DE10134567A1

DE10134567A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung von Getriebeübersetzungsbefehlen für ein kontinuierlich variables Getriebe

Info

Publication number: DE10134567A1
Application number: DE10134567A
Authority: DE
Inventors: Howard N Cannon; Larry E Kendrick
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2002-02-21
Also published as: US6447423B1

Abstract

Eine Vorrichtung zur Steuerung eines kontinuierlich variablen Getriebes wird offenbart. Die Vorrichtung weist folgendes auf, (i) eine Eingangswelle, die von einem Motor angetrieben wird, (ii) eine Ausgangswelle, (iii) eine Bedienereingabe zur Erzeugung von Drehzahlbefehlen und (iv) eine Steuervorrichtung, die betreibbar ist, um die Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsbefehle aufzunehmen und Getriebeübersetzungsbefehle zu erzeugen, die ein Verhältnis einer Drehzahl der Ausgangswelle zu einer Drehzahl der Eingangswelle steuern. Eine obere Getriebeübersetzungsgrenze wird von einer ersten Motordrehzahl definiert, und eine untere Getriebeübersetzungsgrenze wird von einer zweiten Motordrehzahl definiert. Wenn der Drehzahlbefehl einen größeren Getriebeübersetzungsbefehl anfordert als die obere Getriebeübersetzungsgrenze, stellt die Steuervorrichtung den Getriebeübersetzungsbefehl auf die obere Getriebeübersetzungsgrenze ein, während wenn der Drehzahlbefehl einen kleineren Getriebeübersetzungsbefehl anfordert als die untere Getriebeübersetzungsgrenze, die Steuervorrichtung den Getriebeübersetzungsbefehl auf die untere Getriebeübersetzungsgrenze einstellt. Ein Verfahren zur Steuerung eines kontinuierlich variablen Getriebes wird auch offenbart.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein kontinuierlich variables Getriebe und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung von Getriebeübersetzungsbefehlen für ein kontinuierlich va riables Getriebe.

Hintergrund der Erfindung

Viele Arbeitsmaschinen, insbesondere Erdbearbeitungsma schinen, verwenden ein kontinuierlich variables Getriebe zum Antrieb zum Traktionsrädern oder -raupen, die die Ar beitsmaschine antreiben. Typischerweise sieht ein hydro statisches Getriebe, das aus einer Hydraulikpumpe mit va riabler Drehzahl und einem Hydraulikmotor besteht, eine kontinuierlich variable Drehzahl- bzw. Geschwindigkeits ausgangsgröße für die Räder oder Raupen der Arbeitsma schine vor. Insbesondere kann die Drehzahlausgangsgröße kontinuierlich durch Steuerung der Verdrängung der Hy draulikpumpe variiert werden.

Herkömmliche Getriebe arbeiten in einer getrennten Anzahl von Getriebeübersetzungen. Schaltungen zwischen benach barten Getriebeübersetzungen halten im allgemeinen einen Motor, der das Getriebe antreibt, innerhalb seines er wünschten Betriebsbereiches. Ein Nachteil bei einem kon tinuierlich variablen Getriebe ist, daß Getriebeüberset zungen oder das Verhältnis der Getriebeausgangsdrehzahl zur Motordrehzahl angewiesen werden können, die außerhalb des erwünschten Betriebsbereiches des Motors liegen, der das Getriebe antreibt. Wenn eine Getriebeübersetzung zu groß ist, dann kann der Motor unter seinem erwünschten Betriebspunkt oder seiner Absterbegrenze laufen. Daher kann das Anweisen einer zu hohen Getriebeübersetzung ver ursachen, daß der Motor abstirbt. Wenn andererseits die Getriebeübersetzung zu gering ist, kann der Motor mit ei ner Drehzahl weit über seiner oberen Drehzahlgrenze lau fen. Der Betrieb des Motors über seiner oberen Drehzahl grenze kann möglicherweise den Motor oder den Antriebs strang beschädigen.

