DE102015102283A1

DE102015102283A1 - Auf Bruttoschlupf beruhende Steuerung einer Variatorbaugruppe

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Publication number: DE102015102283A1
Application number: DE102015102283.4A
Authority: DE
Inventors: Zhen J. Zhang; Jesse B. Bradley; Jing Zhou; John E. Marano
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2015-02-18
Publication date: 2015-08-27
Anticipated expiration: 2035-02-19
Also published as: US20150240941A1; CN104864089A; CN104864089B; US9151382B2; DE102015102283B4

Abstract

Ein Fahrzeug umfasst eine Kraftmaschine, Antriebsräder, ein stufenloses Getriebe (CVT) und einen Controller. Das CVT umfasst ein Eingangselement, das mit der Kraftmaschine verbunden ist, ein Ausgangselement, das Ausgangsdrehmoment an die Räder liefert, und eine Variatorbaugruppe, die die Eingangs- und Ausgangselemente verbindet. Der Controller ermittelt, über ein Verfahren, eine Eingangs- und Ausgangsdrehzahl der Variatorbaugruppe, wandelt die Ausgangsdrehzahl unter Verwendung eines kalibrierten Variatordrehzahlverhältnisses in eine äquivalente Eingangsdrehzahl um, und berechnet einen Bruttoschlupf der Variatorbaugruppe unter Verwendung der Eingangsdrehzahl und der äquivalenten Eingangsdrehzahl. Ein Bruttoschlupf-Flag wird nur dann gesetzt, wenn der Bruttoschlupf einen kalibrierten Schlupfwert für eine vorbestimmte Dauer übersteigt. Eine CVT-Baugruppe umfasst den Controller, Eingangs- und Ausgangselemente und die Variatorbaugruppe. Die Variatorbaugruppe kann Antriebs- und Abtriebsscheiben, einen Antriebsmechanismus, der die Scheiben verbindet, und einen Aktor, der eine Klemmkraft auf eine der Scheiben aufbringt, umfassen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine auf Bruttoschlupf beruhende Steuerung einer Variatorbaugruppe.
HINTERGRUND
Ein stufenloses Getriebe (CVT) kann stufenlos durch eine unendliche Zahl von Getriebedrehmomentverhältnissen zwischen und einschließlich eines kalibrierten maximalen und minimalen Getriebedrehmomentverhältnisses wechseln. Ein typisches CVT umfasst eine Variatorbaugruppe, die zwei Scheiben aufweist, d. h. eine Antriebsscheibe und eine Abtriebsscheibe. Ein Riemen oder ein anderer Antriebsmechanismus ist zwischen Halbscheiben der beiden Scheiben angeordnet. Andere CVT-Konstruktionen können anstelle eines Riemens konische Rollen verwenden. Ein Reibeingriff des Riemens mit den Halbscheiben überträgt Drehmoment von der Antriebsscheibe auf die Abtriebsscheibe, wobei die Antriebsscheibe mit einem Eingangselement des CVT verbunden ist und die Abtriebsscheibe mit einem Ausgangselement verbunden ist.
Das Getriebedrehmomentverhältnis eines CVT ist das Verhältnis eines Betrages an Drehmoment, der von der Abtriebsscheibe transportiert wird, zu einem Betrag an Drehmoment, der von der Antriebsscheibe transportiert wird. Das Getriebedrehmomentverhältnis kann verändert werden, indem die Halbscheiben einer bestimmten der Scheiben enger zusammenbewegt werden, während gleichzeitig die Halbscheiben der anderen Scheibe weiter auseinanderbewegt werden. Eine Bewegung auf diese Weise bewirkt, dass der Riemen an den jeweiligen Scheiben höher oder tiefer läuft. Wenn das Fahrzeug beschleunigt, kann der Abstand der Halbscheiben verändert werden. Geeignete Diagnosen einer Variatorbaugruppe in einem CVT können helfen, ein optimales fortwährendes Leistungsvermögen des CVT sicherzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Hierin ist ein Fahrzeug offenbart, das in einer Beispielausführungsform eine Kraftmaschine, ein stufenloses Getriebe (CVT) und einen Controller umfasst. Das CVT umfasst eine Variatorbaugruppe von dem oben angeführten Typ, wobei die Variatorbaugruppe Eingangs- und Ausgangselemente des CVT selektiv koppelt, um das Getriebedrehmomentverhältnis zu verändern. Der Controller ermittelt über Ausführung von Anweisungen oder computerlesbarem Code einen Bruttoschlupf der Variatorbaugruppe auf eine besondere Weise und nimmt notwendige Steuerungsaktionen jedes Mal dann vor, wenn ein kalibrierter Schwellenbetrag an Bruttoschlupf für eine vorbestimmte Dauer vorhanden ist.
