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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenlegung betrifft ein stufenloses Getriebe für einen Fahrzeugantriebsstrang sowie eine entsprechende Methode und Steuerroutine.
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HINTERGRUND
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Fahrzeugantriebe mit einem mit einem Verbrennungsmotor verbundenen stufenlosen oder unendlich variablen Getriebe (CVT) können eingesetzt werden, um Zugkraft in Fahrzeugen bereitzustellen. Ein CVT ist in der Lage, eine stufenlosen Änderung eines Übersetzungsverhältnis über eine Spanne zwischen einem minimalen (Untersetzung) und einem maximalen (Overdrive) Verhältnis herbeizuführen, so dass eine stufenlose Auswahl der Motorbetriebszustände zur Verfügung steht, die das bevorzugte Verhältnis von Kraftstoffverbrauch und Motorleistung entsprechend des Drehmomentabrufs durch den Fahrzeugführer ermöglicht.
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Herkömmliche stufenlose Kettengetriebe verfügen über zwei Riemenscheiben mit jeweils zwei Rillenscheiben. Ein Ketten läuft zwischen den beiden zwischen den Riemenscheiben, sodass die beiden Rillenscheiben sandwichförmig die Kette einfassen. Der Reibungsschluss zwischen den Rillenscheiben jeder Riemenscheibe und der Ketten koppelt die Kette an jede der Riemenscheiben zur Drehmomentübertragung von einer Riemenscheibe auf die andere. Eine der Riemenscheiben kann dabei als Antriebs oder Eingangsriemenscheibe wirken und die andere als angetriebene oder Ausgangsriemenscheibe. Die Getriebeübersetzung wird das Verhältnis des Drehmoments der angetriebenen Riemenscheibe auf das Drehmoment der Antriebsscheibe. Das Übersetzungsverhältnis geändert werden kann durch Zwangsbetätigung der beiden Rillenscheiben eines der Riemenscheiben näher zusammen und die beiden Rillenscheiben der anderen Riemenscheibe weiter entfernt, wodurch dem Kettenring zu Fahrt höher oder niedriger auf der jeweiligen Rolle.
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Ringförmige stufenlose Getriebe herkömmlicher Bauart verwenden Scheiben sowie Rollenmechanismen zur Kraftübertragung zwischen den Scheiben. Ringförmige stufenlose Getriebe weisen mindestens eine mit dem Motor verbundene Eingangsscheibe auf und eine kraftschlüssig mit dem Getriebeausgang verbundene Ausgangsscheibe. Eingangsscheibe und Ausgangsscheibe bilden einen Hohlraum zwischen sich. Der Hohlraum definiert eine ringförmige Oberfläche. Der Rollenmechanismus ist in dem Hohlraum untergebracht und dient dazu, die Drehmomentübertragung in dem Maße zu verändern, in dem der Rollenmechanismus sich über die ringförmige Oberfläche bewegt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es wird ein Antriebssystem mit einem drehbar mit dem Variator eines stufenlosen Getriebes (CVT) verbundenen Verbrennungsmotor beschrieben. Eine Methode zur Steuerung des CVT besteht darin, eine Soll-Variator-Übersetzung in Reaktion auf eine Änderung der Eingabe des Fahrzeugführers zu bestimmen und einen Hochschaltvorgang im stufenlosen Getriebe entsprechend der Soll-Variator-Übersetzung vorzunehmen. Das Hochschalten umfasst die Bestimmung eines bevorzugten CVT-Eingangsabbremsungsprofils entsprechend der Soll-Variator-Übersetzung, einer gegenwärtigen Variator-Übersetzung und einer bevorzugten Schaltzeit zu bestimmen und Synchronisieren das bevorzugte CVT-Eingangsabbremsungsprofils mit einem Befehl zur Verringerung des Motordrehmoments zu synchronisieren. Ein Änderungsrate für die Variator-Übersetzung richtet sich nach der bevorzugten CVT-Eingangsabbremsungsprofils, während das CVT entsprechend der Änderungsrate der Variator-Überzeugung und der Soll-Variator-Übersetzung gesteuert wird.