Was daher benötigt wird, ist ein Verfahren und eine Vor richtung zur Einstellung der Getriebeübersetzungsbefehle für ein kontinuierlich variables Getriebe, das die oben erwähnten Nachteile überwindet.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß eines ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, um ein kontinuierlich variables Getriebe zu steuern. Die Vorrichtung weist fol gendes auf: (i) eine Eingangswelle, die von einem Motor angetrieben wird, (ii) eine Ausgangswelle, (iii) eine Be dienereingabe zur Erzeugung von Drehzahlbefehlen und (iv) eine Steuervorrichtung, die betreibbar ist, um die Dreh zahlbefehle aufzunehmen und Getriebeübersetzungsbefehle zu erzeugen, die ein Verhältnis einer Drehzahl der Aus gangswelle zu einer Drehzahl der Eingangswelle steuern. Eine obere Getriebeübersetzungsgrenze wird definiert durch eine erste Motordrehzahl, und eine untere Getriebe übersetzungsgrenze wird definiert durch eine zweite Mo tordrehzahl. Wenn der Drehzahlbefehl einen größeren Ge triebeübersetzungsbefehl erfordert als die obere Getrie beübersetzungsgrenze, stellt die Steuervorrichtung den Getriebeübersetzungsbefehl auf die obere Getriebeüberset zungsgrenze ein, während wenn der Drehzahlbefehl einen niedrigeren Getriebeübersetzungsbefehl erfordert als die untere Getriebeübersetzungsgrenze die Steuervorrichtung den Getriebeübersetzungsbefehl auf die untere Getriebe übersetzungsgrenze einstellt.

Gemäß eines zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung eines kontinuierlich va riablen Getriebes vorgesehen. Das Getriebe weist folgen des auf: (i) eine Eingangswelle, die von einem Motor an getrieben wird, (ii) eine Ausgangswelle, (iii) eine Be dienereingabe zur Erzeugung von Drehzahlbefehlen und (iv) eine Steuervorrichtung, die betreibbar ist, um die Dreh zahlbefehle aufzunehmen und Getriebeübersetzungsbefehle zu erzeugen, die ein Verhältnis einer Drehzahl der Aus gangswelle zu einer Drehzahl der Eingangswelle steuern. Das Verfahren weist die Schritte auf, eine obere Getrie beübersetzungsgrenze mit einer ersten Motordrehzahl zu definieren, und eine untere Getriebeübersetzungsgrenze mit einer zweiten Motordrehzahl zu definieren. Das Ver fahren weist weiter die Schritte auf, den Getriebeüber setzungsbefehl auf die obere Getriebeübersetzungsgrenze einzustellen, wenn der Drehzahlbefehl einen größeren Ge triebeübersetzungsbefehl erfordert als die obere Getrie beübersetzungsgrenze, und den Getriebeübersetzungsbefehl auf die untere Getriebeübersetzungsgrenze einzustellen, wenn der Drehzahlbefehl einen Getriebeübersetzungsbefehl von weniger als der unteren Getriebeübersetzung anfor dert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines hydromecha nischen, kontinuierlich variablen Getriebes, das die Merkmale der vorliegenden Erfindung darin verkörpert;

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer open-loop- Steuerung bzw. einer Steuerung (mit offener Schleife) die einen Befehlbegrenzungsalgorith mus aufweist; und

Fig. 3 ist eine Kurvendarstellung der oberen Getriebe übersetzungsgrenze und der unteren Getriebe übersetzungsgrenze als eine Funktion der Ma schinenfahrgeschwindigkeit.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Während an der Erfindung verschiedene Modifikationen und alternative Formen ausgeführt werden können, ist ein spe zielles Ausführungsbeispiel davon beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt worden und wird hier im Detail be schrieben. Es sei jedoch bemerkt, daß nicht die Absicht besteht, die Erfindung auf die spezielle, offenbarte Form einzuschränken, sondern im Gegenteil soll die Erfindung alle Modifikationen, äquivalenten Ausführungen und Alter nativen abdecken, die in den Kern und Umfang der Erfin dung fallen, wie von den beigefügten Ansprüchen defi niert.

Mit Bezug auf Fig. 1 ist eine Getriebeanordnung 10 ge zeigt, die die Merkmale der vorliegenden Erfindung darin verkörpern. Die Getriebeanordnung 10 ist geeignet zur An wendung in einer Arbeitsmaschine, wie beispielsweise einem (nicht gezeigten) Lader mit einem Motor 12. Die Getriebe anordnung 10 ist von der kontinuierlich variablen Bauart, die ein kontinuierlich variables, hydrostatisches Getriebe 14 aufweist, ein mechanisches Getriebe 16, eine mikropro zessorbasierte Steuervorrichtung 18 und eine Befehlsein gabeanordnung 22. Ein Arbeitssystem 24 ist mit der Ge triebeanordnung 10 über eine Antriebswelle 26 verbunden. Das Arbeitssystem 24 besteht typischerweise aus den An triebsrädern oder -raupen der Arbeitsmaschine.

