DE102004013506A1

DE102004013506A1 - Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004013506A1
Application number: DE200410013506
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Elser; Gerald Dipl.-Ing. Freitag; Steffen Dipl.-Ing. Henzler
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-10-06
Also published as: WO2005090833A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstranges mit einem stufenlosen Toroidgetriebe, welches zwei stufenlose Fahrbereiche und zwei konstante Getriebegänge (Direktgang; Synchrongang) aufweist. DOLLAR A Üblicherweise sind die vorgenannten Fahrbereiche und Getriebegänge konkreten Antriebssituationen wie Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges zugeordnet. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgeschlagen, gemäß welchem abhängig von Betriebsparametern - beispielsweise für Fahrzeuggeschwindigkeiten, eine Lastanforderung durch den Fahrer und/oder eine Steigung des Fahrwegs - eine Auswahl zwischen einem Direktgang und einem Fahrbereich getroffen und das Getriebe geeignet angesteuert wird. Hierbei finden in einem Steuergerät Kennfelder (80) Einsatz. DOLLAR A Stufenlose Getriebe für Kraftfahrzeuge.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe mit einem stufenlosen Fahrbereich und einem konstanten Getriebegang gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der Druckschrift EP 0 003 408 B2 ist ein Getriebe bekannt, bei welchem zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle zwei unterschiedliche Leistungspfade möglich sind, nämlich zum einen über einen stufenlosen Umschlingungsvariator sowie zum anderen über eine Kupplung, welche die Eingangsseite des Umschlingungsvariators mit einer Getriebestufe verbindet, welche die Ausgangswelle antreibt. Über weitere Schaltelemente ist ein Fahrbetrieb in unterschiedlichen Fahrbereichen unter Nutzung der stufenlosen Verstellung des Umschlingungsvariators möglich. Der Einsatz des Direktganges soll den Bereich möglicher Getriebeübersetzungen vergrößern sowie die Effizienz des Getriebes erhöhen, da in dem Direktgang Leistungsverluste durch Einsatz des Umschlingungsvariators nicht auftreten.

Aus der Druckschrift EP 0 004 487 A1 ist ein Getriebe bekannt, bei welchem der Kraftschluss entweder über einen stufenlosen Umschlingungsvariator verläuft oder über eine Ge triebestufe konstanter Übersetzung, welche parallel zu dem Variator angeordnet ist und deren Übersetzung entweder der kürzesten oder der längsten Übersetzung des Variators entspricht. Hierdurch ist eine wahlweise Kraftübertragung zwischen dem konstanten und dem variablen Zweig ermöglicht. Durch den wahlweisen Betrieb kann die Gesamtbetriebsdauer des Variators reduziert werden, wodurch verringerte Dimensionen und verringerte Produktionskosten für den Variator ermöglicht sind. Darüber hinaus soll der durchschnittliche Wirkungsgrad des Getriebes verbessert werden.

Aus der Druckschrift US 6,447,422 B1 ist ein Getriebe mit einem Umschlingungsvariator bekannt, welcher in zwei unterschiedlichen Fahrbereichen zwischen die Eingangswelle und die Ausgangswelle des Getriebes zwischengeschaltet ist. Zusätzlich verfügt das Getriebe über mehrere Gänge konstanter Übersetzung, welche innerhalb des Bereiches der in den Fahrstufen gebildeten variablen Übersetzungen liegen. Die Gänge konstanter Übersetzung sollen entsprechend dieser Druckschrift vorrangig für eine Beschleunigung des Fahrzeugs verwendet werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch reduziert werden soll. Eine weitere Druckschrift, welche ein Getriebe mit zwei stufenlosen Fahrbereichen sowie Gänge konstanter Übersetzung aufweist, ist die Druckschrift US 5,074,830 .

Aus der Druckschrift WO 91/05183 ist ein Getriebe bekannt, welches über einen stufenlosen Leistungspfad mit einem Variator sowie einen Leistungspfad mit direkter Verbindung zwischen dem Getriebeeingang und dem Getriebeausgang verfügt.

Die Druckschrift EP 857 267 zeigt ein weiteres Getriebe, bei welchem neben einer direkten Antriebsverbindung der Antriebswelle mit der Abtriebswelle ein stufenloser Fahrbereich unter Zwischenschaltung eines Graham-Variators ermöglicht ist.

Ein Getriebe entsprechend der Druckschrift JP 62 255 654 A verfügt über ein stufenloses Getriebe mit einem Toroidvariator für einen Front-Quer-Antrieb, welches einen variablen Fahrbereich und einen zweiten Fahrbereich mit konstanter Übersetzung besitzt.

Aus der Druckschrift DE 199 11 297 A1 ist ein stufenloses Getriebe bekannt, bei welchem das Antriebsmoment über kegelartige Reibräder übertragen wird. Zusätzlich ist ein konstant übersetzter Gang vorhanden. Entsprechend der Lehre dieser Druckschrift erfolgt ein Schalten zwischen den beiden möglichen Kraftflüssen ohne nennenswerten Drehzahlunterschied, wobei die Anpresskraft der beiden Reibräder gegeneinander weitgehend zurückgenommen wird.

Aus der Druckschrift EP 0 942 199 B1 ist ein weiteres Toroidgetriebe bekannt, welches einen variablen Fahrbereich und einen zweiten Fahrbereich konstanter Übersetzung aufweist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, welches bei einem Getriebe mit zumindest einem stufenlosen Fahrbereich und zumindest einem konstanten Getriebegang Einsatz findet und bei dem für definierte Zustände eine Auswahl zwischen dem stufenlosen Fahrbereich und dem konstanten Getriebegang getroffen werden kann.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Erfindungsgemäß handelt es sich um ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe. Das Getriebe verfügt über zumindest einen stufenlosen-Fahrbereich. In diesem Fahrbereich ist in den Kraftfluss zwi schen Getriebeeingangswelle und Getriebeausgangswelle ein Variator, insbesondere ein Umschlingungsvariator oder ein Toroidvariator, zwischengeschaltet, so dass die Übersetzung stufenlos veränderbar ist. Weiterhin verfügt das Getriebe über zumindest einen konstanten Getriebegang. Bei dem Getriebegang kann es sich um einen Direktgang mit der Übersetzung 1, eine drehfeste Antriebsverbindung ohne Zwischenschaltung von Getriebestufen oder eine oder mehrere nacheinander liegende Getriebestufen handeln. In dem konstanten Getriebegang wird die Antriebsleistung unter Umgehung des Variators, d. h. ohne nennenswerte Kraftübertragung durch diesen, von der Getriebeeingangswelle zur Getriebeausgangswelle übertragen.

