DE102019214101A1

DE102019214101A1 - Verfahren zum Verhindern einer Überlastung des Variators eines CVT-Getriebes

Info

Publication number: DE102019214101A1
Application number: DE102019214101.3A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Bailly; Wolfgang Straif; Lucas Schnetz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-09-17
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2021-03-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern einer Überlastung des Variators eines CVT-Getriebes; mit den Schritten Bestimmen einer durch das CVT-Getriebe fließenden Leistung; Bestimmen einer Führungsgröße und einer Regelgröße eines Regelkreises, dessen Regelstrecke der Variator bildet; Berechnen eines Kennwerts der Abweichung der Regelgröße von der Führungsgröße; und Anheben der Übersetzung des CVT-Getriebes, wenn die Leistung einen ersten Schwellwert und der Kennwert einen zweiten Schwellwert überschritten hat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Getriebesteuergerät für ein CVT-Getriebe nach Anspruch 5.
Der Variator eines CVT-Getriebes kann mittels der Kenngrößen seines Regelkreises überwacht werden. Dadurch lässt sich feststellen, ob der Variator in einem zulässigen Bereich betrieben wird. Kommt es zu Unregelmäßigkeiten, das heißt, wird der Variator außerhalb seines zulässigen Bereichs betrieben, wird das Getriebe in eine Neutralstellung geschaltet. Es ist nicht möglich, anhand der Kenngrößen eine Überlastung des Variators von einem Defekt zu unterscheiden. Daher ist es nicht möglich, eine Überlastung durch gezielte Reduzierung der Last zu beseitigen.
Die Druckschrift DE 10 2017 220 003 B3 offenbart ein Verfahren zum Bestimmen der durch ein CVT-Getriebe einer Arbeitsmaschine fließenden Leistung. Der Inhalt dieser Druckschrift wird per Bezugnahme zum Bestandteil der vorliegenden Offenbarung gemacht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebssicherheit eines CVT-Getriebes bei hoher Belastung zu verbessen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Getriebesteuergerät nach Anspruch 5. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient dazu, eine Überlastung des Variators eines CVT-Getriebes zu verhindern. Ein CVT-Getriebe ist ein Getriebe mit einem Variator. Ein Variator wiederum ist ein Teilgetriebe, dessen Übersetzung sich stufenlos im Betrieb verändern lässt. Vorzugsweise handelt es sich um ein hydrostatischmechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe. Derartige Getriebe kommen vorzugsweise in Arbeitsmaschinen, beispielsweise in Traktoren oder Baumaschinen, zur Anwendung. Hydrostatisch-mechanische Leistungsverzweigungsgetriebe weisen einen hydrostatischen Leistungszweig und einen mechanischen Leistungszweig auf, welche über ein Summierungsgetriebe summiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass die durch das CVT-Getriebe fließende Leistung bestimmt wird. Die Bestimmung der Leistung ist gleichbedeutend damit, dass ein oder mehrere Werte der Leistung oder ein oder mehrere Werte von Kenngrößen, die mit der Leistung korreliert sind, bestimmt werden. Geeignete Verfahren zur Bestimmung der Leistung sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht weiterhin vor, dass eine Führungsgröße und eine Regelgröße eines Regelkreises, dessen Regelstrecke der Variator bildet, bestimmt werden. Im Einzelnen werden ein oder mehrere Werte der Führungsgröße oder ein oder mehrere Werte einer Kenngröße, die mit der Führungsgröße korreliert ist, sowie ein oder mehrere Werte der Regelgröße oder ein oder mehrere Werte einer Kenngröße, die mit der Regelgröße korreliert ist, bestimmt. Es handelt sich dabei um korrespondierende Werte. Die Werte korrespondieren in dem Sinne miteinander, dass es sich bei dem Wert der Regelgröße um einen Wert handelt, den die Regelgröße in Reaktion auf den Wert der Führungsgröße annimmt.
Als Maß für eine Abweichung der Regelgröße von der Führungsgröße wird ein Kennwert berechnet. Die Größe und Dauer der Abweichung spiegelt sich in dem Kennwert wider. Je größer also die Abweichung ist und je länger sie dauert, desto größer ist der Kennwert. Als Maß für die Abweichung der Regelgröße von der Führungsgröße dient etwa eine Differenz zwischen den Werten der Führungsgröße bzw. der Kenngröße, die mit der Führungsgröße korreliert ist, und den Werten der Regelgröße bzw. der Kenngröße, die mit der Führungsgröße korreliert ist, und den jeweils korrespondierenden Werten der Regelgröße bzw. der Kenngröße, die mit der Regelgröße korreliert ist.
Der Kennwert gibt Auskunft über den Betriebszustand des Variators. Solange der Kennwert einen Schwellwert nicht überschreitet, wird der Variator im zulässigen Bereich betrieben. Überschreitet der Kennwert hingegen den Schwellwert, wird der Variator außerhalb des zulässigen Bereichs betrieben. Um Beschädigungen bzw. weitergehende Beschädigungen des Getriebes zu vermeiden, müssen Gegenmaßnahmen ergriffen werden.
Wenn der Kennwert nicht aufgrund einer Beschädigung, sondern nur aufgrund einer Belastung den Schwellwert überschritten hat, muss das CVT-Getriebe nicht in seine Neutralstellung geschaltet werden, sondern kann mit verminderter Last weiterbetrieben werden. In seiner Neutralstellung überträgt das Getriebe keinen Drehmomentfluss von der Eingangswelle zur Ausgangswelle. Die Eingangswelle und die Ausgangswelle sind dann frei gegeneinander verdrehbar.
Eine Überlastung ist gleichbedeutend damit, dass die Leistung bzw. die Werte der Leistung oder der Kenngröße, die mit der Leistung korreliert ist, einen Schwellwert überschreiten. In diesem Fall sieht die Erfindung vor, die Last des CVT-Getriebes durch Anheben der Übersetzung zu reduzieren. Das Getriebe wird nicht in Neutralstellung geschaltet.
Wenn der Kennwert den zweiten Schwellwert überschritten hat, während die Werte der Leistung oder die Werte der Kenngröße, die mit der Leistung korreliert ist, unterhalb des ersten Schwellwerts liegen oder dem ersten Schwellwert gleichen, ist ein defektes CVT-Getriebe zu befürchten. In dem Fall wird das Getriebe in einer bevorzugten Weiterbildung in seine Neutralstellung geschaltet.
In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung werden die Schritte des Verfahrens iterativ ausgeführt. Dadurch ist fortdauernd gewährleistet, dass das Getriebe nicht außerhalb des Normalbereichs betrieben wird und im Falle einer Beschädigung rechtzeitig in die Neutralstellung geschaltet werden kann.
Wird nur ein einziger Wert der Führungsgröße oder der Kenngröße, die mit der Führungsgröße korreliert ist, und ein einziger Wert der Regelgröße oder der Kenngröße, die mit der Regelgröße korreliert ist, verwendet, lässt sich die Differenz der beiden Werte als Kennwert der Abweichung heranziehen. In einer bevorzugten Weiterbildung hingegen wird der Kennwert aus mehreren Werten der Führungsgröße oder der Kenngröße, die mit der Führungsgröße korreliert ist, und mehrere Werten der Regelgröße oder der Kenngröße, die mit der Regelgröße korreliert ist, berechnet. Dadurch lässt sich eine zeitliche Abfolge von mehreren Werten in einen einzigen Kennwert umrechnen. Integriert werden kann etwa über die Differenzen der einzelnen Werte der Führungsgröße bzw. der Kenngröße, die mit der Führungsgröße korreliert ist und den korrespondierenden Werten die Regelgröße bzw. der Kenngrößen, die mit der Regelgröße korreliert ist.
Ein erfindungsgemäßes Getriebesteuergerät für ein CVT-Getriebe, etwa für das in der Druckschrift DE 10 2017 220 003 B3 beschriebene CVT-Getriebe, zeichnet sich dadurch aus, dass das erfindungsgemäße Verfahren oder eine bevorzugte Weiterbildung in dem Getriebesteuergerät implementiert ist. Das Getriebesteuergerät ist also ausgebildet, das CVT-Getriebe gemäß einem solchen Verfahren zu steuern oder zu regeln.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