Das hydrostatische Getriebe 14 ist betriebsmäßig mit dem Motor 12 durch eine Pumpeneingangsantriebswelle 46 ver bunden. Das hydrostatische Getriebe 14 weist eine Pumpe 48 mit variabler Verdrängung und einen Motor 52 auf, der betriebsmäßig mit der Pumpe 48 mit variabler Verdrängung durch Leitungen 54 und 56 verbunden ist, um eine Hydrau likschaltung zu bilden. Eine Verdrängungssteuervorrich tung 50 stellt die Verdrängung der Pumpe 48 mit variabler Verdrängung ein, und steuert somit den Fluß des Hydrau likströmungsmittels zwischen der Pumpe 48 mit variabler Verdrängung und dem Motor 52. Das Variieren des Flusses variiert die Drehzahl der Motorausgangswelle 34 des Mo tors 52.

Die Position der Pumpenverdrängungssteuervorrichtung 50 wird durch einen elektrohydraulischen Servomechanismus 60 gesteuert. Der Servomechanismus 60 weist einen ersten Elektromagneten oder eine erste Betätigungsvorrichtung 61 auf, einen zweiten Elektromagneten oder eine zweite Betä tigungsvorrichtung 62, ein Drei-Positionen-Vier-Wege- Ventil 63 und einen Rückkoppelungsarm 64. Wenn ein Strom an der ersten Betätigungsvorrichtung 61 über eine Signal leitung 65 geliefert wird, bewegt die erste Betätigungs vorrichtung 61 das Drei-Positionen-Ventil in der Richtung des Pfeils 100, um das Ventil 63 in einer ersten Position anzuordnen. In der ersten Position bewirkt das Ventil 63, daß Hochdruckströmungsmittel von einer reparablen Pumpe 66 zu einem Kolbenglied 68 über eine Leitung 70 geleitet wird, was bewirkt, daß die Verdrängungssteuervorrichtung 50 sich in der allgemeinen Richtung des Pfeils 99 bewegt. Die Bewegung der Verdrängungssteuervorrichtung 50 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 99 ordnet die Pumpe 48 mit variabler Verdrängung in einer positiven Verdrängung an. Übermäßiges Strömungsmittel tritt aus der Verdrän gungssteuervorrichtung 50 über eine Leitung 72 aus, und wird zu einem Strömungsmittelsumpf 73 zurückgeleitet. Die Kraft des Strömungsmittels auf das Kolbenglied 68 wirkt auch auf den Positionsrückkoppelungsarm 64 in der allge meinen Richtung des Pfeils 99. Ein Gleichgewicht wird zwischen der Kraft eingestellt, die von der ersten Betä tigungsvorrichtung 61 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 100 ausgeübt wird, und der Kraft, die von dem Po sitionsrückkoppelungsarm 64 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 99 ausgeübt wird. Somit ist für positive Ver drängungen die Position der Verdrängungssteuervorrichtung 50 proportional zu dem Strom, der an die erste Betäti gungsvorrichtung 61 als der erste Betätigungsvorrich tungsbefehl geliefert wird.

Wenn ein Strom an die zweite Betätigungsvorrichtung 62 über eine Signalleitung 67 geliefert wird, bewegt die zweite Betätigungsvorrichtung 62 das Drei-Positionen- Ventil in Richtung des Pfeils 99, um das Ventil 63 in ei ne zweite Position zu bringen. In der zweiten Position bewirkt das Ventil 63, daß Hochdruckströmungsmittel von der Ladepumpe 66 zu einem Kolbenglied 68 über die Leitung 72 gepumpt wird, was bewirkt, daß sich die Verdrängungs steuervorrichtung 50 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 100 bewegt. Die Bewegung der Verdrängungssteuer vorrichtung 50 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 100 bringt die Pumpe 48 mit variabler Verdrängung auf eine negative Verdrängung. Übermäßiges Strömungsmittel tritt aus der Verdrängungssteuervorrichtung 50 über die Leitung 70 aus und wird zu einem Strömungsmittelsumpf 73 zurück geleitet. Die Kraft des Strömungsmittels auf dem Kol benglied 68 wirkt auch auf den Positionsrückkoppelungsarm 64 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 100. Ein Gleichgewicht wird zwischen der Kraft aufgestellt, die von der zweiten Betätigungsvorrichtung 62 in der allge meinen Richtung des Pfeils 99 ausgeübt wird, und der Kraft, die von dem Positionsrückkoppelungsarm 64 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 100 ausgeübt wird. Somit ist für negative Verdrängungen die Position der Verdrän gungssteuervorrichtung 50 proportional zu dem Strom, der als der zweite Betätigungsvorrichtungsbefehl zur zweiten Betätigungsvorrichtung 62 geliefert wird. Es sei bemerkt, daß die erste Betätigungsvorrichtung 61 nur die Pumpe 48 mit variabler Verdrängung in positive Verdrängung bringen kann, und daß die zweite Betätigungsvorrichtung 62 nur die Pumpe 48 mit variabler Verdrängung auf negative Ver drängungen bringen kann.