Unter stationären Antriebsbedingungen kann ein konstanter Kalibrierungsschwellenwert für Variatorschlupf auf eine herkömmliche Weise verwendet werden. jedoch erfolgt ein Übersetzungsverhältniswechsel eines CVT nicht momentan. Es kann eine quantifizierbare Verzögerung auftreten. Die Verwendung eines konstanten Kalibrierungsschwellenwertes während eines Übersetzungsverhältniswechsels eines CVT auf die herkömmliche Weise kann manchmal zum Setzen eines Variatorbruttoschlupf-Flags oder zu einer anderen Diagnoseaktion führen, wenn ein solches Flag oder eine solche Aktion nicht berechtigt ist. Der vorliegende Ansatz hilft somit beim Ermitteln, ob eine solche Diagnosesteuerungsaktion tatsächlich gerechtfertigt ist oder nicht.
Bruttoschlupf kann auf eine von zwei damit in Beziehung stehende Weisen ermittelt werden, wie es hierin ausgeführt wird. Beide Möglichkeiten umfassen ein Ermitteln der jeweiligen tatsächlichen Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen der Variatorbaugruppe, z. B. über direkte Messung unter Verwendung von Eingangs- und Ausgangsdrehzahlsensoren oder -encodern. Die Ist-Ausgangsdrehzahl wird dann in eine äquivalente Eingangsdrehzahl durch Dividieren der Ist-Ausgangsdrehzahl durch ein kalibriertes Variator-Drehzahlverhältnis umgewandelt. Das kalibrierte Variator-Drehzahlverhältnis kann abhängig von der Ausführungsform auf unterschiedliche Weisen ausgeführt sein, d. h. (I) als ein befohlenes Drehzahlverhältnis oder (II) als Drehzahlverhältnisprofil, das offline ermittelt wird, z. B. unter Verwendung des befohlenen Drehzahlverhältnisses, des gegenwärtigen Drehzahlverhältnisses und einer gewünschten Übersetzungsverhältnis-Wechselgeschwindigkeit. Der Variatorbruttoschlupf wird dann als die Differenz zwischen der Ist-Eingangsdrehzahl und der berechneten äquivalenten Eingangsdrehzahl berechnet. Wenn der berechnete Variatorbruttoschlupf einen kalibrierten Schlupfwert für eine vorbestimmte Dauer übersteigt, kann ein Variatorbruttoschlupf-Flag gesetzt werden. Danach kann eine entsprechende Steuerungsaktion von dem Controller wie notwendig vorgenommen werden.
In einer anderen Ausführungsform kann das Fahrzeug eine Kraftmaschine oder ein anderes Antriebsaggregat, Antriebsräder, ein CVT und einen Controller umfassen. Das CVT weist ein Eingangselement auf, das selektiv mit der Kraftmaschine verbunden ist, ein Ausgangselement, das Ausgangsdrehmoment an die Antriebsräder liefert, und eine Variatorbaugruppe, die das Eingangselement mit dem Ausgangselement verbindet. Der Controller ist programmiert, um Anweisungen auszuführen und dadurch den Variatorbruttoschlupf auf die oben angegebene Weise zu berechnen. Der berechnete Variatorbruttoschlupf wird mit dem kalibrierten Schlupfwert verglichen, und ein Variatorbruttoschlupf-Flag kann gesetzt werden, wenn der berechnete Variatorbruttoschlupf den kalibrierten Schlupfwert für eine vorbestimmte Dauer übersteigt.
Es ist auch eine CVT-Baugruppe offenbart. Die CVT-Baugruppe kann in einer möglichen Ausführungsform ein Eingangselement, ein Ausgangselement, eine Variatorbaugruppe und einen Controller umfassen. Die Variatorbaugruppe, die das Eingangselement mit dem Ausgangselement verbindet, umfasst eine Antriebsscheibe, eine Abtriebsscheibe, einen Antriebsmechanismus, der die Antriebsscheibe mit der Abtriebsscheibe verbindet, und einen Aktor. Der Aktor ist betreibbar, um selektiv eine Klemmkraft auf eine der Antriebs- oder Abtriebsscheiben aufzubringen. Der Controller ermittelt eine Drehzahl der Antriebs- und Abtriebsscheiben der Variatorbaugruppe, wandelt die gemessene Abtriebsscheibendrehzahl in eine äquivalente Antriebsdrehzahl um, und dividiert die Abtriebsdrehzahl durch ein kalibriertes Variatordrehzahlverhältnis, d. h. ein befohlenes Variatordrehzahlverhältnis oder ein Profil eines solchen befohlenen Übersetzungsverhältnisses, wie es oben erläutert ist. Variatorbruttoschlupf, d. h. die Differenz zwischen der Ist-Antriebselementdrehzahl und der berechneten äquivalenten Antriebselementdrehzahl ist der Variatorbruttoschlupf. Dieser berechnete Wert wird mit einem kalibrierten Schlupfwert und einer vorbestimmten Dauer verglichen, wobei die angeführten Steuerungsaktionen ausgeführt werden, wenn der Variatorbruttoschlupf einen kalibrierten Schlupfwert für die Dauer übersteigt.