Erfindungsgemäß ist eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Getriebes vorgesehen, welcher mindestens ein Parameter zugeführt wird. Der Parameter korreliert mit einer Betriebsgröße des Antriebsstrangs, einem Umgebungsparameter und/oder einer Zustandsgröße eines Leistungsstellorgans. Bei der Betriebsgröße des Antriebsstrangs handelt es sich um eine beliebige Betriebsgröße, wie beispielsweise eine Leistung, eine Wirkleistung oder eine Verlustleistung, eine anstehende Last oder ein anstehendes Moment, eine Drehzahl, eine Drehzahländerung, einen Ein- oder Ausrückzustand einer Kupplung oder einer Bremse, eine Position eines Getriebeelements, insbesondere Schaltelements, einen Füllzustand einer Kupplung oder Bremse, eine Temperatur eines Schmiermediums, einen Schmierzustand wie beispielsweise einen Ölpegel, eine Betriebstemperatur des Antriebsstrangs oder des Getriebes, eine Betriebsgröße des Antriebsaggregates wie beispielsweise die Stellung einer Drosselklappe, einen Einspritzparameter, ein abgegebenes Motormoment, einen Ladedruck, einen Zustand eines Verbrennungsmediums wie Temperatur oder Zusammensetzung oder einen Betriebsparameter eines Katalysators.

Bei dem Umgebungsparameter handelt es sich um einen beliebigen Parameter aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise eine geodätische Höhe, eine Außentemperatur, einen Luftdruck, einen Fahrbahnparameter wie beispielsweise einen den Streckenverlauf hinsichtlich Höhenverlauf, Geradeaus- und Kurvenfahrt beschreibender Parameter.

Bei der Zustandsgröße eines Leistungsstellorgans wie beispielsweise eines Fahrpedals handelt es sich vorzugsweise um eine verallgemeinerte Koordinate der Stellung des Leistungsstellorgans oder einer einfachen oder mehrfachen zeitlichen Ableitung derselben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Auswahl des konstanten Getriebegangs nicht willkürlich erfolgen sollte, sondern vielmehr nach Maßgabe eines oder mehrerer der vorgenannten Parameter erfolgen sollte. Wird der Steuereinrichtung der Parameter zugeführt, so kann individuell angepasst an die jeweilige Situation eine Entscheidung getroffen werden, ob von einem stufenlosen Fahrbereich zum konstanten Getriebegang gewechselt werden soll.

Damit die Steuereinrichtung einen automatischen Wechsel von einem stufenlosen Fahrbereich zu einem konstanten Getriebegang herbeiführt, müssen zwei Kriterien erfüllt sein: zum einen muss der eine Parameter oder müssen mehrere Parameter eine bestimmte Konstellation aufweisen, so dass der automatische Wechsel parametergesteuert erfolgt. Darüber hinaus erfolgt eine Überwachung der Getriebeübersetzung dahingehend, ob diese in dem stufenlosen Fahrbereich zwischen einem unteren Schwellwert und einem oberen Schwellwert liegt. Nur wenn dieses der Fall ist, wird der automatisierte Wechsel durchgeführt. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass selbst dann, wenn ein Parameter in einer geeigneten Konstellation vorgefunden wird, ein konstanter Getriebegang angewählt wird, welcher unpassend ist, beispielsweise zu stark von der aktuellen Übersetzung im stufenlosen Fahrbereich abweicht, so dass sich ungünstige Schaltverläufe oder ungünstige Antriebsmomentenverläufe während des Schaltens ergeben oder das Antriebsaggregat durch den Wechsel in einem ungünstigen Drehzahlbereich arbeitet. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist ein besonders einfaches Verfahren ermöglicht, welches eine Anpassung des geeigneten Getriebezustands an Fahrzeug- und Umgebungsparameter ermöglicht.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung erfolgt ein (Rück-)Wechsel von dem konstanten Getriebegang zu einem stufenlosen Fahrbereich nach Maßgabe der Steuereinrichtung. Ein derartiger (Rück-)Wechsel erfolgt nach Maßgabe der Kriterien, welche vergleichbar sind mit denen, die für einen Wechsel von dem stufenlosen Fahrbereich zu dem konstanten Getriebegang einschlägig sind. Entsprechend dieser Ausgestaltung wird die Variabilität zur Ansteuerung eines geeigneten Zustands des Getriebes erhöht. Für einen (Rück-)Wechsel zu dem stufenlosen Fahrbereich können insbesondere dieselben Parameter verwendet werden, so dass keine zusätzlichen Messungen oder Signalleitungen nötig sind. Vorzugsweise kann für den Wechsel zur konstanten Getriebestufe und den (Rück-)Wechsel zum stufenlosen Fahrbereich dieselbe Steuerungs- oder Prüfroutine verwendet werden.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens verfügt das Getriebe über zwei stufenlose Fahrbereiche sowie zwei konstante Getriebegänge. Hierbei kann der automatische Wechsel zu einem konstanten Getriebegang oder zu einem stufenlosen Fahrbereich noch vielfältiger gestaltet werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass durch die Steuereinrichtung automatisch ein Wechsel von einem oder beiden stufenlosen Fahrbereichen zu einem ersten konstanten Getriebegang durchgeführt wird, wenn bei bestimmten Parameterkonstellationen eine Übersetzung in dem stufenlosen Fahrbereich vorliegt, welche innerhalb eines ersten Getriebeübersetzungsbereichs liegt, während, insbesondere bei anderen Parametern, für das Vorliegen der Übersetzung eines stufenlosen Fahrbereiches in einen zweiten Übersetzungsbereich ein zweiter konstanter Getriebegang angewählt wird. Hierdurch ist eine bessere und flexiblere Anpassung an die Bedingungen möglich.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein erster konstanter Getriebegang als Synchrongang ausgebildet, dessen Übersetzung ungefähr der Übersetzung beim Übergang von dem ersten Fahrbereich zum zweiten Fahrbereich entspricht. Hierbei ist insbesondere der Synchrongang multifunktional ausgebildet, da dieser einerseits den Übergang vom ersten zum zweiten Fahrbereich unterstützen kann und andererseits während bestimmter Antriebsphasen, in Abhängigkeit von den Parametern und der Übersetzung, als dauerhafter Getriebegang Einsatz finden kann. Besonders vorteilhaft ist diese Ausgestaltung, wenn für den Synchrongang Schaltelemente verwendet werden, welche ohnehin zur Realisierung der Fahrbereiche notwendig sind. Im einfachsten Fall werden für den Synchrongang die für beide Fahrbereiche zuständigen Schaltelemente eingerückt.

Für ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren ist ein konstanter Getriebegang als Direktgang ausgebildet. Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit auf den Einsatz eines Direktgangs erstreckt werden, welcher beispielsweise vorteilhaft hinsichtlich der Leistungsverluste, des Übersetzungsverhältnisses, der Belastung des Variators und/oder der Geräuschemission des Getriebes ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Größe eines unteren Schwellwertes, eines oberen Schwellwertes und/oder des Getriebeübersetzungsbereichs von dem mindestens einen Parameter abhängig. Hierdurch ist eine verbesserte Adaption des automatisierten Wechsels an einzelne Bedingungen möglich. Vorzugsweise ist die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes, des Getriebeübersetzungsbereichs und/oder die Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter last- oder leistungsabhängig. Die Lastabhängigkeit berücksichtigt hierbei insbesondere eine Fahrbahnsteigung, ein Fahrzeuggewicht oder einen Beladungszustand, einen Fahrwiderstand. Die Leistungsabhängigkeit betrifft insbesondere die Stellung oder den zeitlichen Verlauf der Stellung des Leistungsstellorgans oder tatsächliche Leistungsdaten des Antriebsaggregates.