Das mechanische Getriebe 16 weist eine Zusammenfassungs planetengetriebeanordnung 30 auf, und zwar mit einem er sten Planetengetriebesatz 31, mit einem zweiten Planeten getriebesatz 32 und einem dritten Planetengetriebesatz 33, der selektiv die Ausgangsgröße aus dem kontinuierlich variablen hydrostatischen Getriebe 14 mit der Ausgabe des Motors 12 kombiniert, um die Ausgangswelle 26 anzutrei ben. Um einen ersten Getriebebereich 110 auszuwählen, werden eine Kupplung 102 und eine Kupplung 104 einge rückt. Um einen zweiten Vorwärtsgetriebebereich 120 aus zuwählen, werden eine Kupplung 108 und die Kupplung 104 eingerückt. Um einen dritten Vorwärtsübersetzungsbereich 130 auszuwählen, werden die Kupplung 108 und eine Kupp lung 106 eingerückt. Um einen zweiten Rückwärtsüberset zungsbereich 140 auszuwählen, wird eine Kupplung 109 und die Kupplung 104 eingerückt. Um einen dritten Rückwärts übersetzungsbereich 150 auszuwählen, werden die Kupplung 109 und die Kupplung 106 eingerückt.

Das Getriebe 10 weist weiter einen Getriebeeingangsdreh zahlsensor 76 auf, der betreibbar ist, um die Drehzahl der Pumpeneingangswelle 46 abzufühlen und ein Getriebe eingangsdrehzahlsignal, das die Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl darstellt, an die Steuervorrichtung 18 zu leiten. Das Getriebe 10 weist noch weiterhin einen Mo tordrehzahlsensor 78 auf, der betreibbar ist, um die Drehzahl der Motorausgangswelle 34 abzufühlen und ein Mo tordrehzahlsignal, das die Motorausgangsdrehzahl dar stellt, an die Steuervorrichtung 18 zu leiten. Das Motor drehzahlsignal kombiniert mit dem Getriebeeingangsdreh zahlsignal kann auch verwendet werden, um eine Getriebe ausgangsdrehzahl und eine Maschinenfahrgeschwindigkeit zu bestimmen, wenn der Eingriffszustand der Kupplungen 102, 104, 106, 108 und 109 bekannt ist.

Das Getriebe 10 weist weiter einen Getriebeausgangsdreh zahlsensor 80 auf, der betreibbar ist, um die Getriebe ausgangsdrehzahl abzufühlen und ein Getriebeausgangsdreh zahlsignal an die Steuervorrichtung 18 zu leiten. Sowohl der Motordrehzahlsensor 78 kombiniert mit dem Eingangs drehzahlsensor 76 als auch der Getriebeausgangsdrehzahl sensor 80 können verwendet werden, um die Getriebeaus gangsdrehzahl oder die Maschinenfahrgeschwindigkeit zu berechnen. Jedoch wird bei der vorliegenden Erfindung der Motordrehzahlsensor 78 verwendet, um präzise die Verdrän gung der Pumpe 48 zu steuern, und er hat daher eine viel höhere Auflösung und einen niedrigeren Ausfall als der Getriebeausgangsdrehzahlsensor 80. Somit wird es bevor zugt, den Motordrehzahlsensor 78 und den Eingriffszustand der Kupplungen 102, 104, 106, 108 und 109 zu verwenden, um die Getriebeausgangsdrehzahl und die Maschinenfahrge schwindigkeit zu bestimmen. Es ist jedoch immer noch mög lich und praktisch durchführbar, den Ausgangsdrehzahlsen sor 80 zu verwenden, um die Maschinenfahrgeschwindigkeit zu bestimmen.

