auslöst.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Erreichen der Systemgrenze der Steuerungsvorrichtung (2) detektiert wird, und daß das Erreichen der Systemgrenze als Gefahr einer Unteranpressung gewertet wird und die vorgesehene Gegenmaßnahme auslöst.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung des aktuellen Betriebszustandes der Steuerungsvorrichtung (2) durch eine Sensierung des Betriebszustandes des Hauptdruckventils (20) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung des Betriebszustandes des Hauptdruckventils (20) durch eine Sensierung der Position eines zugeordneten Steuerkolbens in Bezug auf seine geschlossene Endposition erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Annäherung an die Systemgrenze durch ein Unterschreiten eines vordefinierten Abstandes des Steuerkolbens von seiner geschlossenen Endposition und das Erreichen der Systemgrenze durch ein Erreichen der geschlossenen Endposition durch den Steuerkolben erkannt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung des Betriebszustandes des Hauptdruckventils (20) durch eine Sensierung des von dem Hauptdruckventil (20) steuerbaren Rückflussvolumenstromes Q_Rück in Bezug auf einen zugeordneten Leckagevolumenstrom erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Annäherung an die Systemgrenze durch ein Unterschreiten einer vordefinierten Differenz zwischen dem Rückflussvolumenstrom Q_Rück und dem Leckagevolumenstrom und das Erreichen der Systemgrenze durch ein Erreichen des Leckagevolumenstromes durch den Rückflussvolumenstrom Q_Rück erkannt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überschreiten der Systemgrenze der Steuerungsvorrichtung (2) detektiert wird, und daß das Überschreiten der Systemgrenze als Gefahr einer Unteranpressung gewertet wird und die vorgesehene Gegenmaßnahme auslöst.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung des aktuellen Betriebszustandes der Steuerungsvorrichtung (2) durch eine Sensierung des Systemdruckes P_Sys erfolgt, und daß das Überschreiten der Systemgrenze durch eine Unterschreitung eines Sollwertes p_Soll des Systemdruckes P_Sys um eine vordefinierte Druckdifferenz erkannt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen einer Übersetzungsverstellung die Reduzierung des entnommenen Volumenstromes durch eine Reduzierung der Verstellgeschwindigkeit bewirkt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ohne Vorliegen einer Übersetzungsverstellung ein Warnsignal ausgegeben wird.