Alternativ oder zusätzlich ist die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes, des Getriebeübersetzungsbereichs und/oder die Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter von einer Temperatur eines Getriebeöls abhängig. Einer derartigen Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beispielsweise in den stufenlosen Fahrbereich die Verlustleistung im Getriebe steigt, was zu einer Erhöhung der Öltemperatur führt. Wird eine kritische Öltemperatur überschritten, so kann erfindungsgemäß ein konstanter Getriebegang, insbesondere der Synchrongang oder der Direktgang eingelegt werden, wodurch die Verluste im Getriebe bei vergleichbaren Antriebszuständen verringert werden können. Hierdurch kann auf einfach Weise einem Überhitzen des Öles vorgebeugt werden, was zu einer Verringerung der Schmierleistung und damit einer Beeinträchtigung der Funktion des Getriebes führen kann. Ggf. erfolgt nach erfolgreicher Absenkung der Temperatur ein Rückwechsel in einen stufenlosen Fahrbereich.

Alternativ oder zusätzlich ist entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes, des Getriebeübersetzungsbereiches und/oder die Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter von einer ermittelten oder approximierten Restlebensdauer des Getriebes, von einer Betriebsdauer oder einer Betätigungshäufigkeit von Teilen des Toroidgetriebes abhängig. Beispielsweise kann für den Fall, dass erkannt wird, dass sich die Betriebsdauer eines Teiles, welches im Kraftfluss für den stufenlosen Fahrbereich liegt, einer abgeschätzten Lebensdauer annähert, verstärkt der konstante Getriebegang angewählt werden, so dass das vorgenannte Teil nicht weiter oder weniger beansprucht wird. Hierdurch kann die Gesamtlebensdauer des Antriebsstrangs vergrößert werden. Die Restlebensdauer kann ermittelt oder approximiert werden durch eine Messung oder Abschätzung der mechanischen Beaufschlagungen des Getriebes oder des Teiles, eine zahlenmäßige Erfassung der Betätigungshäufigkeiten oder ähnliches.

Alternativ oder zusätzlich kann weiterhin die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes, des Getriebeübersetzungsbereichs und/oder die Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter von einem ermittelten Fahrertypen abhängig sein. Somit erfolgt eine Anpassung daran, ob das Kraftfahrzeug von einem als sportlich erkannten oder einem als eher komfortorientierten Fahrer gefahren wird. Für eine Ermittlung eines Fahrertyps kommen sämtliche an sich bekannten Verfahren zur automatisierten Fahrertyperkennung in Getrieben, insbesondere Automatikgetrieben, in Betracht.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird nach einem Wechsel der Anpressdruck in einer hydraulischen Anpressvorrichtung des Variators abgesenkt. Hierdurch können die Schleppmomente des Variators auf ein Minimum abgesenkt wer den, wodurch der Wirkungsgrad (weiter) erhöht werden kann. Beispielsweise ergibt sich infolge des Axiallagers am Zwischenroller in Abhängigkeit der Drehzahl eine Mindestanpressung für den Variator. Liegt diese Mindestanpressung oberhalb der Summe aus einer mechanischen Grundanpressung, beispielsweise infolge einer Tellerfeder, und einer Fliehölkraft einer Anpressvorrichtung, so wird zusätzlich ein geregelter bzw. gesteuerter Druck bereitgestellt. Der Wert dieses Druckes kann entweder über alle Betriebszustände konstant mittels einer selbsttätigen Vorrichtung oder variabel mittels einer Steuerung vorgegeben werden.

Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens steuert die Steuereinrichtung den Wechsel zu einem konstanten Getriebegang und den Rückwechsel zu einem stufenlosen Fahrbereich mit einer Hysterese an. Dieses bedeutet, dass der Wechsel und der Rückwechsel bei unterschiedlichen Parametern und/oder unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen durchgeführt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Grenzen des Getriebeübersetzungsbereichs entsprechend angepasst sind oder aber die Bewertung der Parameter in der Steuereinrichtung. Beispielsweise liegt eine definierte Fahrzeuggeschwindigkeit, bei dessen Unterschreitung ein Direktgang wieder ausgelegt wird, um einen definierten Betrag niedriger als die zugehörige definierte Fahrzeuggeschwindigkeit, bei dessen Überschreitung der direkte Gang eingelegt wird. Hierdurch können auf einfache Weise zuverlässig Pendelschaltungen verhindert werden.

Auf besonders einfache Weise können nach einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung Pendelschaltungen vermieden werden, wenn nach einem Wechsel von einem stufenlosen Fahrbereich zu einem konstanten Getriebegang ein Rückwechsel von dem konstanten Getriebegang zu dem stufenlosen Fahrbereich erst nach einer Wartezeit durchgeführt wird. Gleichermaßen kann ein von dem Fahrzeug zurückgelegter Weg zur Vermeidung von Pendelschaltungen berücksichtigt werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Wechsel von einem stufenlosen Fahrbereich zu einem konstanten Getriebegang oder ein Wechsel von einem konstanten Getriebegang zu einem stufenlosen Fahrbereich erst durchgeführt, wenn für eine Zeitdauer die Abhängigkeit des wenigstens einen Parameters erfüllt ist und die Getriebeübersetzung in dem stufenlosen Fahrbereich einen unteren Schwellwert überschreitet, einen oberen Schwellwert unterschreitet oder innerhalb eines Getriebeübersetzungsbereichs liegt. Dieses hat zur Folge, dass kurzzeitige Änderungen des Parameters und/oder des Übersetzungsbereichs, welche einem langfristigen Zustand des Kraftfahrzeugs nicht entsprechen, keine Berücksichtigung finden. In entsprechender Ausgestaltung kann das der Steuereinrichtung zugeführte Signal des Parameters und/oder der Getriebeübersetzung einer Filterung unterworfen sein oder es kann ein Mittelwert über mehrere Parameterwerte oder Übersetzungswerte gebildet sein.

Vorzugsweise sind für einen Wechsel oder Rückwechsel Kennlinien vorgegeben. Derartige Kennlinien können auf besonders einfache Weise in einem Steuergerät abgelegt werden und gleichermaßen entsprechend der Gestaltung der Kennlinie besonders gut an die Gegebenheiten angepasst sein. Die Kennlinien können hierbei parameterabhängig sein. Hierbei ist es möglich, dass in Abhängigkeit des Parameters mehrere Kennlinien vorgegeben sind. Alternativ oder zusätzlich können die Kennlinien selbst eine Funktion mindestens eines Parameters sein.

Entsprechend einer Weiterbildung des Verfahrens wird ein Umgebungsparameter aus einem Fahrerassistenzsystem berücksich tigt. Hierbei kann es sich um GPS-Daten handeln oder ein Navigationssystem. Auf diese Weise ist eine Vorhersage eines Wechsels oder eines Rückwechsels möglich, beispielsweise dann, wenn das Fahrerassistenzsystem einen einen Wechsel oder Rückwechsel indizierenden Straßenverlauf vorhersagt. Das Fahrerassistenzsystem stellt hierbei vorzugsweise eine Höheninformation oder ein Steigungssignal oder eine Kurveninformation zur Verfügung. Beispielsweise ist es durch diese Ausgestaltung der Erfindung möglich, bereits vor einem Erreichen einer Steigung den entsprechenden Gang bzw. Fahrbereich einzulegen, so dass bei Beginn der Steigung ausreichend Zugkraft zur Verfügung gestellt wird, ohne dass der Variator mit einem hohen Drehmoment beaufschlagt wird.

Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass eine für einen Wechsel zuständige Kupplung oder Bremse vorgefüllt wird, wenn sich der zumindest eine Parameter an einen Bereich annähert, welcher einen Wechsel oder Rückwechsel indiziert und/oder sich die Getriebeübersetzung dem Getriebeübersetzungsbereich annähert. Erfindungsgemäß kann somit ausgenutzt werden, dass bei einem tatsächlich auftretenden Wechsel oder Rückwechsel eine Teilbefüllung der Kupplung oder Bremse bereits erfolgt ist, wodurch ein besonders schneller Wechsel herbeigeführt werden kann. Die Vorbefüllung erfolgt vorzugsweise so weit, dass einzelne Lamellen oder Reibbeläge gerade nicht oder mehr oder weniger bereits aneinander anliegen.

Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass nach einem Wechsel zu einem konstanten Getriebegang die Übersetzung des Variators in Richtung langsam automatisiert verändert wird. Hierdurch kann das Schleppmoment am Variator verringert werden. Dies hat zur Folge, dass die erforderliche Mindestanpressung des Variators sinkt und gleichzeitig die drehzahlabhängigen Verluste am Variatorabtrieb und in etwaigen nachge schalteten Getriebestufen (Überlagerungsplanetensatz) verringert werden. Vorzugsweise wird das minimale Schleppmoment nicht im maximalen Underdrive, sondern bei geringfügig längeren Übersetzungen erreicht.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die in den Kupplungen und Bremsen vorliegende Überanpressung zur Realisierung des Getriebegangs minimiert, d. h. der in den Kupplungen und Bremsen anliegende Hydraulikdruck ist nicht konstant oder an die maximal zu übertragende Leistung oder das maximale Moment angepasst, sondern vielmehr an den aktuellen Leistungs- und/oder Momentenbedarf, ggf. unter Hinzufügung einer absoluten oder prozentualen Sicherheit. Hierdurch kann der Systemdruck im Getriebe möglichst weit abgesenkt werden, wodurch hydraulische Verluste minimiert werden. Dies hat einen höheren Getriebewirkungsgrad zur Folge. Weiterhin wird durch die Minimierung der Überanpressung das Lösen der Kupplung oder Bremse vereinfacht.

Entsprechend einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist die Überanpressung in den Kupplungen und Bremsen von Betriebs- und/oder Umgebungsbedingungen abhängig. Die vorgenannte Abhängigkeit berücksichtigt Änderungen der Schließbedingungen der Kupplungen und Bremsen, welche von Betriebs- und/oder Umgebungsbedingungen abhängen. Beispiele hierfür sind unterschiedliche Befüllungsbedingungen der Betätigungseinrichtungen der Kupplungen und Bremsen, insbesondere verursacht durch Temperaturschwankungen, welche die Viskosität eines Hydraulikmediums verändern, oder Veränderungen der Reibbedingungen der Kupplungen und Bremsen, insbesondere eine Abhängigkeit eines Reibkoeffizienten von den Betriebs- und/oder Umgebungsbedingungen.

Gemäß einem besonderen Vorschlag der Erfindung wird als Parameter eine die Funktionsfähigkeit von Teilen des Kraftfahrzeuges oder des Antriebsstrangs beschreibende Kenngröße verwendet. Hierbei kann die Kenngröße ein beliebiges Teil des Kraftfahrzeugs, den Antriebsstrang oder das Getriebe betreffen. Korreliert die Kenngröße beispielsweise mit einer Funktionsfähigkeit des Variators, so kann in dem Fall, dass detektiert wird, dass der Variator in seiner Funktionsfähigkeit beeinträchtigt ist, vermehrt oder vollständig das Kraftfahrzeug über die konstante Gangstufe betrieben werden. Ist die Funktion eines Schaltelements oder eines Getriebeelements für eine Fahrstufe betroffen, so werden vorzugsweise die andere Fahrstufe und die konstanten Getriebegänge angesteuert. Ebenso kann für den Fall eines Ausfalls eines mit dem Kraftfluss über einen konstanten Getriebegang verbundenen Getriebeelements verstärkt oder vollständig auf den anderen konstanten Getriebegang und/oder die stufenlosen Fahrbereiche zurückgegriffen werden. Hiermit kann eine Funktionsfähigkeit des Kraftfahrzeugs auch bei einem Ausfall eines Teils gewährleistet werden. Notfalls kann hierdurch ein eingeschränkter Fahrbetrieb, beispielsweise zur nächsten Werkstatt, ermöglicht werden.

Gemäß einem weiteren Gedanken der vorliegenden Erfindung werden, insbesondere mittels der Steuereinrichtung, Antriebszustände erkannt, in welchen ein erhöhter Momentenbedarf vorliegt. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine Anfahrsituation sowie unmittelbare Leistungsanforderungen durch das Leistungsstellsignal, beispielsweise für Beschleunigungen im Zusammenhang mit Überholvorgängen. Für die vorgenannten Antriebszustände folgt eine Momenten- bzw. Leistungsübertragung unter Leistungsaufteilung, wobei ein Teil der Leistung bzw. des Antriebsmoments über den Variator sowie der übrige Teil über einen parallelen Leistungszweig erfolgt. In dem paralle len Leistungszweig ist eine Kupplung zwischengeschaltet, welche schlupfend betrieben wird, insbesondere zur Einregelung des zu übertragenden Antriebsmoments sowie zur Anpassung der Drehzahlverhältnisse. Zur Getriebeausgangswelle werden die Leistungen bzw. Momente der beiden vorgenannten Leistungspfade wieder überlagert. Entsprechend dieser Ausgestaltung der Erfindung wird das maximal übertragbare Moment nicht durch die Verhältnisse am Variator begrenzt, sondern zusätzlich zum vom Variator übertragenen Leistungspotential kann in dem parallelen Leistungszweig Antriebsmoment und Leistung übertragen werden. Dies ermöglicht insbesondere, für hohe Abtriebsmomente des Getriebes dennoch einen kleinen und kompakten Variator vorzusehen, da bei der Dimensionierung des Variators kurzzeitige Drehmomentspitzen, welche durch den parallelen Leistungszweig übertragen werden können, nicht berücksichtigt werden müssen.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Weitere Merkmale sind der Zeichnung, insbesondere den dargestellten Geometrien der Bauteile, den relativen Abmessungen mehrerer dargestellter Größen gleicher oder unterschiedlicher Bauteile, der relativen Anordnung der Bauteile zueinander und deren Wirkverbindungen miteinander zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher in verschiedenen Figuren dargestellter Ausgestaltungen und/oder der vorgenannten Merkmale mit Merkmalen der Ausgestaltungen des genannten Stands der Technik ist ebenfalls möglich.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1 einen Räderplan eines Toroidgetriebes für ein Kraftfahrzeug im Längsschnitt und

2 eine Prinzipskizze mit einer Steuereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

3 ein beispielhaftes Kennfeld für die Erzielung einer minimalen Verlustleistung mit einer Darstellung der Bereiche für eine bevorzugte Auswahl eines Direktganges als Funktion der Parameter Last und stationärer Fahrzeuggeschwindigkeit und

4 ein weiteres beispielhaftes Kennfeld für die Erzielung minimaler Verbräuche mit einer Darstellung der Bereiche für eine bevorzugte Auswahl eines Direktganges als Funktion der Parameter Last und stationärer Fahrzeuggeschwindigkeit.