Die Befehlseingabeanordnung 22 nimmt Bedienereingaben auf und überträgt erwünschte Geschwindigkeits- und Richtungs signale an die Steuervorrichtung 18. Die Befehlseingabe anordnung 22 nimmt Bedienereingaben auf und überträgt Soll-Geschwindigkeits- und Soll-Richtungssignale an die Steuervorrichtung 18. Die Steuervorrichtung 18 weist ei nen (nicht gezeigten) RAM bzw. Arbeitsspeicher (RAM = random access memory) und einen ROM bzw. Lesespeicher (ROM = read only memory) auf, die Getriebesteuerungssoft ware speichern. Die Steuervorrichtung 18 liest die er wünschte Geschwindigkeit bzw. Soll-Geschwindigkeit, liest die Richtungssignale, liest die Geschwindigkeitssensoren 76, 78, 80, und überträgt die Kupplungssteuersignale zur Steuerung des Eingriffes der Kupplungen 102, 104, 106, 108, 109 zum Einrücken bzw. Einschalten des entsprechen den Übersetzungsbereiches, wie oben beschrieben. Zusätz lich erzeugt die Steuervorrichtung 18 die Getriebeüber setzungsbefehle, die die Verdrängung der Pumpe 48 steu ern, und somit die Drehzahl der Ausgangswelle 34, und zwar zum Motor 52.

Mit Bezug auf Fig. 2 ist eine schematische Ansicht eines Steueralgorithmus' 90 innerhalb der Steuervorrichtung 18 gezeigt. Der Steueralgorithmus 90 nimmt die tatsächliche Maschinenfahrgeschwindigkeit und die Getriebeüberset zungsbefehle auf, die von der Steuervorrichtung 18 er zeugt werden. Als ein Zwischenschritt werden die Getrie beübersetzungsbefehle durch den Begrenzungsalgorithmus 92 geleitet, um modifizierte Getriebeübersetzungsbefehle zu erzeugen, die an die Verdrängungssteuervorrichtung 50 über die Signalleitung 65, 67 gesandt werden, um die Ver drängung der Pumpe 48 mit variabler Verdrängung zu steu ern, um die Getriebeübersetzung des Getriebes 10 zu steu ern.

Mit Bezug auf Fig. 3 ist eine Kurvendarstellung gezeigt, die den Begrenzungsalgorithmus 92 veranschaulicht. Der Begrenzungsalgorithmus 92 weist eine obere Übersetzungs grenze 110 und eine untere Übersetzungsgrenze 112 auf. Die obere Übersetzungsgrenze basiert auf einem optimalen Durchzugspunkt oder einer Durchzugsgrenze des Motors 12. Insbesondere ist die obere Getriebeübersetzungsgrenze 110 das Verhältnis der Maschinenfahrgeschwindigkeit zu einer Motordurchzugsgrenze. Die Motordurchzugsgrenze ist eine Ist-Motordrehzahl, unter der es nicht wünschenswert ist, den Motor 12 zu betreiben, und zwar aufgrund der Wahr scheinlichkeit, daß, wenn der Motor 12 zu weit unter die Durchzugsgrenze abfallen müßte, der Motor 12 absterben würde. Zusätzlich wird der Motordurchzugspunkt einge stellt, um zu bewirken, daß der Motor bei einem optimalen Spitzenleistungspunkt arbeitet. Es sei bemerkt, daß der Motor 12 in der vorliegenden Erfindung auf eine konstante Regelungsdrehzahl eingestellt wird, und daß die Drehzahl der Ausgangswelle 26 durch die kontinuierlich variable Getriebeübersetzung gesteuert wird.

Andererseits ist die untere Getriebeübersetzungsgrenze 112 das Verhältnis der Maschinenfahrgeschwindigkeit zu einer Motor- oder Antriebsstrangüberdrehzahlgrenze. Die Motorüberdrehzahlgrenze ist eine tatsächliche Motordreh zahl, über der es nicht wünschenswert ist, den Motor 12 zu betreiben, und zwar aufgrund der Wahrscheinlichkeit, daß der Motor und/oder die Antriebsstrangkomponenten ver sagen könnten. Es sei bemerkt, daß sowohl die Motordurch zugsgrenze als auch die Motorüberdrehzahlgrenze für einen speziellen Motor und ein spezielles Getriebe 10 spezi fisch sind.