1 ein Verfahren zur Ansteuerung eines CVT-Getriebes bei hoher Last.

In einem ersten Schritt 101 des in 1 dargestellten Verfahrens wird geprüft, ob das am Abtrieb eines CVT-Getriebes anliegende Moment dem Hochlastbereich zuzurechnen ist. Dies ist gleichbedeutend damit, dass das Moment einen ersten Schwellwert überschritten hat.
Das Moment am Abtrieb und die durch das CVT-Getriebe fließende Leistung sind über die Übersetzung des Getriebes miteinander korreliert. Bei dem Moment handelt es sich also um eine mit der Leistung korrelierte Kenngröße.
Die Prüfung im ersten Verfahrensschritt wird fortwährend durchgeführt, solange das Moment außerhalb des Hochlastbereichs liegt. Überschreitet das Moment den ersten Schwellwert, wird in einem zweiten Verfahrensschritt 103 geprüft, ob Anzeichen für einen Betrieb des Variators außerhalb des Normalbereichs vorliegen. Ist dies nicht der Fall, springt das Verfahren zurück zum ersten Verfahrensschritt 101.
Bei einem Betrieb des Variators außerhalb des Normalbereichs müssen Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Entsprechend wird dann in einem dritten Verfahrensschritt 105 die Getriebeabtriebsdrehzahl durch Anheben der Übersetzung des CVT-Getriebes verringert. Die Verringerung erfolgt um einen bestimmten Wert.
Ob die Anhebung der Übersetzung ausreichend ist, um den Variator im Normalbereich zu betreiben, wird geprüft, indem das Verfahren anschließend den zweiten Verfahrensschritt 103 erneut durchläuft. Wird der Variator weiterhin außerhalb des Normalbereichs betrieben, erfolgt eine erneute Verringerung der Getriebeabtriebsdrehzahl durch Ausführung des dritten Verfahrensschritts 105. Andernfalls springt das Verfahren zurück zum ersten Verfahrensschritt 101.
Bezugszeichenliste

101: erster Verfahrensschritt
103: zweiter Verfahrensschritt
105: dritter Verfahrensschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017220003 B3 [0003, 0015]

Claims

Verfahren zum Verhindern einer Überlastung des Variators eines CVT-Getriebes; mit den Schritten - Bestimmen einer durch das CVT-Getriebe fließenden Leistung; - Bestimmen einer Führungsgröße und einer Regelgröße eines Regelkreises, dessen Regelstrecke der Variator bildet; - Berechnen eines Kennwerts der Abweichung der Regelgröße von der Führungsgröße; und - Anheben der Übersetzung des CVT-Getriebes, wenn die Leistung einen ersten Schwellwert und der Kennwert einen zweiten Schwellwert überschritten hat.
Verfahren nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass das CVT-Getriebe in seine Neutralstellung geschaltet wird, wenn der Kennwert den zweiten Schwellwert überschritten, die Leistung den ersten Schwellwert aber nicht überschritten hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Verfahrens iterativ ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass der Kennwert durch Integration berechnet wird.
Getriebesteuergerät für ein CVT-Getriebe; dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche in dem Getriebesteuergerät implementiert ist.