Das gemäß 1 dargestellte Toroidgetriebe findet Einsatz in Kraftfahrzeugen, insbesondere mit Standardantrieb. Im Kraftfluss zwischen einer zentralen Eingangswelle 10 und einer koaxialen Ausgangswelle 11 ist ein stufenloses Toroidgetriebe 12 angeordnet, welches ein Planetenräder-Summengetriebe 13 und ein Planetenräder-Umkehrgetriebe 22 besitzt. Koaxial und bewegungsfest zur Eingangswelle 10 ist eine zentrale Zwischenwelle 14 vorgesehen, welche mit der einen zentralen Antriebsscheibe 15 des nach dem 2-Kammer-Prinzip ausgebildeten Variators 67 sowie mit einem ein erstes Getriebeglied des Summengetriebes 13 bildenden, zweistegigen Planetenträger 16 bewegungsfest verbunden ist. Der Planetenträger 16 ist zur Ermöglichung des koaxialen Leistungsdurchgangs zusätzlich mit der anderen zentralen Antriebsscheibe 15a des Variators 67 bewegungsfest verbunden. Koaxial zur Eingangs welle 10 und konzentrisch zur zentralen Zwischenwelle 14 ist eine konzentrische Zwischenwelle 17 angeordnet, welche die beiden zentralen Abtriebsscheiben 18, 18a des Variators 67 mit einem ein zweites Getriebeglied des Summengetriebes 13 bildenden, inneren Zentralrad 19 drehfest verbindet.
Das Summengetriebe 13 weist ein drittes Getriebeglied in Form eines äußeren Zentralrades 20 auf, wobei eine mittelbare oder unmittelbare Antriebsverbindung 27 zwischen dem dritten Getriebeglied und der Ausgangswelle 11 durch ein erstes Schaltelement in Form einer Schaltkupplung K1 für einen unteren Fahrbereich mit niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten herstellbar ist.
Das Summengetriebe 13 weist ein viertes Getriebeglied in Form eines inneren Zentralrades 21 auf, wobei eine mittelbare Antriebsverbindung 39 zwischen dem vierten Getriebeglied und der Ausgangswelle 11 durch ein zweites Schaltelement in Form einer Schaltkupplung K2 in einem oberen Fahrbereich mit höheren Fahrgeschwindigkeiten herstellbar ist. Die Eingangswelle 10 ist unter Umgehung des Variators 67 durch Aktivierung eines dritten Schaltelements in Form einer Schaltkupplung K3 bei einem Übersetzungsverhältnis i = 1 (Direktgang) mit der Ausgangswelle 11 in Antriebsverbindung bringbar.
Die Schaltkupplung K3 für den Direktgang ist einerseits mit der zentralen Zwischenwelle 14 direkt verbunden und andererseits mit der Ausgangswelle 11 über einen radialen Antriebssteg 27a direkt verbunden. Die Antriebsverbindung 27 ist über das Umkehrgetriebe 22 mit der Ausgangswelle gekoppelt. Die Schaltkupplung K1 ist mit dem einen (hier Zentralrad 26a) von zwei äußeren Zentralrädern 26 und 26a des Umkehrgetriebes 22 drehfest verbunden. Das andere Zentralrad (hier Zentralrad 26) ist mit der Ausgangswelle 11 drehfest verbunden. Die Zentralräder 26, 26a liegen axial beiderseits eines radialen Abstützsteges 23a des Planetenträgers 23, durch welchen letzterer gegenüber einem nicht drehenden Gehäuseteil 31 des Getriebegehäuses undrehbar festgelegt ist. Am Planetenträger 23 sind Planeten 30 drehbar gelagert, deren zwei Zahnkränze jeweils mit einem der äußeren Zentralräder 26, 26a kämmen, welche gleiche Zähnezahlen aufweisen und daher die Übersetzung 1:1 zwischen Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 11 zwangsläufig gewährleisten. Die Zahnkränze sind drehfest miteinander verbunden, so dass die Planeten 30 als Stufenplanet ausgebildet sind.
Der Planetenträger 16 weist Doppelplaneten 44 und einen mit der zentralen Zwischenwelle 14 drehfest verbundenen radialen Antriebssteg 49 auf. Die Doppelplaneten 44 bestehen aus je einem Haupt- und Nebenplaneten 45 und 46, welche miteinander kämmen und im Folgenden auch als erster Planet 60 und weiterer Planet bezeichnet sind. Die Hauptplaneten 45 weisen einen auf der dem Toroidgetriebe 12 abgewandten Seite des Antriebssteges 49 liegenden ersten Zahnkranz 47 und einem auf der dem Toroidgetriebe 12 zugewandten Seite des Antriebssteges 49 liegenden zweiten Zahnkranz 48 auf. Die Zahnkränze 47, 48 sind drehfest miteinander verbunden, so dass der Hauptplanet 45 als Stufenplanet ausgebildet ist. Die Nebenplaneten 46 kämmen mit dem äußeren Zentralrad 20. Bei den Hauptplaneten 45 kämmen der erste Zahnkranz 47 mit dem inneren Zentralrad 21 und der zweite Zahnkranz 48 mit dem inneren Zentralrad 19.
Die Zahnkränze 47 und 48 der Hauptplaneten 45 haben ungleiche Zähnezahlen, wobei Zahnkranz 47 die größere Zähnezahl aufweist.
Zahnkranz 47 wird von einem ersten Planeten 60 gebildet und Zahnkranz 48 von einem zweiten Planeten 61. Die Planeten 60, 61 sind drehfest zueinander verbunden zu einem Stufenplaneten 62.
In einer ersten Ebene 63 kämmt der erste Planet 60 radial innenliegend mit dem inneren Zentralrad 21 und radial außenliegend mit dem Nebenplaneten 46. In einer zweiten Ebene 64 kämmt der zweite Planet 61 radial innenliegend mit dem inneren Zentralrad 19. Die zweite Ebene 64 ist axial zwischen dem Variator 67 und der zweiten Ebene 63 angeordnet. Zwischen den Ebenen 63, 64 ist eine mittlere Tragebene 65 angeordnet, welche den Planetenträger 16 und den Antriebssteg 49 (zumindest teilweise) beinhaltet. Zwischen Variator 67 und zweiter Ebene 64 ist eine vordere Tragebene 66 angeordnet, während auf der dem Variator 99 abgewandten Seite der Ebene 63 eine hintere Tragebene 67 angeordnet ist.
Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen des Kraftflusses, der Schaltelemente sowie des Räderplanes der dargestellten Ausführungsform oder alternativer Ausführungsformen wird beispielhaft auf die Druckschrift