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Die genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren ergeben sich unmittelbar aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einiger der besten Arten und weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Lehren unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Im Folgenden werden exemplarisch eine oder mehrere Ausführungen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 schematisch Elemente eines Antriebssystems mit einer drehbar über einen Drehmomentwandler und ein Getriebe entsprechend der Offenlegung mit einem stufenlosen Getriebe (CVT) gekoppelten Verbrennungsmotor darstellt;
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2 schematisch Elemente eines Variators eines Ketten-CVT entsprechend der Offenlegung darstellt;
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3 schematisch ein Blockschaltbild eines CVT-Hochschaltvorgangs darstellt, das verwendet werden kann zum Steuern einer Ausführungsform des Antriebssystems einschließlich des mit Bezug auf 1 und 2 dargestellten CVT in Reaktion auf einen Hochschaltbefehl entsprechend der Offenlegung; und
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4 zeigt grafisch eine Ausführungsform eines bevorzugten CVT-Eingangsabbremsungsprofils und des zugehörigen Wunschgeschwindigkeitsprofils entsprechend der Offenlegung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nun bezugnehmend auf die Zeichnungen, worin die Darstellungen zur Veranschaulichung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und nicht zu dem Zweck, selbige zu begrenzen, stellt 1 schematisch ein Antriebssystem 100 dar, das einen Verbrennungsmotor (Motor) 110 umfasst, der drehbar an ein stufenloses Getriebe (CVT) 140 über einen Drehmomentwandler 120 und ein Getriebegehäuse 130 angekoppelt ist. Das Antriebssystem 100 ist mittels eines Antriebsstrang 150 an ein Fahrzeugrad 160 und liefert Zugkraft, sofern in einem Fahrzeug eingebaut. Der Betrieb des Antriebssystems 100 wird überwacht und von einem Steuersystem 10 entsprechend Fahrerbefehl und anderen Faktoren gesteuert.
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Bei dem Motor 110 kann es sich um jede geeignete Verbrennungskraftmaschine handeln, die in der Lage ist, Kohlenwasserstofftreibstoff in mechanische Energie zur Erzeugen von Drehmoment in Reaktion auf die Steuerbefehle dem Steuersystem 10 umzuwandeln. Der Drehmomentwandler 120 ist eine Vorrichtung zur fluidischen Kupplung zwischen seinen Antriebs- und Abtriebsgliedern zur Übertragung von Drehmoment und umfasst vorzugsweise eine Pumpe 122, die mit dem Motor 110 und einer Turbine 124 gekoppelt ist, die über das Abtriebsglied mit dem Getriebe 130 gekoppelt ist. Ein Drehmomentwandlerkupplung 126 sperrt die Drehung der Pumpe 122 und der Turbine 124 und ist steuerbar über die Steuerung 10. Das Abtriebsglied des Drehmomentwandlers 120 ist drehbar mit dem Getriebe 130 gekoppelt, das über Zahnräder im Eingriff oder andere geeignete Getriebemechanismen, die als Untersetzungsgetriebe zwischen Drehmomentwandler 120 und dem CVT 140 dienen. Alternativ kann das Getriebe 130 aus einer anderen geeigneten Zahnradkonfiguration zur Übersetzung zwischen dem Motor 110, dem Drehmomentwandler 120 und das CVT 140, einschließlich, als nichtbeschränkende Beispiele, einen Kettentrieb oder ein Planetengetriebe. In alternativen Ausführungsformen können der Drehmomentwandler 120 oder das Getriebe 130 oder beides entfallen.
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Das Getriebe 130 umfasst ein Abtriebsglied, das über ein Antriebselement 51 drehbar an das CVT 140 gekoppelt ist. Eine Ausführungsform des CVT 140 ist unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Ein Ausgangselement 61 des CVT 140 ist drehbar an den Antriebsstrang 150 gekoppelt, der wiederum über eine Achse, Halbwelle oder ein anderes geeignetes Element zur Drehmomentübertragung drehbar mit den Fahrzeugrädern 160 gekoppelt ist. Der Antriebsstrang 150 kann ein Differential-, Kettentriebs oder sonstiges geeignetes Getriebe zum Übertragen von Drehmoment auf ein oder mehrere Fahrzeugräder 160 umfassen.
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Das Antriebssystem 100 umfasst bevorzugt eine oder mehrere Sensoranordnungen zur Überwachung der Drehzahlen verschiedener Geräte, darunter, beispielsweise einen Motordrehzahlsensor 112, eine Geschwindigkeitssensor für die Drehmomentwandlerturbine 125, einen CVT-Eingangsgeschwindigkeitssensor 32, einen CVT Variator Abtriebsdrehzahlsensor 34 und einen Radgeschwindigkeitssensor 162, über den die Fahrzeuggeschwindigkeit (Vss) überwacht wird. Jeder der genannten Drehzahlsensoren kann jede geeignete Drehstellung/drehzahldifferenzmessende Vorrichtung sein wie ein Hall-Effekt-Sensor. Jede der genannten Drehzahlsensoren kommuniziert mit der Steuerung 10.