Zusätzlich ist ein zugehöriges Verfahren zum Berechnen des Variatorbruttoschlupfes und zum selektiven Aktivieren eines Variatorbruttoschlupf-Flags in einem Fahrzeug offenbart. Das Verfahren kann ein Ermitteln, über einen Controller eines Fahrzeugs, das ein CVT aufweist, einer Ist-Eingangsdrehzahl und einer Ist-Ausgangsdrehzahl einer Variatorbaugruppe des CVT umfassen. Das Verfahren kann auch ein Berechnen einer äquivalenten Eingangsdrehzahl der Variatorbaugruppe durch Dividieren der gemessenen Ist-Ausgangsdrehzahl durch ein kalibriertes Variatordrehzahlverhältnis, ein Ermitteln des Bruttovariatorschlupfes unter Verwendung der gemessenen Ist-Eingangsdrehzahl und der äquivalenten Eingangsdrehzahl, und ein Setzen eines Variatorbruttoschlupf-Flags in dem Speicher des Controllers nur dann, wenn der ermittelte Bruttovariatorschlupf einen kalibrierten Schlupfwert für eine vorbestimmte Dauer übersteigt, umfassen.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten zum Ausführen der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, leicht deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Systemdiagramm eines Fahrzeugs, das ein stufenloses Getriebe (CVT) mit einer Variatorbaugruppe und einem Controller, der ein auf Variatorbruttoschlupf beruhendes Steuerungsverfahren für das CVT ausführt, anwendet.
2 ist eine schematische Perspektivansicht einer Beispielvariatorbaugruppe für das Fahrzeug von 1.
3 ist ein schematisches Flussdiagramm einer Ausführungsform des oben angeführten auf Variatorschlupf beruhenden Steuerungsverfahrens.
4 ist ein Zeitablauf von beispielhaften simulierten und befohlenen Getriebeschaltübersetzungsverhältnissen, die als Teil des vorliegenden Steuerungsverfahrens verwendbar sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche oder identische Komponenten in den verschiedenen Ansichten zu identifizieren, veranschaulicht 1 schematisch ein Fahrzeug 10. Das Fahrzeug 10 kann eine Brennkraftmaschine (E) 12 umfassen, die eine Ausgangswelle 20 aufweist. Die Kraftmaschine 12 kann als eine Benzin- oder Dieselkraftmaschine von dem in der Technik bekannten Typ und/oder als ein elektrischer Traktionsmotor oder anderes geeignetes Antriebsaggregat ausgeführt sein. Das Fahrzeug 10 umfasst auch ein stufenloses Getriebe (CVT) 14, das ein Eingangsdrehmoment (Pfeil T_I) von der Kraftmaschine 12 empfängt und ein Ausgangsdrehmoment (Pfeil T_O) selektiv an einen Satz Antriebsräder 16 über ein Ausgangselement 18 abgibt, wodurch das Fahrzeug 10 vorangetrieben wird.
Die Ausgangswelle 20 der Kraftmaschine 12 kann selektiv mit einem Eingangselement 22 des CVT 14 über eine Eingangseinrichtung 24, beispielsweise eine Eingangskupplung oder einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, gekoppelt sein. Wie es nachstehend ausführlich besprochen wird, umfasst das CVT 14 auch eine Variatorbaugruppe (VA) 25, die das Eingangselement 22 mit dem Ausgangselement 18 mit einem gegebenen Getriebedrehmomentverhältnis koppelt.
Das Beispiel-CVT 14 von 1 zeichnet sich durch ein Drehmoment- oder Drehzahlverhältnis aus, das die Rotation des Eingangselements 22 mit der Rotation des Ausgangselements 18 in Beziehung setzt. Anders als Getriebe mit festem Drehmoment, die ein oder mehrere statische Getriebedrehmomentverhältnisse aufweisen, ist jedoch das Getriebedrehmomentverhältnis des CVT 14 stufenlos zwischen einem vordefinierten minimalen und maximalen Wert verstellbar. Eine Beispielausführungsform der Variatorbaugruppe 25 ist nachstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Bruttoschlupf der Variatorbaugruppe 25 kann gemäß einem Verfahren 100 ermittelt werden, von dem ein Beispiel in 3 gezeigt und nachstehend unter zusätzlicher Bezugnahme auf 4 beschrieben ist, wobei automatische Steuerungsaktionen auf der Basis des ermittelten Betrages an Bruttoschlupf und seiner Dauer wie notwendig vorgenommen werden.