Der Begrenzungsalgorithmus 92 modifiziert die Getriebe übersetzungsbefehle, um die Getriebeübersetzungsbefehle zwischen der oberen Getriebeübersetzungsgrenze 110 und der unteren Getriebeübersetzungsgrenze 112 zu halten. Wenn beispielsweise die Maschinenfahrgeschwindigkeit auf einer Geschwindigkeit 120 ist, und wenn ein Getriebeüber setzungsbefehl 122 von der Steuervorrichtung 18 erzeugt wird, dann weist der nicht modifizierte Getriebeüberset zungsbefehl 124 das Getriebe an, an einem Punkt 124 zu arbeiten, der über die obere Getriebeübersetzungsgrenze 110 fällt. Wenn der Getriebeübersetzungsbefehl 124 nicht modifiziert wird, würde die Drehzahl des Motors 12 unter die Durchzugsgrenze fallen und möglicherweise bewirken, daß der Motor abstirbt oder nicht an seinem optimalen Punkt arbeitet. Der Begrenzungsalgorithmus 92 weist das Getriebe 10 an, an dem Punkt 124A zu arbeiten, der der Motordurchzugsgrenze bei der Maschinenfahrgeschwindigkeit 120 entspricht. Daher wird der Getriebeübersetzungsbefehl auf eine Getriebeübersetzung 122A begrenzt, die bewirkt, daß der Motor 12 am Punkt 124A arbeitet, wodurch verhin dert wird, daß die Drehzahl des Motors 12 unter die Mo tordurchzugsgrenze fällt.

Wenn die Maschinenfahrgeschwindigkeit auf der Geschwin digkeit 120 ist, und der Getriebeübersetzungsbefehl 125 von der Steuervorrichtung 18 erzeugt wird, dann würde der nicht modifizierte Getriebeübersetzungsbefehl 125 das Ge triebe anweisen, an einem Punkt 126 zu arbeiten, der un ter die untere Getriebeübersetzungsgrenze 112 fällt. Wenn der Getriebeübersetzungsbefehl 125 nicht modifiziert wird, würde die Drehzahl des Motors 12 die Überdrehzahl grenze des Motors und des Antriebsstrangs überschreiten und möglicherweise verursachen, daß der Motor 12 und der Antriebsstrang versagen. Der Begrenzungsalgorithmus 92 weist das Getriebe an, am Punkt 126A zu arbeiten, der der Motorüberdrehzahlgrenze bei der Maschinenfahrgeschwindig keit 120 entspricht. Daher wird der Getriebeübersetzungs befehl auf eine Getriebeübersetzung 125A begrenzt, die das Getriebe anweist, an dem Punkt 126A zu arbeiten, wo durch verhindert wird, daß die Drehzahl des Motors 12 die Überdrehzahlgrenze des Motors und des Antriebsstrangs bei der Maschinenfahrgeschwindigkeit 120 überschreitet.

Wenn die Maschinenfahrgeschwindigkeit bei der Geschwin digkeit 120 ist, und wenn ein Getriebeübersetzungsbefehl 127 von der Steuervorrichtung 18 erzeugt wird, dann würde der nicht modifizierte Getriebeübersetzungsbefehl 127 das Getriebe anweisen, an einem Punkt 128 zu arbeiten, der zwischen die untere Getriebeübersetzungsgrenze 112 und die obere Getriebeübersetzungsgrenze 110 fällt. Somit be wirkt der Getriebeübersetzungsbefehl 127, daß der Motor 12 in einem wünschenswerten Bereich zwischen der Motor durchzugsgrenze und der Motorüberdrehzahlgrenze arbeitet. Daher wird der Getriebeübersetzungsbefehl 127 nicht von dem Begrenzungsalgorithmus 92 modifiziert, wenn der Ge triebeübersetzungsbefehl 127 das Getriebe 10 anweist, an einem Punkt 128 zwischen der oberen Getriebeübersetzungs grenze 110 und der unteren Getriebeübersetzungsgrenze 112 zu arbeiten.

Eine Begrenzung des Begrenzungsalgorithmus' 92 ist, daß es Nachteile bei der Verwendung des Begrenzungsalgorith mus' bei niedriger Maschinenfahrgeschwindigkeit gibt. Insbesondere laufen bei niedrigen Maschinenfahrgeschwin digkeiten die obere Getriebeübersetzungsgrenze 110 und die untere Getriebeübersetzungsgrenze 112 zusammen. Daher wird eine Abschnittsgeschwindigkeit 140 eingestellt, wo die obere Getriebeübersetzungsgrenze 110 und die untere Getriebeübersetzungsgrenze 112 nicht länger von dem Be grenzungsalgorithmus 92 angewandt werden. Die Abschnitts geschwindigkeit 140 könnte ein fester Wert oder eine Funktion der Getriebeparameter sein, und zwar abhängig von den Anforderungen der Anwendung.

Industrielle Anwendbarkeit

Im Betrieb wird der Begrenzungsalgorithmus 92 in Verbin dung mit der open-loop-Steuerung (Steuerung) 90 verwen det, um sicher zu stellen, daß die Getriebeübersetzungs befehle zwischen eine obere Getriebeübersetzungsgrenze 110 und eine untere Getriebeübersetzungsgrenze 112 fal len.

