DE10302992A1

DE10302992A1 - Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes sowie leistungsverzweigtes automatisches Getriebe

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Publication number: DE10302992A1
Application number: DE10302992A
Authority: DE
Inventors: Franz Bitzer; Christian Lauinger; Michael Reuschel; Martin Vornehm; Andre Teubert; Manfred Homm; Eric Mueller; Reinhard Stehr; Bernhard Walter
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2003-10-16
Also published as: NL1031664A1; JP2009198008A; NL1031664C2; AU2003206639A1; CN1692241A; WO2003067127A3; CN100432494C; CN101398068B; NL1022590A1; US20050227809A1; JP2005517140A; NL1022590C2; NL1030106C2; WO2003067127A2; NL1030106A1; KR20040096556A; CN101398068A; JP5023383B2; EP1474623A2; US7493203B2

Abstract

Es werden Verfahren zum Regeln bzw. Steuern der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes erläutert, das eine von einem Motor angetriebene Welle, einen Variator, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird. Mit den erläuterten Umschaltstrategien wird der Verschleiß des Umschlingungsmittels vermindert und ein komfortables Umschalten zwischen den Übersetzungsbereichen erzielt. Weiter wird der Aufbau vorteilhafter, leistungsverzweigter automatischer Getriebe erörtert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes. Die Erfindung betrifft weiter ein leistungsverzweigtes automatisches Getriebe zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Getriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung (CVT-Getriebe) werden aufgrund ihres hohen Komforts und der gegenüber ausschließlich mit Planetensätzen arbeitenden Stufenautomatikgetrieben möglichen Verbrauchsminderung zunehmend in Personenkraftwagen eingesetzt. Die Leistungsübertragung erfolgt bei CVT-Getrieben beispielsweise über ein Umschlingungsmittel, das zwischen zwei Kegelscheibenpaaren umläuft, wobei der wirksame Radius jedes Kegelscheibenpaares durch Abstandsveränderung variierbar ist. Andere stufenlos veränderbare Übersetzungen basieren auf Rollkörpern, die zwischen geeigneten Toroid-Oberflächen reibschlüssig laufen oder anderen Prinzipien. Vorteilhaft sind CVT-Getriebe mit einer möglichst großen Spreizung (Verhältnis der maximalen Übersetzung zur minimalen Übersetzung). Derzeit werden Werte von bis zu >6 erreicht. Zur Herstellung des Reibschlusses ist stets eine Anpressung zwischen den beiden miteinander in Reibeingriff befindlichen Körpern nötig. Bei Kegelscheibenumschlingungsgetrieben wird im allgemeinen über Anpresskolben eine vom augenblicklich übertragenen Drehmoment abhängige Anpressung erzeugt. Dieser Drehmomentanpressung wird eine Verstellanpressung überlagert, mittels derer die Übersetzungsverstellung erfolgt. Zur Übersetzungsverstellung ist ein einstellbarer Unterschied der an den Kegelscheibenpaaren wirksamen Anpressung erforderlich.
Aus Gründen der Verbrauchssenkung ist es wünschenswert, die Spreizung eines Getriebes über den Wert, der mit einem einzigen CVT-Getriebe möglich ist, hinaus zu vergrößern. Dies wird mit leistungsverzweigten Getrieben erzielt, bei denen die Spreizung bzw. der Übersetzungsbereich des CVT-Getriebes "doppelt" verwendet wird, indem durch Kombination mit einem Rädergetriebe und Aktivierung entsprechender Steuerkupplungen der Übersetzungsbereich des CVT-Getriebes bei der Veränderung der Gesamtübersetzung des leistungsverzweigten Getriebes über dessen gesamten Spreizungsbereich zweimal in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird.
Fig. 1 zeigt einen Prinzipaufbau eines Fahrzeugantriebstrangs mit einem leistungsverzweigten Getriebe.
Ein Antriebsmotor eines Fahrzeugs, beispielsweise ein Verbrennungsmotor 2, ist über eine Anfahrkupplung 4 mit einer Antriebswelle 6 eines leistungsverzweigten Getriebes 8 verbunden, dessen Abtriebswelle mit 10 bezeichnet ist.