Ein Betrieb der Kraftmaschine 12 von 1 kann durch ein Kraftmaschinen-Steuerungsmodul (ECM) 26 gesteuert werden, während der Betrieb des CVT 14 durch ein Getriebesteuerungsmodul (TCM) 28 gesteuert werden kann. Das ECM 26 und TCM 28 können als Controller in der Form von einem oder mehreren digitalen Computern ausgeführt sein. Ein jedes von dem ECM 26 und dem TCM 28 kann ausgestaltet sein, um automatisch eine oder mehrere Steuerungs-/Verarbeitungsroutinen durchzuführen, die als Software oder Firmware ausgeführt sein können, wobei das TCM 28, über einen Prozessor (P) 27 Anweisungen von einem greifbaren, nicht vorübergehenden Speicher (M) 29 ausführt, der das Verfahren 100 codiert. Speicher 29 kann beispielsweise ausreichende Beträge an nichtflüchtigem Nurlesespeicher (ROM) umfassen, sei es optischer und/oder magnetischer Speicher, Flashspeicher, elektrisch löschbaren programmierbaren Nurlesespeicher (EEPROM) oder sonstigen. Vorübergehender Speicher, wie etwa Direktzugriffsspeicher (RAM), kann auch wie notwendig zusammen mit einem Hochgeschwindigkeits-Taktgeber, einer Analog/Digital-(A/D-) und/oder Digital/Analog-(D/A-)Schaltung, einer Eingabe/Ausgabe-(E/A-)Schaltung, einer Signalaufbereitungs- und Pufferelektronik und dergleichen verwendet werden. Infolge der Ausführung des Verfahrens 100 kann das TCM 28 schließlich einen Diagnosecode aufzeichnen oder ein Flag setzen (Pfeil F), um ein unannehmbar hohes Niveau an Bruttoschlupf der Variatorbaugruppe 25 über eine vorbestimmte Dauer anzugeben, wie es nachstehend erläutert ist.
Das ECM 26 von 1 kann eine Drehmomentanforderung (Pfeil T_R) von einer Drosseleinrichtung 32, wie etwa einem Gaspedal, empfangen, und kann einen oder mehrere Drehmomentbefehle (Pfeil T_CC) in Ansprechen darauf an die Kraftmaschine 12 liefern. Das ECM 26 kann auch Kraftmaschinen-Drehzahl (Pfeil N_E) an das TCM 28 übermitteln. Die Drehmomentbefehle (Pfeil T_CC) können zum Beispiel Befehle, den Betrag an Kraftstoff und/oder Luft, der der Kraftmaschine 12 geliefert wird, Zündfunkenverzögerungsbefehle und/oder einen Betrag an zu erzeugendem Drehmoment umfassen. In Ansprechen auf die Drehmomentbefehle (Pfeil T_CC) kann die Kraftmaschine 12 ein entsprechendes Kraftmaschinendrehmoment als ein Eingangsdrehmoment (Pfeil T_I) in das Eingangselement 22 liefern. Zusätzlich kann die Kraftmaschine 12 einen Satz von Rückkopplungssignalen (Pfeil F_B) an das ECM 26 liefern, der den Ist-Betriebszustand der Kraftmaschine 12 beschreibt. Rückkopplungssignale (Pfeil F_B) können zum Beispiel eine Angabe des gegenwärtigen Drehmoments und/oder der gegenwärtigen Drehzahl der Ausgangswelle 20 umfassen, ob berechnet oder über einen Eingangsdrehzahlsensor, wie etwa den Eingangsdrehzahlsensor S_I, der in 2 gezeigt ist, gemessen.
Das in 1 gezeigte TCM 28 kann programmiert sein, um ein gewünschtes Drehmoment/Getriebedrehmomentverhältnis auf der Basis einer empfangenen Angabe (Pfeil TR*) der Drehmomentanforderung (Pfeil T_R) von dem ECM 26 und einer empfangenen Angabe einer gegenwärtigen Drehzahl des Ausgangselements 18, z. B. von einem Ausgangsdrehzahlsensor (S_O) zu ermitteln und zu befehlen, wie es in 2 gezeigt ist. Das TCM 28 kann dann ein oder mehrere Aktorsteuerungssignale (Pfeil A_CC) an einen oder mehrere Scheibenaktoren 42 des CVT 14, z. B. Linear- oder Drehaktoren, liefern, um das effektive Drehmoment/Getriebedrehmomentverhältnis gemäß einem ermittelten gewünschten Drehmoment/Getriebedrehmomentverhältnis zu modifizieren.
In einer möglichen Ausgestaltung kann eine Steuerung der Scheibenaktoren 42 über eine Regelung in Kraft gesetzt werden, wodurch die Scheibenaktoren 42 ein oder mehrere Aktorrückkopplungssignale (Pfeil A_FB) an das TCM 28 liefern können, die den gegenwärtigen Betriebszustand der Scheibenaktoren 42 angeben. Eine Steuerung kann ferner auf Ausgangs- und Eingangsdrehzahlsignalen, z. B. N_O und N_I von den Ausgangs- und Eingangssensoren S_O bzw. S_I von 2 sowie anderen Eingangssignalen, wie etwa Fahrzeuggeschwindigkeit, Kraftmaschinen-Drehzahl, Stellung oder Betätigungsgrad der Drosseleinrichtung 32 usw. beruhen. Das CVT 14 kann durch ein Fluidsystem 60 gekühlt sein und/oder die Aktoren 42 sind durch ein solches bestätigbar, das eine Versorgung von Fluid 64 aufweist, das von einem Sumpf 42 geliefert wird und welches zu dem CVT 14 über eine Pumpe 66 und eine Fluidleitung 68 umgewälzt werden kann. Der Einfachheit der Darstellung wegen sind Steuerungsventile und dergleichen aus 1 weggelassen. Jedoch sind derartige Komponenten in der Technik allgemein bekannt.