Wenn die Steuervorrichtung 18 einen Getriebeübersetzungs befehl erzeugt, der bewirkt, daß das Getriebe 10 an einem Punkt 124 über der oberen Getriebeübersetzungsgrenze 110 arbeitet, begrenzt der Begrenzungsalgorithmus den Getrie beübersetzungsbefehl auf den Punkt 124A, der der Motor durchzugsgrenze bei der Maschinenfahrgeschwindigkeit 120 entspricht. Somit verhindert der Begrenzungsalgorithmus 92, daß die Steuervorrichtung 18 eine Getriebeübersetzung anweist, die bewirken würde, daß die Drehzahl des Motors 12 unter die Motordurchzugsgrenze bei der Ist-Fahrge schwindigkeit fällt.

Wenn die Steuervorrichtung 18 einen Getriebeübersetzungs befehl erzeugt, der bewirkt, daß das Getriebe 10 an einem Punkt 126 arbeitet, der unter die untere Getriebeüberset zungsgrenze 112 fällt, begrenzt der Begrenzungsalgorith mus 92 den Getriebeübersetzungsbefehl auf den Punkt 126A, der der Motorüberdrehzahlgrenze bei der Maschinenfahrge schwindigkeit 120 entspricht. Somit verhindert der Be grenzungsalgorithmus 92, daß die Steuervorrichtung 18 ei ne Getriebeübersetzung anweist, die bewirken würde, daß die Drehzahl des Motors 12 die Überdrehzahlgrenze des Mo tors oder des Antriebsstrangs bei der Ist-Fahrgeschwin digkeit überschreitet.

Wenn ein nicht modifizierter Getriebeübersetzungsbefehl das Getriebe 10 veranlaßt, bei einem Punkt 128 zu arbei ten, der zwischen die untere Getriebeübersetzungsgrenze 112 und die obere Getriebeübersetzungsgrenze 110 fällt, modifiziert der Begrenzungsalgorithmus 92 nicht den Ge triebeübersetzungsbefehl, da der Motor in dem wünschens werten Bereich zwischen der Durchzugsgrenze und der Über drehzahlgrenze bei der Maschinenfahrgeschwindigkeit 120 arbeitet.

Wenn zusätzlich die Maschinenfahrgeschwindigkeit unter die Abschnittsgeschwindigkeit 140 fällt, laufen die obere Getriebeübersetzungsgrenze 110 und die untere Getriebe übersetzungsgrenze 112 zusammen. Daher begrenzt der Be grenzungsalgorithmus 92 nicht länger die Getriebeüberset zung auf die obere Getriebeübersetzungsgrenze 110 oder die untere Getriebeübersetzungsgrenze 112. Die Ab schnittsgeschwindigkeit 140 könnte ein fester Wert sein oder eine Funktion von Getriebeparametern abhängig von den Anforderungen der Anwendung.

Während die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und in der vorangegangenen Beschreibung veranschaulicht und be schrieben worden ist, soll eine solche Darstellung und Beschreibung als beispielhaft und nicht einschränkend an gesehen werden, wobei bemerkt sei, daß nur das bevorzugte Ausführungsbeispiel gezeigt und beschrieben worden ist, und daß alle Veränderungen und Modifikationen, die in den Kern der Erfindung fallen, geschützt werden sollen.

Obwohl beispielsweise das kontinuierlich variable Getrie be 14 so konfiguriert ist, daß es eine Hydraulikpumpe 48 mit variabler Verdrängung und einen Hydraulikmotor hat, und dadurch bei der vorliegenden Erfindung beträchtliche Vorteile hat, könnte das kontinuierlich variable Getriebe 14 auch mit einem ersten Elektromotor/Generator verkör pert werden, der einen zweiten Elektromotor/Generator an treibt.