Das leistungsverzweigte Getriebe 8 enthält einen Variator 12 mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung und wenigstens ein Rädergetriebe 14 sowie wenigstens zwei Steuerkupplungen K1 und K2, mit denen der Variator 12 in unterschiedlicher Weise mit dem Rädergetriebe 14 kuppelbar ist. Eingänge einer elektronischen Steuer- bzw. Regeleinrichtung 16 sind mit einem Fahrpedalsensor 18, einem Leistungsstellgliedstellungssensor 20 des Verbrennungsmotors 2, einem Motordrehzahlsensor 22, einem Sensor 24 für eine Eingangswelle des Variators 12, die gleichzeitig die Antriebswelle 6 sein kann, einem Sensor 26 zum Erfassen der Drehzahl der Ausgangswelle des Variators 12, einem Sensor 28 zum Erfassen der Drehzahl der Antriebswelle 10 sowie gegebenenfalls weiteren Sensoren verbunden. In der elektronischen Steuer- bzw. Regeleinrichtung werden abhängig von den Signalen der Sensoren und in der Einrichtung 16 gespeicherten Algorithmen, Kennfeldern usw. Ausgangssignale erzeugt, mit denen ein Leistungsstellglied 30 des Verbrennungsmotors 2, ein Aktor für die Anfahrkupplung 4, der vom Drehmoment abhängige Druck in Anpresszylindern für die Kegelscheibenpaare des Variators 12, die Drucke in Verstellzylindern der Kegelscheibenpaare 12 zur Veränderung von dessen Übersetzung und die Steuerkupplungen K1 und K2 gesteuert werden. Nicht dargestellt sind Radsätze bzw. eine Kupplung und/oder eine Bremse für Rückwärtsfahrt.
Aufbau und Funktion der beschriebenen Komponenten sind an sich bekannt und werden daher nicht im einzelnen erläutert.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines leistungsverzweigten Getriebes mit einem Variator 12, dessen eines Kegelscheibenpaar 30 drehfest mit der Antriebswelle 6 verbunden ist und über eine erste Steuerkupplung K1 mit einem ersten Zahnrad 32 kuppelbar ist.
Das aridere Kegelscheibenpaar 34 des Variators 12 ist drehfest mit einer Ausgangswelle 36 verbunden, die wiederum drehfest mit dem Sonnenrad 37 eines als Planetengetriebe ausgebildeten Rädergetriebes 14 verbunden ist. Die Ausgangswelle 36 ist weiter über eine Steuerkupplung K2 mit einem zweiten Zahnrad 38 kuppelbar, das über ein Zwischenrad 40 mit dem ersten Zahnrad 32 in Dreheingriff ist. Das zweite Zahnrad 38 ist drehfest mit dem Planetenträger 42 des Planetengetriebes verbunden, dessen Planetenräder 44 mit dem Innenrad 46 kämmen, das drehfest mit der Abtriebswelle 10 verbunden ist. Bei geschlossener Steuerkupplung K2 und offener Steuerkupplung K1 drehen sich das Sonnenrad 37 und der Planetenträger 42 gemeinsam, so dass die Planetenräder 44 stillstehen und das Innenrad 46 mitnehmen. Das gesamte leistungsverzweigte Getriebe wirkt dann wie ein einfaches CVT-Getriebe, dessen Gesamtübersetzung gemäß Fig. 3 doppelt genutzt wird. In Fig. 3 zeigt die Abszisse die Übersetzung i_var des Variators und die Ordinate die Übersetzung i_ges des gesamten leistungsverzweigten Getriebes. Ausgehend von der größtmöglichen Übersetzung (Anfahrübersetzung; von rechts oben in Fig. 3), nimmt die Gesamtübersetzung längs des Low-Astes bei zunehmender Übersetzung des Variators linear ab, bis der Umschaltpunkt U erreicht ist, an dem die Übersetzung i_var einen kleinen, vorbestimmten Wert hat. Im Umschaltpunkt U werden die Steuerkupplungen K1 und K2 umgeschaltet, so dass der Planetenträger 42 sich nunmehr mit der entsprechend dem Übersetzungsverhältnis zwischen dem drehfest mit der Eingangswelle 6 verbundenen ersten Zahnrad 32, dem Zwischenrad 40 und dem zweiten Zahnrad 38 gegebenen Übersetzung entsprechend der Antriebswelle 6 dreht und das Planetengetriebe 14 wirksam wird. Die Übersetzungen sind derart gewählt, dass im Umschaltpunkt U die Gesamtübersetzung i_ges des leistungsverzweigten Getriebes unabhängig vom Schaltzustand der Steuerkupplungen K1 und K2 sind. Wird nun der Spreizungsbereich des Variators 12 erneut durchfahren, so verändert sich die Übersetzung i_ges längs des in Fig. 3 dargestellten High-Astes (Hochgeschwindigkeitsbereich). Der R- Ast gibt die Übersetzungsverhältnisse für den Rückwärtsfahrbereich wieder. Es versteht sich, dass je nach Konstruktion des leistungsverzweigten Getriebes auch andere Kurvenverläufe möglich sind.