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine mögliche Ausgestaltung der Variatorbaugruppe 25 für das CVT 14 von 1 gezeigt. Die Variatorbaugruppe 25 kann eine erste Scheibe 40 und eine zweite Scheibe 140 umfassen. In der Ausführungsform von 1 kann zum Beispiel die erste Scheibe 40 mit dem Eingangselement 22 von 1 über eine erste Scheibenachse 47 gekoppelt sein und kann allgemein als eine Antriebsscheibe bezeichnet werden. Die zweite Scheibe 140 kann mit dem Ausgangselement 18 von 1 über eine zweite Scheibenachse 147 gekoppelt sein und kann allgemein als Abtriebsscheibe 140 bezeichnet werden.
In einer möglichen Ausgestaltung können der Aufbau und Betrieb der ersten Scheibe 40 und der zweiten Scheibe 140 ähnlich sein, und somit können die jeweiligen ersten und zweiten Scheiben 40 und 140 im Wesentlichen die gleichen Komponenten aufweisen. Zusätzlich zu der jeweiligen ersten und zweiten Scheibe 40, 140 kann die Variatorbaugruppe 25 einen Antriebsriemen 44 oder alternativ eine Kette oder eine andere geeignete endlose Antriebseinrichtung umfassen. Der Riemen 44 koppelt die erste Scheibe 40 drehbar mit der zweiten Scheibe 140, so dass eine Rotation der ersten Scheibe 40 eine Rotation der zweiten Scheibe 140 bewirkt.
Eine jede von der ersten Scheibe 40 und der zweiten Scheibe 140 kann eine(n) bewegliche(n) erste(n) Scheibenabschnitt/Halbscheibe 43, eine(n) feststehende(n) zweite(n) Scheibenabschnitt/Halbscheibe 45 und die erste oder zweite Scheibenachse 47 bzw. 147 umfassen. Die Scheibenachsen 47, 147 können Wellen oder Stifte sein, wie gezeigt ist, und können jeweils entlang einer jeweiligen Längsachse 47A, 147A angeordnet sein. Der erste Scheibenabschnitt 43 und der zweite Scheibenabschnitt 45 können jeweils um ihre jeweiligen Längsachsen 47A, 147A in Einklang mit ihren jeweiligen Achsen 47, 147 rotieren. Der erste Scheibenabschnitt 43 kann in der Lage sein, sich steuerbar entlang der ersten Scheibenachse 47 zu verlagern, während der zweite Scheibenabschnitt 45 an der zweiten Scheibenachse 147 befestigt sein kann. Somit kann sich der erste Scheibenabschnitt 43 zu dem zweiten Scheibenabschnitt 45 hin und von diesem weg bewegen. Von daher kann der erste Scheibenabschnitt 43 als eine bewegbare Halbscheibe bezeichnet werden, und der zweite Scheibenabschnitt 45 kann als eine feste Halbscheibe bezeichnet werden.
Ein erster und zweiter Scheibenaktor 42, 142 sind funktional mit der jeweiligen ersten und zweiten Scheibe 40, 140 gekoppelt, so dass ein jeder von dem ersten und zweiten Scheibenaktor 42, 142, z. B. ein Hydraulikkolben- oder Linearaktor, ausgestaltet ist, um eine jeweilige Klemmkraft F₁ oder F₂ auf die bewegbare Scheibenhälfte/die bewegbaren ersten Abschnitte 43 der ersten und zweiten Scheibe 40, 140 aufzubringen und somit die bewegbaren Halbscheiben 43 relativ zu der festen Halbscheibe/zweiten Scheibenabschnitten 45 zu verlagern. Der erste und zweite Scheibenaktor 42, 142 können Elektromotoren, Kugelumlaufspindeln, Antriebsspindeln, Solenoide, hydraulische, pneumatische und/oder jegliche anderen Aktoren umfassen, die in der Lage sind, dem ersten Scheibenabschnitt 43 eine lineare/nichtlineare Verlagerung zu verleihen, wie es in der Technik allgemein bekannt ist.