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Das Steuersystem 10 umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Steuermodule 12 und eine Benutzeroberfläche 14. Hier wird zur Vereinfachung der Darstellung eine einzige Steuerung 12 abgebildet. Die Steuerung 12 kann eine Vielzahl von Steuerungsvorrichtungen umfassen, deren jede Steuerung 12 der Überwachung und Steuerung eines einzelnen Systems zugeordnet ist. Dies kann eine Motorsteuergerät (ECM) zur Steuerung des Motors 110 und eine Getriebesteuerung (TCM) zur Steuerung des CVT 140 und zur Überwachung und Steuerung eines einzigen Subsystem sein, beispielsweise einer Drehmomentwandlerkupplung. Die Steuerung 12 umfasst vorzugsweise ein Speichergerät 11, das ausführbare Befehlssätze enthält. Die Benutzeroberfläche 14 kommuniziert mit Anwendereingabegeräten einschließlich beispielsweise ein Fahrpedal 15, ein Bremspedal 16 und einen Gangwahlhebel 17. In einer Ausführungsform umfasst der Gangwahlhebel 17 über ein Aufwärts-Tippen-/Abwärts-Tippen-Merkmal, über das ein Fahrzeugführer manuell ein Übersetzungsverhältnis auswählen und die Getriebesteuerung überstimmen kann. Eine Aufwärts-Tippen-Anweisung erzeugt eine Anweisung an das CVT 140 zum Absenken seiner Übersetzung, was durch Erhöhen einer Variator-Übersetzung erreicht wird. Eine Abwärts-Tippen-Anweisung erzeugt einen Befehl an das CVT 140 zur Erhöhung seiner Übersetzung durch Verringern der Variator-Übersetzung.
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Die Begriffe Steuerung, Steuermodul, Modul, Steuerung, Steuereinheit, Prozessor und Ähnliches beziehen sich auf eine oder mehrere Kombinationen (einer) anwendungsspezifischer/n integrierter/n Schaltung(en) (ASIC), elektronische(r) Schaltkreis(e), Zentraleinheit(en), wie z.B. (ein) Mikroprozessor(en) und mit diesen verbundene nicht-flüchtige Speicherkomponenten in Form von Speicher- und Speichergeräten (Lesespeicher, programmierbarer Lesespeicher, Direktzugriff, Festplatte usw.). Die nicht-flüchtige Speicherkomponente ist in der Lage, maschinenlesbare Anweisungen in Gestalt einer oder mehrere Software- oder Firmware-Programme oder -Routinen, kombinatorischer Logikschaltung(en), Eingangs-/Ausgangsschaltung(en) und -Vorrichtungen, Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und anderen Komponenten zu speichern, auf die durch einen oder mehrere Prozessoren zugegriffen werden kann, um eine beschriebene Funktionalität bereitzustellen. (Eine) Eingangs-/Ausgangsschaltung(en) und -Vorrichtungen umfassen Analog-/Digitalwandler und damit in Zusammenhang stehende Geräte, die Eingaben von Sensoren überwachen, wobei derartige Eingaben bei einer vorgegebenen Abtastfrequenz oder als Reaktion auf ein Auslöseereignis überwacht werden. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Steuerroutinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe beziehen sich auf jedwede von einer Steuerung ausführbare Befehlssätze, wie Kalibrierungen und Lookup-Tabellen. Jede Steuerung führt eine Routine bzw. Routinen aus, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen, die ein Überwachen von Eingaben von Messfühlvorrichtungen und anderen vernetzten Steuerungen und ein Ausführen von Steuer- und Diagnoseanweisungen beinhalten, um den Betrieb von Stellgliedern zu steuern. Die Routinen können in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, wie z. B. während des laufenden Betriebs alle 100 Mikrosekunden. Alternativ können Routinen als Reaktion auf ein Auslöseereignis ausgeführt werden. Die Kommunikation zwischen den Reglern und zwischen Reglern, Stellantrieben und/oder Sensoren kann über einer Direktverkabelung, eine vernetzte Kommunikationsbus-Verbindung, eine drahtlose Verbindung oder jede andere geeignete Kommunikationsverbindung bewerkstelligt werden. Kommunikation umfasst den Austausch von Datensignalen in jeder geeigneten Form, einschließlich beispielsweise elektrische Signale, die über ein leitendes Medium, elektromagnetische Signale über die Luft, optische Signale über Lichtwellenleiter und dergleichen weitergeleitet werden. Datensignale können Signale umfassen, die Eingänge von Sensoren darstellen, Signale, die Stellgliedbefehle darstellen und Kommunikationssignale zwischen Steuerungen. Der Begriff „Modell” bezeichnet einen prozessorbasierten oder eines mittels des Prozessors ausführbaren Codes und der zugehörigen Kalibrierung, die die physische Existenz einer Vorrichtung oder eines physischen Prozesses simuliert. Wie hier verwendet, beschreibt der Begriff „dynamisch” Schritte oder Prozesse, die in Echtzeit ausgeführt werden und durch das Überwachen oder sonstige Ermitteln von Parameterzuständen und dem regelmäßigen oder periodischen Aktualisieren von Parameterzuständen beim Ausführen einer Routine oder zwischen Iterationen beim Ausführen der Routine gekennzeichnet sind.
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2 stellt schematisch Elemente eines Variators 30 eines stufenlosen Kettengetriebes (CVT) 140 dar, das vorzugsweise über Steuerung 12 gesteuert wird. Der Variator 30 überträgt Drehmoment zwischen dem ersten Drehelement 51 und dem zweiten Drehelement 61. Das erste Drehglied 51 wird im Folgenden als Antriebsglied 51 bezeichnet, das zweite Drehelement 61 im Folgenden als Abtriebsglied 61.