– DE 101 21 042 C1 ,
– DE ... mit dem Aktenzeichen P804712/DE/1 der Anmelderin
– DE 100 40 039 A1 ,
– DE 100 39 779 A1 ,
– DE 100 21 912 A1 ,
– DE 101 54 928 A1 und
– DE 102 18 356 A1 ,

Für unterschiedliche Betriebsbereiche des dargestellten Toroidgetriebes erfolgt ein Kraftfluss zwischen Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 11 folgendermaßen:
Geared-Neutral-Funktion
Durch eine Geared-Neutral-Funktion ist beim Anfahrvorgang mit eingerückter, erster Schaltkupplung K1 bei ausgerücktem Zustand der zweiten Schaltkupplung K2 und der dritten Schaltkupplung K3 die jeweilige Drehzahl der Ausgangswelle 11 und der an die Schaltkupplung K1 unmittelbar angebundenen Getriebeglieder zunächst gleich Null und die Teilübersetzung im Variator 67 auf einen vorbestimmten Wert eingestellt.
Unterer Fahrbereich:
In dem sich anschließenden, unteren Fahrbereich mit niedrigeren Drehzahlen der Ausgangswelle 11 bleibt die erste Schaltkupplung K1 eingerückt. Die Leistung fließt bei Vorwärtsfahrt über den direkten Pfad der zentralen Zwischenwelle 14 zum Summengetriebe 13, wird verzweigt, wobei ein Teil über die erste Schaltkupplung K1 zur Ausgangswelle 11 fließt und der andere Teil über den Variator 67 zur Zwischenwelle 14 bzw. zum Planetenträger des Summengetriebes zurückfließt. In der Getriebeanordnung tritt somit Umlaufleistung auf, die Leistung in mindestens einem der Pfade ist höher als die Getriebeeingangsleistung.
Synchron-Punkt:
Der genannte untere Fahrbereich sowie ein oberer Fahrbereich sind derart ausgelegt, dass die Übersetzung am oberen Ende des unteren Fahrbereiches der Übersetzung am unteren Ende des oberen Fahrbereiches entspricht. Für einen Wechsel vom ersten Fahrbereich zum zweiten Fahrbereich wird die Schaltkupplung K1 ausgerückt, während die Schaltkupplung K2 eingerückt wird. Durch die vorgenannte Auslegung der Übersetzungen der beiden Fahrbereiche ist in dem Synchron-Punkt die Drehzahldifferenz an der zweiten Schaltkupplung K2 ungefähr 0, so dass ein ruckfreier Antriebswechsel ohne aufwendigen Synchronisiervorgang und dauerhaften schlupfenden Betrieb der Kupplungen von der ersten Schaltkupplung K1 auf die zweite Schaltkupplung K2 ermöglicht ist. Gleiches gilt ebenfalls für den Wechsel vom zweiten Fahrbereich in den ersten Fahrbereich.
Oberer Fahrbereich:
In dem oberen Fahrbereich, in welchem die Kupplung K2 zwischengeschaltet ist, wird die Getriebeeingangsleistung im Allgemeinen auf zwei parallele Pfade aufgeteilt, so dass der Leistungsanteil in beiden Pfaden (Variator 67 einerseits und zentrale Zwischenwelle 14 andererseits) kleiner ist als die Getriebeeingangsleistung. Umlaufleistung tritt in diesem Fall nicht auf.
Direktgang:
Mit dem Einrücken der dritten Schaltkupplung K3 kann eine unmittelbare Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 10 und der Ausgangswelle 11 hergestellt werden.
Synchrongang:
Im Synchrongang sind die Kupplungen K1 und K2 geschlossen. Der Variator 67 überträgt im Synchrongang keine nennenswerte Leistung. In dem Synchrongang ergibt sich eine Leistungsverzweigung, bei der die Eingangsleistung über zwei Getriebepfade, welche jeweils eine der Kupplungen K1, K2 beinhalten, zum Abtrieb fließt. Der erste Leistungspfad verläuft in diesem Fall von dem Antriebssteg 49 über den ersten Planeten 60, das innere Zentralrad 21, die Kupplung K2, die Antriebsverbindung 39, ein inneres Zentralrad 25a zu dem Planeten 30.
In dem anderen Getriebepfad erfolgt eine Leistungsübertragung von dem Antriebssteg 49 über den Nebenplaneten 46 und einen ersten Planeten 60, welcher den Zahnkranz 47 bildet, das äußere Zentralrad 20, Schaltkupplung K1, Antriebsverbindung 27, äußeres Zentralrad 26a zu dem Planeten 30, bei welchem sich die Leistungen des ersten Getriebepfades und des zweiten Getriebepfades überlagern.
2 zeigt das Zusammenwirken eines Antriebsstrangs 70, einer Steuereinrichtung 71, von Sensoren 72–74 und eines Leistungsstellorgans 75. Der Antriebsstrang 70 besitzt ein Antriebsaggregat, insbesondere eine Brennkraftmaschine, und ein stufenloses Getriebe, insbesondere ein Toroidgetriebe gemäß 1. Die Steuereinrichtung 71 steuert bzw. regelt den Antriebsstrang über eine Signalverbindung 76. Bei der Steuereinrichtung 71 kann es sich um eine einzige, integrale Steuereinrichtung für ein Antriebsstrangmanagement handeln, welches gleichermaßen die Antriebseinheit und das Getriebe ansteuert. Alternativ können separate oder miteinander kommunizierende Steuereinrichtungen für das Antriebsaggregat, für das Getriebe und ggf. weitere Teile des Antriebsstrangs 70 vorgesehen sein.
Als Parameter im Sinne der vorliegenden Erfindung können der Steuereinrichtung 71 über eine Signalverbindung 77 Betriebsgrößen des Antriebsstrangs 70 zugeführt werden. Weiterhin wird der Steuereinrichtung 71 über die Signalverbindung 77 das vorliegende Übersetzungsverhältnis des Getriebes übermittelt. Alternativ kann das aktuelle Übersetzungsverhältnis im Rahmen einer Regelung der Übersetzung über die Steuereinrichtung 71 ohnehin bekannt sein.
Bei den vorgenannten Betriebsgrößen des Antriebsstrangs handelt es sich um beliebige Betriebsgrößen des Antriebsstrangs, insbesondere Drehzahlen von Getriebegliedern, Schaltzustände von Schaltelementen wie Kupplungen, Synchronisiereinrichtungen, Bremsen, Temperaturen von Getriebeelementen, Verschleißgrößen von Kupplungen, Bremsen, Schaltelementen oder Getriebeelementen, Temperaturen eines Schmiermediums oder einer Hydraulikflüssigkeit und/oder Größen, welche die Funktionsfähigkeit von Getriebeelementen wiedergeben. Über eine Signalverbindung 78 werden der Steuereinrichtung 71 Signale der Sensoren 72, 73 zugeführt.
Mittels der Sensoren 72, 73 werden Betriebsgrößen erfasst, welche außerhalb des Antriebsstrangs 70 in einem Kraftfahrzeug 79 relevant sind. Hierbei kann beispielsweise der Beladungszustand durch eine Erfassung von einer Beaufschlagungsgröße des Fahrwerks erfasst werden. Weiterhin kann ein Bremszustand über einen Sensor 72, 73 erfasst werden und der Steuereinrichtung zugeführt werden.
Über eine Signalverbindung 80 wird der Steuereinrichtung 71 die Anforderung des Leistungsstellorgans 75 zugeführt. Hierbei handelt es sich um die Leistungsanforderung des Fahrers, welche insbesondere durch ein Gaspedal vorgegeben wird. Über eine Signalverbindung 81 steht die Steuereinrichtung 71 in Verbindung mit mindestens einem Sensor 74, welcher mindestens einen Umgebungsparameter wie beispielsweise einen Luftdruck oder eine Außentemperatur erfasst.
Mittels der vorgenannten Größen kann eine korrigierte abgegebene Leistung des Antriebsaggregates ermittelt werden. Weiterhin kann über einen Sensor 74 oder ein geeignetes Fahrerassistenzsystem die aktuelle Steigung einer Fahrbahn oder aber eine zukünftige Steigung der Fahrbahn ermittelt werden.