Die Drehzahlsensoren S_I, S_O, die oben angeführt sind, sind ausgestaltet, um die jeweiligen Ist-Eingangs- und Ausgangsscheiben-Drehzahlen (N_I, N_O) der Variatorbaugruppe 25 zu messen und selbige zu dem TCM 28 zur Verarbeitung während der Ausführung des Verfahrens 100 von 4 zu übertragen. Obgleich sie der Einfachheit halber schematisch derart gezeigt sind, dass sie mit den Scheibenachsen 47, 147 der Variatorbaugruppe 25 verbunden sind, könnten die jeweiligen Eingangs- und Ausgangsdrehzahlsensoren S_I, S_O außerhalb der Variatorbaugruppe 25 angeordnet sein, z. B. an irgendeinem Konstruktionsbauteil, das in Verbindung mit den Scheiben 40, 140 rotiert und somit die Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen (N_I, N_O) liefern kann.
Als Teil des Verfahrens 100 kann das TCM 28 selektiv eine Aktivierung des Variatorbruttoschlupf-Flags auslösen (Pfeil F). In Ansprechen auf diese Aktion kann das TCM 28 eine Steuerungsaktion mit Bezug auf den Betrieb des CVT 14 von 1 oder der Variatorbaugruppe 25 von 2 ausführen. Das Verfahren 100 soll daher genau präzise ermitteln, wann das Variatorbruttoschlupf-Flag (Pfeil F) erforderlich ist, was wiederum helfen kann, die Variatorbaugruppe 25 zu schützen, während die Gesamtsteuerungsstabilität des CVT 14 von 1 verbessert ist.
Unter Bezugnahme auf 3 beginnt eine Beispielausführungsform des Verfahrens 100 mit Schritt 102. Die Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen (N_I, N_O) werden von dem TCM 28 ermittelt, wobei die Drehzahlen (N_I, N_O) die gemessenen Scheibendrehzahlen der Variatorbaugruppe 25 sind, die in 2 gezeigt ist. Schritt 102 kann ein Messen der Drehzahlen der Antriebs- und Abtriebsseiten der Variatorbaugruppe 25 von 2 mit sich bringen, d. h. der Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen der Variatorbaugruppe 25 von 2, beispielsweise unter Verwendung der jeweiligen Eingangs- und Ausgangssensoren S_I, S_O von 2. Das Verfahren 100 schreitet zu Schritt 104 fort, sobald die Ist-Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen zu dem CVT 14 und der Variatorbaugruppe 25 bekannt sind.
Schritt 104 kann ein Umwandeln der gemessenen Ausgangsdrehzahl (N_O) von Schritt 102 in eine äquivalente Eingangsdrehzahl (N_I,EQ) mit sich bringen. Schritt 104 bringt ein Dividieren der gemessenen Ausgangsdrehzahl (N_O) durch ein kalibriertes Variatordrehzahlverhältnis (R_CAL) d. h.
mit sich. Das kalibrierte Variatordrehzahlverhältnis (R_CAL) kann auf zwei Wege ermittelt werden: (I) als ein befohlenes Variatordrehzahlverhältnis, d. h. das Verhältnis, das von dem TCM 28 in Ansprechen auf ein angefordertes Schalten angefordert wird, oder (II) als ein kalibriertes Profil, z. B. als eine Funktion des befohlenen Variatordrehzahlverhältnisses, des gegenwärtigen Variatordrehzahlverhältnisses, das aus den bei Schritt 102 gemessenen Drehzahlen bekannt ist, und der gewünschten oder kalibrierten Übersetzungsverhältnis-Wechselgeschwindigkeit, welche die zugeteilte Zeit zum Abschließen des angeforderten Übersetzungsverhältniswechsels ist, wie dies durch die Logik des TCM 28 ermittelt wird. Sobald die äquivalente Eingangsdrehzahl (N_I,EQ) ermittelt worden ist, kann dieser Wert temporär in dem Speicher 29 von 1 aufgezeichnet werden. Das Verfahren 100 schreitet dann zu Schritt 106 fort.
Kurz unter Bezugnahme auf 4 zeigt ein Satz von Zeitlinienzügen 50 ein beispielhaftes befohlenes Variatordrehmomentverhältnis (Linienzug R_C) von dem TCM 28 und ein Variatordrehmomentverhältnisprofil (Linienzug R_C). Das befohlene Variatordrehmomentverhältnis (Linienzug R_C) kann von dem TCM 28 auf der Basis der Betriebsparameter des Fahrzeugs 10 ermittelt werden, wie es in der Technik allgemein bekannt ist. Das heißt, das TCM 28 kann die Kraftmaschinen-Drehzahl, das Ausgangsdrehmoment (Pfeil T_O von 1) von dem CVT 14, das angeforderte Ausgangsdrehmoment über die Drosseleinrichtung 32, z. B. Stellung oder Verfahrweg, und dergleichen berücksichtigen, um ein optimales Getriebeübersetzungsverhältnis zu ermitteln. Das TCM 28 kann dann dieses Übersetzungsverhältnis über Aktorsteuerungssignale (Pfeil A_CC) befehlen, worauf in Ansprechen die Scheibenaktoren 42, 142 von 2 die Klemmkräfte (Pfeil F₁, F₂) aufbringen oder lösen. Das befohlene Variatorübersetzungsverhältnis (Linienzug R_C) kann ein Rechteckwellensignal mit der Dauer T sein, wie es in 4 gezeigt ist, welches bei t₁ eingeleitet wird und bis t₃ andauert.