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Der Variator 30 besteht aus einer ersten oder Primärscheibe 36, einer zweiten oder Sekundärscheibe 38 und einer flexiblen kontinuierlichen drehbaren Vorrichtung 40, die die erste und zweite Riemenscheiben 36, 38, kraftschlüssig koppelt. Die erste Riemenscheibe 36 ist drehbar am Antriebsglied 51 und die zweite Riemenscheibe 38 drehbar am Abtriebsglied 61 angekoppelt, und die drehbare Vorrichtung 40 ist in der Lage, Drehmoment zwischen den ersten und zweiten Riemenscheiben 36, 38 und damit zwischen Antriebs- und Abtriebsglied 51, 61 zu übertragen. Die erste Riemenscheibe 36 und das Antriebsglied 51 drehen sich um eine erste Achse 48, die zweite Riemenscheibe 38 und Abtriebsglied 61 um eine zweite Achse 46. Die kontinuierlich drehbare Vorrichtung 40 kann ein Riemen, eine Kette, oder einen anderen geeigneten flexible kontinuierliche Vorrichtung sein.
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Die erste Riemenscheibe 36 ist senkrecht zur ersten Drehachse 48 entlang eine erster Nut 50 geteilt, die zwischen einer beweglichen Scheibenhälfte 52 und einer feststehenden Scheibenhälfte 54 verläuft. Die bewegliche Scheibenhälfte 52 bewegt oder verschiebt sich axial entlang der ersten Achse 48 im Verhältnis zur feststehenden Scheibe 54. Beispielsweise kann die bewegliche ersten Scheibenhälfte 52 mit dem Antriebsglied 51 über eine Kerbverzahnung verbunden sein, so dass Axialbewegung der beweglichen ersten Scheibenhälfte 52 entlang der ersten Achse 48 möglich ist. Die feststehenden ersten Scheibenhälfte 54 liegt der beweglichen ersten Laufrolle 52 gegenüber. Die feststehende erste Scheibenhälfte ist 54 axial mit dem Antriebsglied 51 entlang der ersten Achse 48 verbunden. Somit bewegt sich die feststehende erste Scheibenhälfte 54 nicht in der axialen Richtung der ersten Achse 48. Die bewegliche ersten Scheibenhälfte 52 und die feststehende erste Scheibenhälfte 54 weisen jeweils eine erste Nutoberfläche 56 auf. Die ersten Nutoberflächen 56 der beweglichen ersten Scheibenhälfte 52 und die feststehende erste Scheibenhälfte 54 sind einander gegenüberliegend angeordnet und bestimmen so die ringförmige erste Nut 50 dazwischen. Die gegenüberliegenden ersten genuteten Oberflächen 56 bilden vorzugsweise einen umgekehrten Kegelstumpf, so dass eine Bewegung der beweglichen ersten Scheibenhälfte 52 in Richtung der feststehenden ersten Scheibenhälfte 54 den äußeren Riemenscheibendurchmesser der ringförmigen ersten Nut 50 vergrößert. Ein Stellglied 55 ist mit der ersten Riemenscheibe 36 so angeordnet, dass es die axiale Position der beweglichen ersten Scheibenhälfte 52 in Reaktion auf ein Steuersignal 53 steuert, einschließlich des Verschiebens der beweglichen ersten Scheibenhälfte 52 in Richtung der feststehenden ersten Scheibenhälfte 54. In einer Ausführungsform, ist das Stellglied 55 eine hydraulikgesteuerte Vorrichtung und das Ansteuersignal 53 ein Hydraulikdrucksignal.