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung eines kontinuierlich va riablen Getriebes, die folgendes aufweist:
eine Eingangswelle, die von einem Motor angetrieben wird;
eine Ausgangswelle;
eine Bedienereingabe zur Erzeugung von Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsbefehlen; und
eine Steuervorrichtung, die betreibbar ist, um die Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsbefehle aufzunehmen und Getriebeübersetzungsbefehle zu erzeugen, die ein Verhältnis der Drehzahl der Ausgangswelle zu einer Drehzahl der Eingangswelle steuern, wobei
eine obere Getriebeübersetzungsgrenze von einer er sten Motordrehzahl definiert wird, wobei
eine untere Getriebeübersetzungsgrenze von einer zweiten Motordrehzahl definiert wird, wobei
wenn der Drehzahlbefehl einen größeren Getriebeüber setzungsbefehl anfordert, als die obere Getriebe übersetzungsgrenze, die Steuervorrichtung den Ge triebeübersetzungsbefehl auf die obere Getriebeüber setzungsgrenze einstellt, und wobei
wenn der Geschwindigkeitsbefehl einen kleineren Ge triebeübersetzungsbefehl anfordert, als die untere Getriebeübersetzungsgrenze, die Steuervorrichtung den Getriebeübersetzungsbefehl auf die untere Ge triebeübersetzungsgrenze einstellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiter einen Dreh zahlsensor aufweist, der eine Drehzahl abmißt, die repräsentativ für die Ausgangsdrehzahl der Ausgangs welle ist, wobei
die erste Motordrehzahl eine Durchzugsgrenze des Mo tors ist, und wobei
die obere Getriebeübersetzungsgrenze das Verhältnis der Ausgangsdrehzahl zur Durchzugsgrenze ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiter einen Aus gangsdrehzahlsensor aufweist, der eine Drehzahl mißt, die für die Drehzahl der Ausgangswelle reprä sentativ ist, wobei
die zweite Motordrehzahl eine Überdrehzahlgrenze des Motors ist, und wobei
die untere Getriebeübersetzungsgrenze das Verhältnis der Ausgangsdrehzahl zur Überdrehzahlgrenze ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei
eine Abschnittsgeschwindigkeit nahe einer Ausgangs drehzahl von Null definiert wird, und wobei
der Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlbefehl einge stellt wird, wenn die Ausgangsdrehzahl größer ist als die Abschnittsdrehzahl.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Abschnitts drehzahl eine Funktion der Auflösung des Drehzahl sensors ist.

6. Verfahren zur Steuerung eines kontinuierlich varia blen Getriebes mit (i) einer Eingangswelle, die von einem Motor angetrieben wird, mit (ii) einer Aus gangswelle, mit (iii) einer Bedienereingabe zur Er zeugung von Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsbefehlen und mit (iv) einer Steuervorrichtung, die betreibbar ist, um die Drehzahlbefehle aufzunehmen und Getrie beübersetzungsbefehle zu erzeugen, die ein Verhält nis einer Drehzahl der Ausgangswelle zu einer Dreh zahl der Eingangswelle steuern, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Definieren einer oberen Getriebeübersetzungsgrenze mit einer ersten Motordrehzahl;
Definieren einer unteren Getriebeübersetzungsgrenze mit einer zweiten Motordrehzahl;
Einstellen des Getriebeübersetzungsbefehls auf die obere Getriebeübersetzungsgrenze, wenn der Drehzahl befehl einen größeren Getriebeübersetzungsbefehl er fordert als die obere Getriebeübersetzungsgrenze; und
Einstellen des Getriebeübersetzungsbefehls auf die untere Getriebeübersetzungsgrenze, wenn der Dreh zahlbefehl einen Getriebeübersetzungsbefehl kleiner als die untere Getriebeübersetzung anfordert.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Getriebe weiter einen Drehzahlsensor besitzt, der eine Drehzahl mißt, die für die Ausgangsdrehzahl der Ausgangswelle repräsentativ ist, wobei es weiter die folgenden Schritte aufweist:
Einstellen der ersten Motordrehzahl auf eine Durch zugsgrenze des Motors; und
Definieren der oberen Getriebeübersetzungsgrenze als das Verhältnis der Ausgangsdrehzahl zur Durchzugs grenze.

8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Getriebe weiter einen Drehzahlsensor aufweist, der eine Drehzahl mißt, die repräsentativ für die Ausgangsdrehzahl der Ausgangswelle ist, wobei es weiter folgende Schritte aufweist:
Einstellen der zweiten Motordrehzahl auf eine Über drehzahlgrenze des Motors; und
Definieren der unteren Getriebeübersetzungsgrenze als das Verhältnis der Ausgangsdrehzahl zur Über drehzahlgrenze.

9. Verfahren nach Anspruch 8, das weiter folgende Schritte aufweist:
Definieren einer Abschnittsdrehzahl nahe der Aus gangsdrehzahl von Null; und
Einstellen der Drehzahl, wenn die Ausgangsdrehzahl größer als die Abschnittsdrehzahl bzw. -geschwindig keit ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, das weiter den Schritt aufweist, die Abschnittsdrehzahl als eine Funktion der Auflösung des Drehzahlsensors zu bestimmen.