4 zeigt auch ein kalibriertes Drehmomentverhältnisprofil (Linienzug R_P) für das CVT 14. Ein derartiger kalibrierter Wert kann offline ermittelt werden, beispielsweise über Modellieren und Testen eines gegebenen CVT unter kontrollierten Bedingungen. Das heißt, jedes CVT, wie etwa das Beispiel-CVT 14 von 2, kann zwischen Drehmomentverhältnissen auf unterschiedliche Weise übergehen. Die Ist-Trajektorie des wechselnden Drehmomentverhältnisses wird somit offline erfasst, im Gegensatz dazu, dass das Verhältnis, das befohlen wird, verwendet wird. Schlupf kann beobachtet werden, und die Länge von Schlupf, die beim Überführen in ein neues Drehmomentverhältnis erfahren wird, kann ermittelt werden.
Das heißt, eine vorübergehende Verzögerung tritt in Ansprechen auf den befohlenen Drehmomentverhältniswechsel bei t₁ auf. Dies ist in 4 über den Anstieg in der Dauer t₁–t₂ und den nachfolgenden Abfall zwischen t₃ und t₄ veranschaulicht. Der Anstieg stellt Schlupf dar, aber dieser Schlupf wird erwartet und ist vorübergehend. Das vorliegende Verfahren 100 dient somit dazu, sicherzustellen, dass das Variatorbruttoschlupf-Flag nicht von dem TCM 28 von 1 und 2 gesetzt wird, es sei denn, der Variatorschlupf erstreckt sich über die vorbestimmte Dauer (T_D) der in 4 gezeigten Verzögerung hinaus.
Wieder unter Bezugnahme auf 3 berechnet das TCM 28 bei Schritt 106 als Nächstes den Bruttoschlupf (S_G) als eine Funktion der gemessenen Eingangsdrehzahl (NI) von Schritt 102 und der äquivalenten Eingangsdrehzahl, der äquivalenten Eingangsdrehzahl (N_I,EQ) von Schritt 104, d. h. S_G = (N_I – N_I,EQ). Dieser Wert kann temporär im Speicher 29 von 1 aufgezeichnet werden, bevor zu Schritt 108 fortgefahren wird.
Bei Schritt 108 vergleicht das TCM 28 als Nächstes den berechneten Bruttovariatorschlupfwert (S_G) von Schritt 106 mit einem kalibrierten Schwellenwert (CAL), um zu ermitteln, ob der Wert von (S_G) den kalibrierten Schwellenwert (CAL) für eine kalibrierte Dauer T_X übersteigt. Wenn dies der Fall ist, schreitet das Verfahren 100 zu Schritt 110 fort. Ansonsten wiederholt das Verfahren 100 mit Schritt 102. Die vorbestimmte Dauer T_X kann abhängig von der Ausführungsform der vorbestimmten Dauer (T_D) von 4 entsprechen oder ein unterschiedlicher Wert sein.
Bei Schritt 110 kann das TCM 28 ein Variatorbruttoschlupf-Flag (F), wie etwa einen binären Wert oder einen Diagnosecode, setzen, der ein möglicherweise unannehmbares Niveau an Bruttoschlupf der Variatorbaugruppe 25 angibt. Das Verfahren 100 schreitet zu Schritt 112 fort, wenn das Variatorbruttoschlupf-Flag gesetzt worden ist.
Schritt 112 bringt ein Ausführen einer Steuerungsaktion (CA) in Ansprechen auf das Setzen des Flags bei Schritt 112 mit sich. Beispielsteuerungsaktionen können ein Befehlen, über das TCM 28 oder einen anderen geeigneten Controller, eines Wechsels des Drehmomentverhältnisses des CVT 14 von 1, z. B. eine lineare Zunahme oder Abnahme, z. B. über Steuerung des von der Kraftmaschine 12 erzeugten Drehmoments, und/oder eine Zunahme der Klemmkraft (F₁ oder F₂), um den Schlupf, der über die Variatorbaugruppe 25 hinweg auftritt, zu verändern, umfassen. Wenn der Schlupf nicht auf derartige Steuerungsaktionen anspricht, kann das TCM 28 oder das ECM 26 andere geeignete Aktionen vornehmen, wie etwa das Drehmomentverhältnis zu oder auf Null reduzieren, um den Einfluss von übermäßigem Schlupf auf die Variatorbaugruppe 25 zu minimieren.
Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche erkennen. Es ist beabsichtigt, dass der gesamte Gegenstand, der in der obigen Beschreibung enthalten ist oder in den begleitenden Zeichnungen gezeigt ist, als allein veranschaulichend und nicht als einschränkend interpretiert wird.