Das stufenlose Getriebe ermöglicht insbesondere vier unterschiedliche Antriebszustände zur Vorwärtsfahrt, nämlich den ersten Fahrbereich, den zweiten Fahrbereich, den Synchrongang und den Direktgang. Insbesondere unter Variation der Drehzahl des Antriebsaggregates ist sowohl mit einem stufenlosen Fahrbereich als auch mit dem Synchrongang oder dem Direktgang dieselbe Getriebeabtriebsdrehzahl erreichbar, so dass in definierten Geschwindigkeitsbereichen bei gegebener Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges mindestens zwei unterschiedliche Antriebszustände möglich sind.
3 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines Kennfeldes 80, welches in der Steuereinrichtung 71 abgelegt ist. In dem Kennfeld 80 sind unterschiedliche Betriebsbereiche des Toroidgetriebes als Funktion von Parametern, hier eine Steigung p über der Stationärgeschwindigkeit v, aufgetragen. Hierbei korreliert der dargestellte Geschwindigkeitsbereich mit einem oberen Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeuges, beispielsweise einem Bereich von 20 bis 100 % der Maximalgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges.
In dem Kennfeld 80 gibt der schraffierte Bereich 81 Parameterkonstellationen von p und v an, in welchen bevorzugt ein Direktgang anzusteuern ist. In den übrigen dargestellten Bereichen 82 erfolgt bevorzugt eine Ansteuerung des zweiten Fahrbereiches. Nicht dargestellt sind weitere Teilbereiche, welche mit einer bevorzugten Ansteuerung des Synchronganges oder des ersten Fahrbereiches korrelieren. Die Bereiche 81 und 82 werden durch eine Schwellwertkurve 83 getrennt. Für den Fall, dass aus einem Bereich 81 während des Betriebes des Kraftfahrzeuges eine Parameteränderung derart erfolgt, dass die Schwellwertkurve 83 überschritten wird in Richtung des Bereiches 82, so erfolgt ein Wechsel vom Direktgang zu dem zweiten Fahrbereich. Entsprechendes ist in umgekehrter Richtung möglich.
Die Schwellwertkurve 83 ist für verhältnismäßig kleine Steigungen p im Wesentlichen senkrecht orientiert, d. h. für kleine Steigungen p erfolgt der Übergang zwischen den Bereichen 81 und 82 für dieselbe Geschwindigkeit 84. Dieses gilt ungefähr bis zum Erreichen einer "kritischen" Steigung 85. Für große Steigungen p erfolgt zwischen einer Geschwindigkeit 86 und der Maximalgeschwindigkeit 88 der Wechsel bzw. Rückwechsel für ungefähr dieselbe Steigung 87. Zwischen den durch die Punkte (84; 85) sowie (86; 87) vorgegebenen Randpunkten verläuft die Schwellwertkurve 83 kurvenförmig und ohne Knick oder Sprung. In erster Näherung ist der Verlauf in diesem Bereich ungefähr viertelkreisförmig, insbesondere mit einer leichten Abplattung. Die Gerade 89 gibt die maximal erzielbare Fahrzeuggeschwindigkeit als Funktion der Steigung der Fahrbahn wieder.
Vergleichbare Bereiche 81, 82 können bestimmt werden und berücksichtigt werden für einen Leistungsbedarf bzw. eine Leistungsanforderung durch ein Leistungsstellorgan 75, insbesondere für eine ebene Bewegung des Kraftfahrzeuges. Bei Berücksichtigung mehrerer möglicher Parameter ergibt sich in im Wesentlichen analoger Weise ein mehrdimensionales Parameterfeld. Derartige Parameterfelder können als mathematische Funktionen abgebildet werden. Alternativ kann der kontinuierliche Parameterraum über diskretisierte Parameterkennfelder approximiert und abgelegt werden.
3 gibt ein beispielhaftes Kennfeld an, welches hinsichtlich der auftretenden Verlustleistung optimiert ist. In 4 ist ein Kennfeld für ein abweichendes Optimierungsziel an gegeben, insbesondere bei Optimierung hinsichtlich einer Minimierung des Verbrauches:
Der obere Bereich, der Übergangsbereich und der vertikale Bereich der Schwellwertkurve 83b entsprechen im Wesentlichen der in 3 dargestellten Schwellwertkurve 83, wobei eine Verschiebung oder Streckung in Richtung mindestens eines Parameters möglich ist. Während allerdings gemäß 3 für kleine Geschwindigkeiten oberhalb der Geschwindigkeit 84 stets die Ansteuerung eines Direktganges erfolgt, erstreckt sich gemäß 4 der Bereich 81b nur für Geschwindigkeiten oberhalb einer Grenzgeschwindigkeit 90 bis zur Geschwindigkeitsachse, so dass nur oberhalb von Geschwindigkeiten 90 für kleine Steigungen der Direktgang angewählt wird. Unterhalb der Geschwindigkeit 90 erfolgt bevorzugt eine Ansteuerung des zweiten Fahrbereiches, wobei dann mit Überschreiten einer durch eine weitere Schwellwertkurve 91 vorgegebenen Grenze ein Direktgang angewählt wird. Die Schwellwertkurve 91 läuft durch den Punkt (Geschwindigkeit 90; 0) und steigt mit einer Verkleinerung der Geschwindigkeit in erster Näherung linear unter einem Winkel von 30° bis 45° an. Mit glattem Übergang zu den nachfolgend genannten Bereichen verfügt die Schwellwertkurve 91 zwischen Geschwindigkeiten 92 und 93 über ein Plateau, welches mit ungefähr konstanter Steigung 94 korreliert. Hieran anschließend fällt mit weiterer Verkleinerung der Geschwindigkeit und glattem, abgerundetem Verlauf die Schwellwertkurve 91 auf ein Minimum 95 für die Geschwindigkeit 84b ab. Der Verlauf der Schwellwertkurve 91 ist insbesondere abhängig von dem Primärkennfeld des antreibenden Motors.
Eine Auswahl eines geeigneten von mehreren möglichen Antriebszuständen erfolgt mittels der Steuereinrichtung 71. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung auch auf ab weichend von dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildete Getriebe übertragbar, beispielsweise auch auf solche, bei welchen eine Überlappung der Fahrbereiche gegeben ist, wodurch eine weitere Wahlmöglichkeit gegeben ist und/oder mehr als zwei konstante Getriebegänge oder abweichend gestaltete konstante Getriebegänge vorgesehen sind.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstranges für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe mit a) zumindest einem stufenlosen Fahrbereich, in welchem mittels eines Variators die Übersetzung zwischen einer Getriebeeingangswelle (10) und einer Getriebeausgangswelle (11) stufenlos veränderbar ist, und b) zumindest einem konstanten Getriebegang, in welchem die Antriebsleistung unter Umgehung des Variators von der Getriebeeingangswelle (10) zur Getriebeausgangswelle (11) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass c) einer Steuereinrichtung (71) mindestens ein Parameter zugeführt wird, welcher korreliert mit ca) einer Betriebsgröße des Antriebsstranges, cb) einem Umgebungsparameter und/oder cc) einer Zustandsgröße eines Leistungsstellorganes (75), d) die Steuereinrichtung (71) einen Wechsel von einem stufenlosen Fahrbereich zu einem konstanten Getriebegang herbeiführt da) in Abhängigkeit des wenigstens einen Parameters und db) wenn die Getriebeübersetzung in dem stufenlosen Fahrbereich einen unteren Schwellwert überschreitet und/oder einen oberen Schwellwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (71) einen Rückwechsel von einem konstanten Getriebegang zu einem stufenlosen Fahrbereich herbeiführt a) in Abhängigkeit des wenigstens einen Parameters und b) wenn die Getriebeübersetzung in dem stufenlosen Fahrbereich einen oberen Schwellwert überschreitet und/oder einen unteren Schwellwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Schwellwert und der obere Schwellwert einen Getriebeübersetzungsbereich bilden, welcher die Übersetzung der konstanten Getriebestufe beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe zwei stufenlose Fahrbereiche und zwei konstante Getriebegänge aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Variator ein Toroidvariator ist.