Fig. 4 zeigt ein anderes Beispiel eines leistungsverzweigten Getriebes, bei dem sich je nach Betätigungsstellung der Steuerkupplungen K1 und K2 die Übersetzungen gemäß Fig. 5 ergeben. Solche Getriebe werden als "geared neutral" Getriebe bezeichnet, da sich bei der Übersetzung i_var = G des Variators theoretisch eine positiv bzw. negativ unendliche Übersetzung ergibt, wenn sich das Getriebe im Low-Ast-Zustand befindet.
Die Fig. 6 und 7 zeigen ein weiteres Beispiel eines leistungsverzweigten Getriebes, bei dem der Variator bei geschlossenen Steuerkupplungen K1 und K1' und offenen Steuerkupplungen K2 und K2' Drehmoment vom gemäß Fig. 6 unteren Scheibensatz zum oberen Scheibensatz überträgt, während es bei offenen Steuerkupplungen K1 und K1' und bei geschlossenen Steuerkupplungen K2 und K2' Drehmoment von oben nach unten überträgt. Die Drehmomentübertragungsrichtung kehrt sich somit im Umschaltpunkt um. Es ergeben sich die Übersetzungsverhältnisse gemäß Fig. 7.
Fig. 8 zeigt den Prinzipaufbau eines weiteren leistungsverzweigten automatischen Getriebes mit einem Variator 12 und zwei Planetengetrieben 14 und 14'.
Die Gesamtübersetzung i_ges des Getriebes gemäß Fig. 8 abhängig von der Übersetzung i_var des Variators 12 ist in Fig. 9 dargestellt.
Bei CVT-Getrieben besteht ein gängiges Verfahren zur Festlegung der Übersetzung darin, einen Drehzahlregler zu implementieren, der eine Soll- Motordrehzahl einstellt, indem die Übersetzung des Getriebes derart verändert wird, dass sich diese Soll-Motordrehzahl einstellt. Die Soll-Motordrehzahl wird durch Auswertung einer Kennlinie abhängig von der Betätigung eines Fahrpedals bestimmt. Aufgrund des Verhaltens eines CVT-Getriebes ist in jedem Fall ein Regelkreis erforderlich, sei es als Übersetzungsregler oder als Drehzahlregler.
Bei den leistungsverzweigten Getrieben ergibt sich aus den Übersetzungsdiagrammen der Fig. 3, 5, 7, 9 die naheliegende Strategie, Bereichswechsel an den Umschaltpunkten U, also den vorbestimmten Umschaltübersetzungen durchzuführen. Dabei wird in einem Übersetzungsbereich bis zu der Umschaltübersetzung verstellt, dann umgeschaltet, und anschließend im neuen Übersetzungsbereich die Übersetzung weiter verstellt. Die Verstellung des Variators ändert dabei ihre Richtung, so dass im Zusammenhang mit der Umschaltung der Steuerkupplungen K1 und K2 (die auch durch Bremsen realisiert sein können) auch eine Betätigung des Variators erfolgen muss.
Aus der Kombination mehrerer Einzelbetätigungen (Kupplungen und/oder Bremsen, Verstellregler), die auf den gleichen Triebstrang wirken, entstehen vielfältige Probleme. Die Wirkung einer ersten Betätigung beeinflusst über den Triebstrang die Notwendigkeit einer anderen Betätigung oder auch deren Wirkung. Als Probleme für die vorliegenden leistungsverzweigten automatischen Getriebe mit einem Variator seien genannt: Triebstrangschwingungen, die beim Umschalten auftreten, oder übermäßiger Verschleiß der Reibpaarung im Variator bzw. des Umschlingungsmittels.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes mit einem Variator und wenigstens einem Rädergetriebe zu schaffen, das ein komfortables und die Reibpaarung im Variator nicht verschleißendes Umschalten ermöglicht. Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, ein leistungsverzweigtes automatisches Getriebe zum Durchführen der erfindungsgemäßen Verfahren zu schaffen.