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Die zweite Riemenscheibe 38 ist senkrecht zur zweiten Achse 46 geteilt und bildet eine zweite Nut 62 dazwischen. Die ringförmige zweite Nut 62 steht senkrecht zur zweiten Achse 46. Die zweite Riemenscheibe 38 umfasst eine bewegliche Scheibenhälfte 64 und eine feststehende Scheibe 66. Die bewegliche Scheibenhälfte 64 bewegt oder verschiebt sich axial entlang der zweiten Achse 46 im Verhältnis zur feststehenden Scheibenhälfte 66. Beispielsweise kann die bewegliche zweite Scheibenhälfte 64 mit dem Abtriebsglied 61 über eine Kerbverzahnung verbunden sein, wodurch eine Axialbewegung der beweglichen zweiten Scheibenhälfte 64 entlang der zweiten Achse 46 möglich ist. Die feststehende zweite Scheibenhälfte 66 gegenüber dem beweglichen zweiten Scheibenhälfte 64. Das feststehende zweite Scheibenhälfte 66 ist axial entlang der zweiten Achse 46 mit dem Abtriebsglied 61 verbunden. Somit bewegt sich die ortsfeste zweite Scheibenhälfte 66 nicht in der axialen Richtung der zweiten Achse 46. Die bewegliche zweite Scheibenhälfte 64 und die ortsfesten zweiten Scheibenhälfte 66 weisen beide eine zweite Nutoberfläche 68 auf. Die zweite Nutfläche 68 der beweglichen zweiten Scheibenhälfte 64 und der ortsfesten zweiten Scheibenhälfte 66 sind einander gegenüberliegend angeordnet und bilden die ringförmige zweite Nut 62 dazwischen. Die gegenüberliegenden zweiten Nutflächen 68 bilden vorzugsweise einen umgekehrten Kegelstumpf, so dass eine Bewegung der beweglichen zweiten Scheibenhälfte 64 in Richtung der feststehenden zweiten Scheibenhälfte 66 den äußere Riemenscheibendurchmesser der ringförmigen ersten Nut 62 vergrößert. Ein Stellglied 65 ist mit der zweiten Riemenscheibe 38 so angeordnet, dass es die axiale Position der beweglichen zweiten Scheibenhälfte 64 in Reaktion auf ein Steuersignal 63 steuert, einschließlich des Verschiebens der beweglichen ersten Scheibenhälfte 64 in Richtung der feststehenden ersten Scheibenhälfte 66. In einer Ausführungsform, ist das Stellglied 65 eine hydraulikgesteuerte Vorrichtung und das Ansteuersignal 63 ein Hydraulikdrucksignal. Das Verhältnis des äußeren Riemenscheibendurchmessers der ersten Riemenscheibe 36 und des äußeren Riemenscheibendurchmessers der zweiten Riemenscheibe 38 definieren ein Getriebedrehmomentverhältnis. Andere Elemente, wie Kupplungsbaugruppen in Form von wählbaren Freiläufen und dergleichen können zwischen dem Variator 30 und anderen Antriebsstrangkomponenten und -systemen eingebaut werden.
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Verschiedene Sensoren sind in geeigneter zum Erfassen und Signale zum Betrieb des CVT 140 angebracht, darunter Sensoren für die CVT-Eingabegeschwindigkeit 32 und die CVT-Variator-Ausgangsgeschwindigkeit 34. Der Eingangsgeschwindigkeitssensor 32 kann zur Erzeugung eines Eingangsdrehzahlsignal 33 nahe dem Antriebsglied 51, und der CVT-Variator-Ausgabegeschwindigkeitssensor 34 kann zur Erzeugung eines Ausgangsdrehzahlsignals 35 nahe dem Abtriebsglied 61 angeordnet sein.
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Das Variatordrehzahlverhältnis (variator speed ratio, VSR) ist das Verhältnis der Drehzahl des Abtriebsgliedes 61 im Verhältnis zu der des Antriebsgliedes 51. Formen des VSR können als Regelgröße für das CVT 140 verwendet werden, darunter Ist-VSR und Soll-VSR. Das Ist-VSR bezeichnet einen bestehenden gemessenen Wert des VSR und kann aus dem Verhältnis des Eingangsdrehzahlsignals 33 und des Ausgangsdrehzahlsignals 35 ermittelt werden. Das Soll-VSR bezeichnet einen befohlenen zukünftigen Wert des VSR und bestimmt sich nach erfassten und geschätzten Betriebsbedingungen in Abhängigkeit von einem Leistungsabgabebefehl, Fahrzeuggeschwindigkeit und Motordrehmoment. Die Steuerung 12 steuert das CVT 140 zur Erzielung des Soll-VSR durch Steuern der Drücke einer oder beider Primärscheibe 36 und der sekundären Riemenscheibe 38 des CVT 140. Die Drücke einer oder beider Primärscheiben 36 und der sekundären Riemenscheibe 38 des CVT 140 erreicht werden können durch Steuern der Antriebs- und angetriebenen Signale 53, 63 zum Aufbringen der erforderlichen Drücke auf des ersten und zweiten Aktuators 55, 65 zur Erzielung des erwünschten VSR erreicht werden, wobei die erforderliche Drücke vorzugsweise in Gestalt eines primären Druckbefehls und eines sekundären Druckbefehls erfolgen.