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine Kraftmaschine, die eine Ausgangswelle aufweist; Antriebsräder; ein stufenloses Getriebe (CVT), das ein Eingangselement, das selektiv mit der Kraftmaschine verbunden ist, ein Ausgangselement, das Ausgangsdrehmoment an die Antriebsräder liefert, und eine Variatorbaugruppe aufweist, die das Eingangselement mit dem Ausgangselement verbindet; und einen Controller, der einen Prozessor und greifbaren, nicht vorübergehenden Speicher aufweist, auf dem Anweisungen zum Ermitteln eines Bruttovariatorschlupfes der Variatorbaugruppe aufgezeichnet sind, wobei der Controller programmiert ist, um die Anweisungen über den Prozessor auszuführen, um dadurch: eine Ist-Eingangsdrehzahl und eine Ist-Ausgangsdrehzahl der Variatorbaugruppe zu ermitteln; eine äquivalente Eingangsdrehzahl der Variatorbaugruppe durch Dividieren der gemessenen Ist-Ausgangsdrehzahl durch ein kalibriertes Variatordrehzahlverhältnis zu berechnen; den Bruttovariatorschlupf unter Verwendung der gemessenen Ist-Eingangsdrehzahl und der äquivalenten Eingangsdrehzahl zu ermitteln; und ein Variatorbruttoschlupf-Flag in dem Speicher des Controllers nur dann zu setzen, wenn der ermittelte Bruttovariatorschlupf einen kalibrierten Schlupfwert für eine vorbestimmte Dauer übersteigt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das kalibrierte Variatordrehzahlverhältnis über den Controller unter Verwendung eines von dem Controller in Ansprechen auf ein angefordertes Schalten des CVT ermittelten, befohlenen Variatordrehzahlverhältnisses ermittelt wird.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei das kalibrierte Variatordrehzahlverhältnis von dem Controller unter Verwendung des befohlenen Variatordrehzahlverhältnisses, eines gegenwärtigen Drehzahlverhältnisses der Variatorbaugruppe und einer kalibrierten Wechselgeschwindigkeit des befohlenen Variatordrehzahlverhältnisses berechnet wird.
Baugruppe eines stufenlosen Getriebes (CVG), umfassend: ein Eingangselement; ein Ausgangselement; eine Variatorbaugruppe, die das Eingangselement mit dem Ausgangselement verbindet, und eine Antriebsscheibe, die mit dem Eingangselement verbunden ist, eine Abtriebsscheibe, die mit dem Ausgangselement verbunden ist, einen Antriebsmechanismus, der die Antriebsscheibe mit der Abtriebsscheibe verbindet, und zumindest einen Aktor umfasst, der betreibbar ist, um selektiv eine Klemmkraft auf eine von der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe aufzubringen; und einen Controller, der einen Prozessor und greifbaren, nicht vorübergehenden Speicher aufweist, auf dem Anweisungen zum Ermitteln eines Bruttoschlupfes der Variatorbaugruppe aufgezeichnet sind, wobei der Controller programmiert ist, um die Anweisungen auszuführen und dadurch: eine Ist-Eingangsdrehzahl und eine Ist-Ausgangsdrehzahl der Variatorbaugruppe zu ermitteln; eine äquivalente Eingangsdrehzahl der Variatorbaugruppe durch Dividieren der gemessenen Ist-Ausgangsdrehzahl durch ein kalibriertes Variatordrehzahlverhältnis zu berechnen; den Bruttovariatorschlupf unter Verwendung der gemessenen Ist-Eingangsdrehzahl und der äquivalenten Eingangsdrehzahl zu ermitteln; und ein Variatorbruttoschlupf-Flag in dem Speicher des Controllers nur dann zu setzen, wenn der ermittelte Bruttovariatorschlupf einen kalibrierten Schlupfwert für eine vorbestimmte Dauer übersteigt.
CVT-Baugruppe nach Anspruch 4, wobei der Controller ausgestaltet ist, um die Klemmkraft in Ansprechen auf das Setzen des Bruttoschlupf-Flags zu ändern.
CVT-Baugruppe nach Anspruch 5, wobei die Änderung der Klemmkraft ein Verringern des Drehmomentverhältnisses des CVT umfasst.
CVT-Baugruppe nach Anspruch 5, wobei die Änderung der Klemmkraft ein Erhöhen des Klemmdrucks umfasst.
CVT-Baugruppe nach Anspruch 4, die ferner umfasst: einen Eingangsdrehzahlsensor und einen Ausgangsdrehzahlsensor, die jeweils mit dem Controller in Verbindung stehen, wobei der Controller ausgestaltet ist, um die Eingangsdrehzahl und Ausgangsdrehzahl der Variatorbaugruppe von den jeweiligen Eingangs- und Ausgangsdrehzahlsensoren zu empfangen.
CVT-Baugruppe nach Anspruch 4, wobei der Antriebsmechanismus aus der Gruppe ausgewählt ist, die im Wesentlichen aus einem Riemen und einer Kette besteht.