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein konstanter Getriebegang als Synchrongang ausgebildet ist, dessen Übersetzung ungefähr der Übersetzung beim Übergang vom ersten Fahrbereich zum zweiten Fahrbereich entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein konstanter Getriebegang als Direktgang ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes und/oder des Getriebeübersetzungsbereiches von dem mindestens einen Parameter abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes, des Getriebeübersetzungsbereiches und/oder die Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter last- oder leistungsabhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes, des Getriebeübersetzungsbereiches und/oder die Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter von einer Temperatur eines Getriebeöles abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes, des Getriebeübersetzungsbereiches und/oder die Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter von einem ermittelten Fahrertypen abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes, des Getriebeübersetzungsbereiches und/oder die Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter von einer ermittelten oder approximierten Restlebensdauer des Getriebes, von einer Betriebsdauer oder einer Betätigungshäufigkeit von Teilen des Toroidgetriebes abhängig ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Wechsel oder Rückwechsel die Drehzahlen des Antriebsstranges derart angepasst werden, dass die Drehzahldifferenz an dem für den Wechsel oder Rückwechsel zuständigen Schaltelement zumindest vermindert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Wechsel zu einem konstanten Getriebegang der Anpressdruck in einer hydraulischen Anpressvorrichtung des Variators auf ein Minimum abgesenkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (71) den Wechsel zu einem konstanten Getriebegang und den Rückwechsel zu einem stufenlosen Fahrbereich mit einer Hysterese ansteuert.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Wechsel von einem stufenlosen Fahrbereich zu einem konstanten Getriebegang ein Rückwechsel von dem konstanten Getriebegang zu dem stufenlosen Fahrbereich erst nach einer Wartezeit durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel von einem stufenlosen Fahrbereich zu einem konstanten Getriebegang oder ein Rückwechsel von einem konstanten Getriebegang zu einem stufenlosen Fahrbereich erst durchgeführt wird, wenn für eine Zeitdauer a) die Abhängigkeit des wenigstens einen Parameters erfüllt ist und b) die Getriebeübersetzung in dem stufenlosen Fahrbereich einen unteren Schwellwert überschreitet, einen oberen Schwellwert unterschreitet oder innerhalb eines Getriebeübersetzungsbereiches liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Wechsel oder Rückwechsel eine oder mehrere parameterabhängige Kennlinien (80; 80b) vorgegeben sind, zwischen denen eine Interpolation erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umgebungsparameter aus einem Fahrerassistenzsystem berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine für einen Wechsel zuständige Kupplung (K1; K2; K3) oder Bremse vorgefüllt wird, wenn sich der zumindest eine Parameter an einen einen Wechsel oder Rückwechsel indizierenden Bereich annähert und/oder sich die Getriebeübersetzung dem Getriebeübersetzungsbereich annähert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentanspüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Wechsel von einem stufenlo0sen Fahrbereich zu einem konstanten Getriebegang die Kupplung (K2) des stufenlosen Fahrbereiches geschlossen bleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Wechsel die Übersetzung des Variators in Richtung langsam verändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überanpressung in den Kupplungen (K1; K2; K3) und Bremsen zur Realisierung des Getriebeganges minimiert ist.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Überanpressung in den Kupplungen (K1; K2; K3) und Bremsen von Betriebs- und/oder Umgebungsbedingungen abhängig ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter – ein Lastparameter, – ein Leistungsparameter, – ein Antriebsmoment, – eine Temperatur einer Kupplung, Bremse, eines Hydraulikmediums oder eines Getriebeöles, – eine Betätigungshäufigkeit oder -dauer einer Kupplung, einer Bremse, einer Getriebestufe oder des Variators, – eine geodätische Höhe, – die mathematisch Ableitung der geodätischen Höhe bzw. die Fahrbahnsteigung, – ein Umgebungsluftdruck, – eine Umgebungstemperatur und/oder – ein Fahrzeugbeladungszustand verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter eine die Funktionsfähigkeit von Teilen des Kraftfahrzeuges oder des Antriebsstranges beschreibende Kenngröße verwendet wird.
Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstranges für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe mit a) zumindest einem stufenlosen Fahrbereich, in welchem mittels eines Variators die Übersetzung zwischen einer Getriebeeingangswelle (10) und einer Getriebeausgangswelle (11) stufenlos veränderbar ist, und b) zumindest einem konstanten Getriebegang, in welchem die Antriebsleistung unter Umgehung des Variators von der Getriebeeingangswelle (10) zur Getriebeaungangswelle (11) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Antriebszustände erkannt werden, in denen ein erhöhter Momentenbedarf vorliegt, und für derartige Antriebszustände eine Leistungsübertragung über den Variator sowie einen parallelen Leistungszweig erfolgt, wobei eine in den parallelen Leistungszweig zwischengeschaltete Kupplung schlupfend betrieben wird.
Verfahren nach Patentanspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die schlupfend betriebene Kupplung eine zweite Schaltkupplung K2 ist.
Verfahren nach Patentanspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die schlupfend betriebene Kupplung eine dritte Schaltkupplung (K3) ist.