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3 zeigt schematisch ein Blockschaltbild eines CVT-Hochschaltvorgangs
300, der zur Steuerung einer Ausführungsform des CVT
140 und auch zum Steuern des dargestellten Antriebsstrangsystems
100 mit Bezug auf die
1 und
2 in Reaktion auf einen befohlenen Hochschaltschritt eingesetzt werden kann. Ein Hochschalten im CVT
140 um eine Stufe entspricht einem Hochschalten in einem Festgetriebe, mit einer Steuerung des CVT
140 zur Erhöhung seines Ist-VSR, was funktional äquivalent zum Steuern eines Festgetriebes ist, für den Betrieb mit einem höheren Übersetzungsverhältnis. Wenn ein Fahrzeug unter Verwendung des Antriebssystems
100 in Bewegung ist, kann eine Erhöhung des Ist-VSR wegen der Fahrzeugdynamik eine Abnahme der Drehzahlen des Getriebes
130, der Elemente des Drehmomentwandlers
120 und der Motor
110 bewirken, was das Fahrverhalten beeinflussen kann, wenn die Erhöhung des Ist-VSR abrupt oder zu schnell erfolgt. Der CVT-Hochschaltvorgang
300 verwendet die Turbinenabbremsung (Verhältnis-Änderungsrate) und Motordrehmomentsteuerung zum Ausgleich einer möglichen Änderung im Turbinenantriebsmoment zur Herbeiführung eines Hochschaltvorgangs einschließlich der Begrenzung des Abtriebsdrehmoments des CVT
140 an den Antriebsstrang
150 und Minimierung des Auftretens unerwünschter Fahrzeugverzögerungen. Tabelle 1 enthält eine Aufschlüsselung, in der die numerisch gekennzeichneten Blöcke und die entsprechenden Funktionen entsprechend dem Motorsteuerverfahren
300 wie folgt aufgeführt sind: Tabelle 1
| BLOCK | BLOCKINHALTE |
| 302 | Überwachen von Vss Überwachung von Bedienereingaben zu APP, PRNDL |
| 304 | Bestimmen des Soll-VSR |
| 306 | Hochschaltbefehl entsprechend dem Soll- VSR |
| 308 | Freigeben des Drehmomentwandlers |
| 310 | Bestimmen eines bevorzugten CVT- Antriebsabbremsungsprofils |
| 312 | Synchronisieren des bevorzugten CVT- Antriebsabbremsungsprofils mit einem Motordrehmomentbefehl |
| 314 | Berechnen der VSR-Änderungsrate entsprechend dem CVT- Eingangsabbremsungsprofil |
| 316 | Berechnen Schaltkraft basierend auf VSR Änderungsrate |
| 318 | Steuern des CVT-Primärdruckbefehls und des sekundären CVT-Druckbefehls entsprechend VSR-Änderungsrate und Soll- VSR |
| 320 | Ende |
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Der CVT Hochschaltsteuerroutine (Routine) 300 ist als CVT-Antriebs- und CVT-Abtriebsdrehzahl ausgedrückt, beide vorzugsweise gemessene Parameter zur Eingabe in Steuerung 12. Die CVT-Antriebsgeschwindigkeit kann aus einem Signaleingang vom Motordrehzahlsensor 112, dem Turbinendrehzahlsensor des Drehmomentwandlers 125, oder des CVT-Variatorantriebdrehzahlsensor 32, wie hier beschrieben, oder eines anderen geeigneten Drehzahl/Positionssensors bestimmt werden. Die CVT-Antriebsgeschwindigkeit kann aus einem Eingangssignal des CVT-Variatorabtriebsdrehzahlsensors 34 oder des Raddrehzahlsensors 162, wie hierin beschrieben, oder eines geeigneten Drehzahl/Positionssensors bestimmt werden. Die VSR-Parameter werden aus der CVT-Antriebs- und der CVT Abtriebsdrehzahl ermittelt. Wie hier verwendet bedeutet der Begriff ‘Verzögerung’ eine Abnahme der Geschwindigkeit eines rotierenden Gliedes oder anderen Elements.
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Während des laufenden Betriebs des Antriebsstrangsystems 100 überwacht die Steuerung 12 periodisch die Fahrzeuggeschwindigkeit (Vss) über den Raddrehzahlsensor 162 und die Bedienereingaben über das Fahrpedal 15 und den Gangwahlhebel 17 (302) und steuert den Betrieb des Antriebssystems 100 bei einer Anfangs-VSR entsprechen den Bedienereingaben und anderen Faktoren in Bezug auf Bedienererwartungen im Hinblick auf Fahrverhalten, Fahrleistung und Kraftstoffverbrauch.
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Bei Erfassung einer Änderung der Bedienereingabe, beispielsweise eine Änderung der Bedienerneigung gegenüber dem 15 (APP) oder einer Aufwärts-Tippen-Eingabe des Bedieners am Gangwahlhebel 17 (PRNDL) zur Herbeiführung einer Hochschaltung, bestimmt Routine 300 ein Soll-VSR für das CVT 140 entsprechend den Änderungen der Bedienereingaben und anderen Faktoren in Bezug auf Bedienererwartungen im Hinblick auf Fahrverhalten, Fahrleistung und Kraftstoffverbrauch (304). Dies kann ein Befehl zum Ausführen des Hochschaltens im Übersetzungsverhältnis entsprechend dem Soll-VSR für das CVT 140 und der Änderungen der Bedienereingaben sein (306).
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In Reaktion auf eine Anweisung zum schrittweisen Hochschalten im CVT 140 wird die Drehmomentwandlerkupplung 126 freigegeben, wenn sie sich gegenwärtig in einem verriegelten Zustand (308) befunden hat.