Lösungen der das Verfahren betreffenden Erfindungsaufgabe werden mit den nebengeordneten Verfahrensansprüchen erreicht. Die erfindungsgemäßen Verfahren werden jeweils durch die auf sie rückbezogenen Ansprüche in vorteilhafter Weise weitergebildet.

Der Anspruch 33 kennzeichnet den grundsätzlichen Aufbau eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren.

Die Ansprüche 34 bis 42 sind auf vorteilhafte Ausführungsformen erfindungsgemäßer leistungsverzweigter Getriebe gerichtet.

Der Anspruch 43 ist auf ein Kaskadenventil 44 gerichtet, das vorteilhaft in eine Steuerschaltung gemäß Anspruch 44 eingesetzt wird.

Die Erfindung ist für alle Arten von leistungsverzweigten Getrieben mit einem Variator, insbesondere einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, anwendbar. Besonders gut eignet sich die Erfindung zur Anwendung an leistungsverzweigten Getrieben, die in Fahrzeugen eingesetzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugantriebstrangs mit einem leistungsverzweigten CVT-Getriebe,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines leistungsverzweigten CVT-Getriebes,

Fig. 3 ein Übersetzungsdiagramm des CVT-Getriebes gemäß Fig. 2,

Fig. 4 bis Fig. 9 Beispiele weiterer leistungsverzweigter CVT-Getriebe mit zugehörigen Übersetzungsdiagrammen,

Fig. 10 Funktionsblöcke einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung für ein leistungsverzweigtes CVT-Getriebe,

Fig. 11 ein Übersetzungsdiagramm zur Erläuterung einer Umschaltstrategie,

Fig. 12 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Variatorverstellung,

Fig. 13. Flussdiagramme zur Erläuterung einer Bereichsumschaltung,

Fig. 14 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines leistungsverzweigten CVT-Getriebes,

Fig. 15 ein Übersetzungsdiagramm des Getriebes gemäß Fig. 12,

Fig. 16 die Darstellung einer Umschaltstrategie in Form eines Zustandsautomaten,

Fig. 17 ein Übersetzungsdiagramm mit unterschiedlichen Umschaltstrategien,

Fig. 18 und Fig. 19 Diagramme zur Erläuterung der Wirksamkeit einer Umschaltstrategie,

Fig. 20 ein Übersetzungsdiagramm zur Erläuterung der Vermeidung hoher Kettenschädigung,

Fig. 21 ein Übersetzungsdiagramm zur Vermeidung von Pendelschaltungen,

Fig. 22 und Fig. 23 Diagramme zur Erläuterung einer vorteilhaften Betätigung der Steuerkupplungen,

Fig. 24 und Fig. 25 Diagramme zur Erläuterung einer vorteilhaften Fahrstrategie durch Beeinflussung einer Solldrehzahl,

Fig. 26 und Fig. 27 Diagramme zur Erläuterung einer vorteilhaften Umschaltstrategie durch Motoreingriff, und

Fig. 28 ein Übersetzungsdiagramm zur Erläuterung einer vorteilhaften Umschaltstrategie durch Unterstützung des Verstellreglers,

Fig. 29 eine Prinzipdarstellung eines weiteren leistungsverzweigten Getriebes,

Fig. 30 eine Abänderung des Getriebes gemäß Fig. 29,

Fig. 31 vier unterschiedliche Konfigurationen gekoppelter Planetengetriebe,

Fig. 32 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Ansteuerung eines Variätors,

Fig. 33 und Fig. 34 ein Kaskadenventil in zwei unterschiedlichen Stellungen und

Fig. 35 eine Hydraulikschaltung mit Kaskadenventilen.

Fig. 10 zeigt den grundsätzlichen Aufbau von Steuer- und Regelmodulen, wie sie in der elektronischen Steuer- bzw. Regeleinrichtung 16 gemäß Fig. 1 hardware- und/oder softwaremäßig implementiert sein können. Die einzelnen Ovale stellen Funktionsblöcke bzw. Module dar.

Ein n_Soll-Strategie-Modul 50 legt abhängig von der Stellung des Fahrpedals 18 und der Fahrzeuggeschwindigkeit eine Solldrehzahl n_Soll des Motors bzw. der Antriebswelle 6 fest. Diese Solldrehzahl n_Soll wird einem Verstellregler 52, einem Bereichsstrategie-Modul 54 und einem Anfahrstrategie-Modul 56 zugeführt. Dem Bereichsstrategie-Modul 54, dem Verstellregler 52, dem Anfahrstrategie-Modul 56 sowie einem Anpressregler 58 wird zusätzlich die Ist-Drehzahl des Motors bzw. der Antriebswelle 6 zugeführt. Dabei sind nicht alle Verbindungen zwingend, beispielsweise die Berücksichtigung der Ist-Drehzahl im Anfahrstrategie-Modul. Auch können zusätzliche Verbindungen vorgesehen sein. Der Anpressregler 58, dem zusätzlich das vom Motor 2 abgegebene Moment zugeführt wird, regelt die vom Drehmoment und zusätzlich der Drehzahl der Antriebswelle 6 abhängige Anpresskraft der Kegelscheiben des CVT-Getriebes bzw. des Variators derart, dass kein unerwünschter Schlupf zwischen den Kegelscheiben und dem Umschlingungsmittel auftritt.

Das Bereichsstrategie-Modul 54 legt abhängig von der gewünschten Soll- Drehzahl und der ist-Drehzahl den Übersetzungsbereich (Low-Ast oder High- Ast) des leistungsverzweigten Getriebes fest und führt ein entsprechendes Signal einem Umschaltmodul 60 zu, das die Steuerkupplungen entsprechend steuert. Eingängen des Verstellreglers 52 wird ein Parameter des Anpressreglers 58 und des Umschaltmoduls 60 zugeführt, so dass der Verstellregler 52 abhängig von seinen Eingangssignalen die an den Verstellzylindern der Kegelscheibenpaare wirksamen Kräfte derart regelt, dass sich die Ist-Drehzahl an die Soll-Drehzahl annähert. Das Anfahrstrategie-Modul 56 steuert bzw. regelt die Betätigung der Anfahrkupplung 4 (Fig. 2) beim Anfahren abhängig von der Soll- Drehzahl bzw. den Drehzahlen.

Das n_Soll-Strategie-Modul 50 bestimmt in an sich bekannter Weise aus beispielsweise der Betätigung des Fahrpedals 18 und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit den aktuellen Leistungsbedarf. Ein über das Pedal eingegebener Beschleunigungswunsch des Fahrers wird derart in eine Soll-Drehzahl umgesetzt, dass die sich aus der Soll-Drehzahl und dem Motormoment errechnete Leistung dem Leistungsbedarf entspricht. Gleichzeitig wird der Motor in an sich bekannter Weise bei einer möglichst verbrauchsgünstigen Drehzahl betrieben. Derartige Strategien und ihre Vorteile sind von herkömmlichen CVT-Getrieben her bekannt. Eine äquivalente Strategie besteht darin, dass aus der Soll- Drehzahl unmittelbar eine Soll-Übersetzung abgeleitet wird.

Der Verstellregler 52 ist dafür zuständig, die Drehzahl der Antriebswelle 6, die gleichzeitig die Getriebeeingangswelle bildet, an die Solldrehzahl anzugleichen, indem die Kräfte auf die Scheibensätze und damit die Übersetzung des Variators und, abhängig vom aktivierten Übersetzungsbereich, damit Übersetzung des Gesamtgetriebes verändert wird. Die Angleichung kann mittels eines unterlagerten Gradientenreglers erfolgen, der eine Drehzahländerungsrate einregelt. In diesem Fall enthält der Verstellregler 52 auch entsprechende Differenzierglieder. Der Verstellregler 52 wird vorteilhafter Weise durch Vorsteuerungen ergänzt, die unterstützend direkt auf den Reglerausgang durchgreifen. Solche Vorsteuerungen können beispielsweise dazu dienen, sich zwangsläufig aus dem Stützungsverlauf erforderliche Kräfte direkt zu erzeugen. Um die nichtkonstante Reaktion eines realen Variators auf eine Kraftänderung zu berücksichtigen, können weitere "Entkopplungsfaktoren" zum Einsatz kommen. Dadurch kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass der Variator abhängig von der Übersetzung mehr oder weniger empfindlich reagiert.

Bei Verwendung eines herkömmlichen Variators in einem leistungsverzweigten Getriebe stellen sich unter anderem folgende Probleme:

Problem 1

Wenn die Gesamtübersetzung Iges des leistungsverzweigten Getriebes, ausgehend von der hohen Anfahrübersetzung, vermindert werden soll, muss gemäß Fig. 11 (die der Fig. 3 entspricht) im ersten Bereich die Übersetzung i_var des Variators vermindert werden und dann im zweiten Bereich erhöht werden. Ein herkömmlicher Verstellregler 52 kann somit nicht beide Bereiche abdecken; er würde in einem der Bereiche genau das Gegenteil des Erforderlichen tun.

Eine erste Lösung dieses Problems besteht erfindungsgemäß darin, dass wenigstens ein Reglerparameter des Verstellreglers 52 beim Umschalten zwischen den beiden Übersetzungsbereichen sein Vorzeichen ändert. Das jeweils wirksame Vorzeichen wird dem Verstellregler 52 vom Umschaltmodul 60 mitgeteilt.

Der im Vorzeichen veränderte Reglerparameter kann je nach Komplexität des Reglers ein innerhalb des Reglers verarbeiteter maßgeblicher Parameter sein, der das Ausgangssignal des Reglers verändert. In einer einfachen Ausführungsform wird ein Reglerparameter, ggf. das Ausgangssignal selbst, bei Umschalten derart verändert, dass sich das Vorzeichen des Ausgangssignals beim Umschalten ändert.

Eine Weiterentwicklung der vorgenannten Lösung besteht darin, dass nicht nur das Vorzeichen des Ausgangssignals des Verstellreglers 52 abhängig vom Übersetzungsbereich geändert wird, sondern das Ausgangssignal zusätzlich entsprechend dem augenblicklichen Wert von di_ges/di_var verändert wird, beispielsweise mit diesem Gradienten multipliziert wird. Der Gradient bzw. die Steigung der Äste der Übersetzungskurven gibt an, wie stark und in welcher Richtung der Variator auf das Gesamtgetriebe wirkt. Wenn eine vorgegebene Änderung der Gesamtübersetzung gewünscht ist, ist es erforderlich, den Variator nur wenig (B) oder besonders stark (C) zu verstellen. Durch den Gradienten (oder dessen Kehrwert) ist ein Maß für einen Faktor gegeben, mit dem der Ausgang des Verstellreglers 52 zweckmäßigerweise multipliziert wird.

Eine weitere Lösung des Problems wird, wenn der Verstellregler 52 ein PID- Regler ist, vorteilhafterweise dadurch erreicht, dass der P-Anteil des Reglers mit dem augenblicklichen Wert von di_ges/di_var multipliziert wird.