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Zur Ausführung des Hochschaltens im CVT 140 ohne Beeinträchtigung des Fahrverhaltens bestimmt Routine 300 ein bevorzugtes CVT-Antriebsverzögerungsprofil entsprechend des Soll-VSR, der Anfangs-CVT-Antriebsdrehzahl und einer CVT-Zielantriebsdrehzahl (310). Eine Ausführungsform eines bevorzugten CVT-Antriebsverzögerungsprofils ist mit Bezug auf 4. beschrieben.
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4 zeigt grafisch eine Ausführungsform eines Kalibrierungdiagramms eines CVT-Anrtriebsverzögerungsprofils 410 dargestellt bezogen auf eine CVT-Antriebsverzögerungsachse (rad/s2) 401, eines zugehörigen Soll-CVT-Antriebsdrehzahlprofils 420 dargestellt bezogen auf eine CVT-Antriebssachse (rad/s) 411, eines Motordehmomentbefehlsprofils 440 bezogen auf eine Motordrehmomentachse 441 sowie einen entsprechenden VSR 430 bezogen auf eine VSR-Achse 431, alle aufgetragen in Abhängigkeit von der Zeit (sec) 415, aufgetragen auf der horizontalen Achse. Das Anfangs-VSR 434, das Soll-VSR 432, das Anfangs-Motordrehmoment 442 und die Anfangs-CVT-Antriebsdrehzahl 412 sind bekannt, ebenso die gesamten bevorzugte Schaltzeit 419, und dienen zur Berechnung des CVT Anrtriebsverzögerungsprofils 410. Das CVT-Anrtriebsverzögerungsprofil 410 hat vorzugsweise mehrere Parameter, einschließlich einer Anfangs-CVT-Antriebsverzögerung 402, einer maximalen CVT-Antriebsverzögerung 404 und einer abschließenden CVT-Antriebsverzögerung, einer Anfang-bis-Spitzen-CVT-Antriebsverzögerungszeit 416, einer maximalen CVT Antriebsverzögerungszeit 417, und einer Spitze-bis-Schluss-CV-Antriebsverzögerungszeit 418. Das Motordrehmomentbefehlsprofil 440 umfasst das Anfangs-Motordrehmoment 442 und einen stationären Motormomentbefehl 443. Die oben genannten Parameter werden errechnet oder bestimmt, um das Soll-VSR 434 innerhalb der gesamten bevorzugten Schaltzeit 419 von der Anfangs-VSR 434 aus zu erreichen. In einer Ausführungsform, entsprechen CVT-Antriebsdrehzahl und CVT-Antriebsverzögerung der an Turbine 124 des Drehmomentwandlers 120 gemessenen Drehzahl und Verzögerung. Alternativ können CVT-Antriebsdrehzahl und CVT-Antriebsverzögerung vom Eingangsdrehzahlsignal 33 an den Variator 30 des CVT 140 bestimmt werden. In einer Ausführungsform bestimmt sich die maximale CVT-Antriebsverzögerung 404 nach ihrer Wirkung auf den Fahrzeugbetrieb, insbesondere auf Fahrzeugbeschleunigung oder -abbremsung. Die Sollantriebsdrehzahl wird durch Multiplikation des Soll-VSR 432 und der aktuellen Abtriebsdrehzahl bestimmt. Die maximale CVT-Antriebsverzögerung 404 richtet sich nach der Anfangs-Antriebsdrehzahl, der Sollantriebsdrehzahl und der gesamten bevorzugten Schaltzeit 419. Die Anfangs-CVT-Antriebsverzögerung 402 und die abschließende CVT Antriebsverzögerung 406 sind übergangsweise Verzögerungen, die zur Vermeidung sprunghafter Änderungen der CVT-Antriebsdrehzahl 414 kalibriert werden, die Fahrzeugbetrieb stören können.
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Eine Abnahme des Motordrehmoments oder eine Abnahme der Motordrehzahl kann sich in Bezug auf das CVT-Anrtriebsverzögerungsprofil 410 und die Antriebsträgheit des CVT-Getriebes und bezeichnet den für den Betrieb notwendigen Betrag der Motormomentverringerung. Ist die Drehmomentwandlerkupplung 126 verriegelt, das entspricht die Antriebsträgheit des CVT der Summe der Trägheit der Kurbelwelle und der Turbine. Wird die Drehmomentwandlerkupplung 126 geöffnet und schleift der Drehmomentwandler, entspricht der Drehzahlunterschied zwischen Motor und Turbine dem Betrag des Schlupfs der Drehmomentwandlerkupplung. Die Trägheitsberechnung verwendet K-Faktoreigenschaften des Drehmomentwandler zur Vorhersage der Veränderungen der Motordrehzahl. Die vorhergesagte Motordrehzahlveränderung dient der Berechnung der Motorverzögerung und der resultierenden Kurbelwellenabbremsung, das heißt, das Trägheitsdrehmoment wird in Beziehung gesetzt zum Betriebspunkt des Drehmoment, dem CVT-Antriebsverzögerungsprofil und einem Drehmomentwandlerdrehzahlverhältnis. Nähert sich die CVT-Antriebsdrehzahl der CVT-Sollantriebsdrehzahl, ist zur Einhaltung des CVT-Antriebsprofils weniger CVT-Antriebsmoment erforderlich.