Alternativ kann das Problem, mit einem einzigen Verstellregler zwei unterschiedliche Verstellrichtungen zu bedienen, dadurch gelöst werden, dass ein der Abweichung zwischen der Soll-Drehzahl und der Ist-Drehzahl entsprechendes Eingangssignal des Verstellreglers entsprechend dem augenblicklichen Wert von di_ges/di_var verändert wird, beispielsweise damit multipliziert wird.

Es versteht sich, dass bei komplizierteren Reglerstrukturen selektiv entschieden werden kann, welcher der Reglerbausteine bei einer Umschaltung des Übersetzungsbereiches umgeschaltet wird.

Fig. 12 zeigt den Aufbau eines Verstellreglers 52 (Fig. 10), wie er für die vorgenannten Problemlösungen verwendbar ist.

Von dem Soll-Drehzahl-Strategie-Modul 50 wird eine Soll-Drehzahl-Änderung dn/dt_Soll einem Regelglied 62 zugeführt, dessen anderem Eingang eine von einem Differenzierglied 64 erzeugte ist-Drehzahländerung dn/dt_ist zugeleitet wird, die aus einem vom Drehzahl-Sensor 24 (Fig. 2) hergeleiteten Signal erzeugt wird. Das der Differenz zwischen den Eingangssignalen des Regelgliedes 62 entsprechende Ausgangssignal wird einem Schaltglied 66 zugeführt, dem von dem Umschaltmodul 60 ein Signal zugeführt wird, das je nach aktiviertem Bereich das Ausgangssignal des Regelgliedes 62 beeinflusst, beispielsweise umpolt. Das Ausgangssignal des Schaltgliedes 60 wird einem Proportionalglied 68 und einem Integralglied 70 zugeführt, deren Ausgangssignale wiederum in dem Regelglied 72 zusammen mit Vorsteuersignalen, beispielsweise bezüglich Drehmoment, Drehzahl, Variatior-Übersetzung, zeitliche Änderung der Soll- Drehzahl usw. additiv verarbeitet werden. Das Ausgangssignal des Regelgliedes 72 bestimmt die dem Variator zugeführte Verstellkraft.

Das Beeinflussungsglied 66 kann vorteilhafterweise auch innerhalb eines Übersetzungsastes (siehe Fig. 3 High-Ast oder beispielsweise Fig. 5 Low- Ast) zu dessen Anpassung an ein spezielles Verhältnis zwischen der Gesamtübersetzung und der Variatorübersetzung genutzt werden. Beispielsweise kann der High-Ast so adaptiert werden, dass daraus eine lineare Kennlinie entsteht.

Auf das Integrierglied 70 kann bei Durchführung der Bereichsumschaltung durch einen Verstellimpuls (nicht dargestellt) eingewirkt werden. Dabei wird das Ausgangssignal des Integriergliedes 70 einmalig beeinflusst, was in der am Variator wirksamen Verstellkraft einen Stufensprung vorgegebener Höhe bewirkt. Dieser Verstellimpuls ist stets so gerichtet, dass er eine Verstellung des Variators weg von der Variatorumschaltübersetzung bewirkt, also wirkt wie eine "Reflexion der Wegscheiben-Verlagerung bei der Umschaltung". Die Höhe des Verstellimpulses hängt davon ab, wie schnell zur Umschaltübersetzung verstellt wird, also wie groß dn/dt_Soll ist.

In Fig. 13 stellt der linke Teil ein Ablaufdiagramm einer Umschaltung dar, wie sie im Umschaltmodul 60 (Fig. 10) abläuft. Der rechte Teil der Fig. 13 stellt eine Umschaltung bezüglich des den Verstellregler 52 betreffenden Teils dar.

Im Schritt S1 überprüft das Bereichs-Strategie-Modul 54 (Fig. 10), ob ein Bereichswechsel notwendig und möglich ist. Ist dies der Fall, so wird im Schritt S2 ein Steuersignal zum Öffnen einer ersten Steuerkupplung erzeugt. Wie weiter unten erläutert wird, ist es im Fall einer Zugrückschaltung oder einer Schubhochschaltung zweckmäßig, den Schließvorgang einer zweiten Steuerkupplung etwas zu verzögern, wenn ein Leistungskriterium nicht erfüllt ist. Im Schritt S3 wird daher überprüft, ob das Leistungskriterium erfüllt ist. Ist dies nicht der Fall, so bleibt die erste Kupplung geöffnet. Ist dies der Fall, so wird im Schritt S54 die andere Kupplung geschlossen. Im Schritt S5 wird das Öffnen der ersten Kupplung und das Schließen der zweiten Kupplung vollständig ausgeführt und die Umschaltung ist beendet.

Die Aufschaltung eines Impulses auf das Integrierglied 70 (Fig. 12) ist im rechten Teil der Fig. 13 dargestellt. Der Verstellregler 52 (Fig. 13) kann in beiden Übersetzungsbereichen (verzweigter und unverzweigter Betrieb) angewendet werden, wenn sein Eingang kontinuierlich den aktuellen Bereich erkennt, beispielsweise mittels des Signals di_ges/di_var. Im Schritt S6 erfolgt die normale, anhand der Fig. 12 geschilderte Verstellregelung bzw. Variatorregelung. Wird im Schritt S7 festgestellt, dass ein Bereichswechsel stattfindet, so wird im Schritt S8 dem Integrierglied 70 ein Impuls aufgeschaltet, der zu der beschriebenen stufenhaften Veränderung der Verstellkraft am Getriebe führt.

Problem 2

Beim Durchfahren der Gesamtgetriebeübersetzung i_ges muss die Übersetzung des Variators i_var nahe an den Umschaltpunkt U hingeregelt und anschließend vom Umschaltpunkt U weggeregelt werden. Wenn diese Umkehr nicht exakt durchgeführt wird, ruckt das Fahrzeug unangenehm. Dieser Ruck bedeutet auch zunehmenden Verschleiß des Umschlingungsmittels des Variators bzw. der in ihm enthaltenen Reibpaarungen.

Eine erste Lösung des vorgenannten Problems besteht darin, dass die Reglereingangssignale während der Umschaltung der Steuerkupplungen K1 und K2 vermindert werden, indem sie beispielsweise mit einem Faktor multipliziert werden, der während der Umschaltung < 1 ist oder sogar digital auf Null schaltet. Auf diese Weise wird während der Umschaltung die dem Verstellregler 52 mitgeteilte effektive Soll-Ist-Abweichung vermindert. Damit wird erreicht, dass die potentiell gestörten Signale, die während der Umschaltung der Steuerkupplungen K1 und K2 den Verstellregler 52 beeinflussen, unschädlich sind.

Gemäß einer weiteren Lösung des vorgenannten Problems wird eine Vorsteuerung der unterschiedlichen Anpressdrucke der Scheibenpaare des Variators, die vom jeweils übertragenen Moment abhängig ist, bei dem Übergang zwischen den Übersetzungsbereichen nicht umgeschaltet. Diese Vorsteuerung, die vom aktuellen Moment am Variator abhängig ist, wird ohnehin an den neuen Bereich angepasst.

Eine weitere Lösung des vorgenannten Problems, die alternativ oder zusätzlich zu den vorgenannten Maßnahmen ergriffen werden kann, besteht darin, dass bei der Umschaltung zwischen den Übersetzungsbereichen in dem Verstellregler 52 vorhandene I-Anteile verändert, insbesondere vermindert werden oder besonders vorteilhaft sprungartig auf Null gesetzt werden. Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens zur Lösung des oben genannten Problems 2 besteht darin, denjenigen Teil des I-Anteils weiterbestehen zu lassen, der das Anfahren des Umschaltpunktes U mit einer Geschwindigkeit di_var/dt verursacht hat. Dies ist im Idealfall einer perfekten Vorsteuerung der gesamte I-Anteil, der dann nach einer Multiplikation entsprechend der Lösung des Problems 1 als I-Anteil weiterbestehen und für die Rückverstellung des Variators einen Beitrag leisten kann.

Problem 3

Im folgenden wird eine vorteilhafte Lösung der allgemeinen Problematik der Umschaltung zwischen den Bereichen aufgezeigt:

Fig. 14 zeigt ein weiteres Beispiel eines leistungsverzweigten Getriebes mit einem Variator 12, einem ersten Planetengetriebe 14 ₁, einem zweiten Planetengetriebe 14 ₂ und einer nachgeschalteten Übersetzungsstufe FD, deren torsionsweiche Verbindung mit den weiteren Elementen des Fahrzeugs mit 62 symbolisiert ist.

Zwischen dem Motor 2 und dem Getriebe ist vorteilhafterweise eine Anfahrkupplung (nicht dargestellt) vorgesehen. Eine Kupplung für Rückwärtsfahrt ist nicht dargestellt.

Die Beschaltung der Planetengetriebe 14 ₁ und 14 ₂ kann z. B. folgende sein:
Das Sonnenrad von 14 ₁ ist starr mit der Ausgangswelle des Variators 12 verbunden; der Planetenträger von 14 ₁ ist starr mit dem Hohlrad von 14 ₂ verbunden, das starr mit dem Abtrieb der Steuerkupplung K2 verbunden ist; das Hohlrad von 14 ₁ ist starr mit dem Planetenträger von 14 ₂ verbunden, der starr mit dem Eingang der Übersetzungsstufe FD verbunden ist; das Sonnenrad von 14 ₂ ist starr mit der Steuerkupplung K1 verbunden.