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Nochmals mit Verweis auf 3, die Bedienereingaben an das Fahrpedal 15 (APP) und dem Gangwahlhebel 17 (PRNDL) werden ausgewertet, und die Steuerroutine 300 steuert den Motor 110 und das CVT 140 zur Synchronisierung des mit Bezug auf 4 beschriebenen CVT Antriebsverzögerungsprofils 410 mit einem Motordrehmomentbefehl, der eine Anweisung zur Verringerung des Motordrehmoments (312) umfasst, einschließlich der Berechnung einer VSR Änderungsrate aufgrund des CVT-Antriebsverzögerungsprofil 410 (314). Der Befehl zum Absenken des Motormoment kann als Motordrehmomentanforderung von dem TCM an das ECM gegeben werden, wobei sich aber aus der Laufzeiten bei Kommunikation und Steuerung Verzögerungen ergeben können. Das ECM kann das Motordrehmoment auf der Grundlage der Drehmomentanforderung mit entsprechender Verzögerung zwischen Motordrehmomentanforderung und der anschließenden Motordrehmomentreaktion anpassen. Deshalb wird eine Schaltverzögerung wird zur Synchronisierung der Schaltbefehls eingeführt, d. h. das Soll-VSR, die Turbinendrehzahländerung, d. h. das CVT-Antriebsverzögerungsprofil 410, die Berechnung des Trägheitsmoments und die Motordrehmomentanforderung. Diese Schaltverzögerung ist gleich der Summe der Signallaufzeiten zwischen dem ECM und der Getriebesteuerung und der Reaktionszeitverzögerung des Motordrehmoments. Die Berechnung der zum Ausgleich des Abfalls des Turbinenantriebsmoments erforderlichen Motordrehmomenterhöhung oder -absenkung kann auch zur Bestimmung der minimalen Riemenscheibenklemmkraft verwendet werden.
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Die Steuerroutine 300 berechnet eine Schaltkraft aufgrund der VSR-Änderungsrate (316) und steuert den primären CVT-Druckbefehl und den sekundären CVT-Druckbefehls in Abhängigkeit der VSR-Änderungsrate und des Soll-VSR (318). Dies umfasst das Steuern eines primären Druckbefehls an die Primärscheibe 36 beziehungsweise das Steuern eines sekundären Druckbefehls an die sekundären Riemenscheibe 38 des CVT 140. Diese kann umfassen, dass die Steuerung 12 erste und zweite Signale 53, 63 zur Betätigung des ersten und zweiten Aktuators 55, 65 und daraufhin an die bewegliche Scheibenhälfte 52 der ersten Riemenscheibe 36 und der beweglichen Scheibenhälfte 64 der zweiten Riemenscheibe 38 wie oben beschrieben zu senden. Diese Bewegung bewirkt eine Veränderung der Drehmomentübertragung über den Variator 30 des CVT 140. Die Steuerroutine 300 endet, wenn das Soll-VSR erreicht ist (320).
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Das Flussdiagramm und Blockschaltbilder in den Flussdiagrammen veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten je nach Ausführung der vorliegenden Offenlegung. In diesem Zusammenhang kann jeder Block in den Flussdiagrammen oder Blockdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Abschnitt eines Codes darstellen, der zum Implementieren der spezifizierten logischen Funktion(en) einen oder mehrere ausführbare Befehle umfasst. Es wird auch darauf hingewiesen, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder Flussdiagrammdarstellungen und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder Flussdiagrammdarstellungen durch Spezialzweck-Hardware-basierte Systeme, die die spezifizierten Funktionen oder Vorgänge durchführen, oder Kombinationen von Spezialzweck-Hardware und Computerbefehlen implementiert werden können. Diese Computerprogrammanweisungen können auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung steuern kann, um in einer bestimmten Art und Weise zu funktionieren, sodass die in dem computerlesbaren Medium gespeicherten Befehle einen Herstellungsartikel erzeugen, einschließlich Anweisungsmitteln, die die Funktion/Vorgang, der in dem Flussdiagramm und/oder Blockdiagrammblock oder Blöcken angegeben ist, implementieren.
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Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die vorliegenden Lehren, doch wird der Umfang der vorliegenden Lehren einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Zwar wurden einige der besten Arten und Weisen und weitere Ausführungsformen der vorliegenden Lehren ausführlich beschrieben, es gibt jedoch verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden Lehren in den angehängten Ansprüchen.