Wenn K1 geschlossen und K2 offen ist, erfolgt eine Leistungsübertragung nur über den Variator. Wenn i_P1, i_P2 und i_FD Übersetzungen von 14 ₁, 14 ₂ und der Übersetzungsstufe FD sind, ergibt sich für die Gesamtübersetzung (die Übersetzungen von evtl. vorhandenen Vor- oder Nachgelegen sind nicht berücksichtigt):

i_ges = i_FD × i_var × (i_P1 + i_P2 - 1)/i_P2.

Wenn K1 offen und K2 geschlossen ist, erfolgt ein verzweigter Leistungsfluss durch K2 und den Variator hindurch. Die Gesamtübersetzung berechnet sich zu:

i_ges = i_FD × i_p1/(1/i_var + i_P1 - 1).

Wenn i_p1 = -2,5 und i_p2 = -2, ergibt sich das Übersetzungsdiagramm gemäß Fig. 15, wobei i_ges nicht die Übersetzung i_FD der Übersetzungsstufe 14 ₃ enthält.

Im folgenden wird eine für die Bereichsumschaltung vorteilhafte Strategie beschrieben, nach der das Bereichsstrategie-Modul 54 (Fig. 10) arbeitet:

Die Bereichsstrategie umfasst folgende Schritte:

1. Berechnen der Ist-Übersetzung i_var des Variätors und der Gesamtübersetzung Iges des Getriebes aus gemessenen Drehzahlen und dem aktuellen aktivierten Betriebsbereich.
2. Berechnung der schwingungsentkoppelten Ist-Drehzahl n_Ist am Eingang des Getriebes aus der Gesamtübersetzung i_ges und einer der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Größe, beispielsweise der gemessenen Drehzahl eines Rades.
3. Berechnung der Änderung der ist-Drehzahl dn_Ist/dt, die aus der vorhandenen Getriebeeingangsdrehzahl und der zeitlichen Veränderung seit der letzten Auswertung, beispielsweise durch Extrapolation mit Hilfe der zeitlichen Ableitung, ermittelt wird. Weiter wird eine Änderung der Soll- Drehzahl dn_Soll ermittelt, indem
- - die Fahrzeuggeschwindigkeit v_Ist und die Getriebeeingangs-Drehzahl n_Ist ermittelt werden,
- - eine Solldrehzahl n_Soll aus v_ist und einer fahrpedalabhängigen Soll- Übersetzung berechnet wird und
- - dn/dt_Soll = f(n_Soll - n_Ist) ermittelt wird, so dass kleine Abweichungen n_Soll - n_Ist mit einem langsamen dn/dt_Soll und größere Abweichung mit einem höheren dn/dt_Soll ausgeregelt werden.
4. Berechnung der Umschaltdrehzahl n_Um, an der die Bereichsumschaltung U bei der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs exakt stattfinden müsste, und
5. Entscheidung über einen eventuell anstehenden Bereichswechsel anhand der vorstehend genannten, berechneten Größen.

Zu den Schritten im Einzelnen:

Zu 1.

Bei leistungsverzweigten Getrieben hängen die Gesamtübersetzung und die Variatorübersetzung je nach Übersetzungsbereich unterschiedlich zusammen. Eine naheliegende Berechnung der Gesamtübersetzung bestünde darin, die Getriebeeingangs- und Ausgangsdrehzahl zu messen und durcheinander zu dividieren. Anschließend könnte die Variatorübersetzung aus den oben genannten Übersetzungsformeln berechnet werden.

Der umgekehrte Weg ist ebenfalls möglich und wird bevorzugt, nämlich Messung der Drehzahlen direkt an der Eingangs- und Ausgangswelle des Variators und Berechnung von i_var. Daraus Berechnung von i_ges entsprechend den oben genannten Formeln. Entsprechend der Wahl der Methode ist festgelegt, wo Drehzahlsensoren anzubringen sind: Beim erstgenannten Verfahren am Getriebeeingang und am Getriebeausgang, beim zweitgenannten Verfahren am Getriebeeingang und am Ausgang des Variators. Zusätzlich ist bei beiden Verfahren die Raddrehzahl bzw. eine der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Größe zu ermitteln.

Die erstgenannte Variante hat den Nachteil, dass die Übersetzung des Variators nicht bestimmt werden kann, wenn eine der Kupplungen oder Bremsen schlupft. Damit sind spezielle Regel-/Steueralgorithmen nicht ohne zusätzliche Sensoren machbar, wie beispielsweise eine weiter unten erläuterte Regelung im Zustand neutral.

Zu 2.

Die Schwingungsentkopplung ist analog herkömmlichen CVT-Getrieben möglich.

Zu 3.

Die spätere Berücksichtigung der Änderung von Soll- und Ist-Drehzahlen ist wichtig.

Zu 4.

Die Übersetzung am Umschaltpunkt ist durch die Struktur des Getriebes fest vorgegeben.

Zu 5.

Die Bereichsstrategie kann in Form eines Zustandsautomaten dargestellt werden, wie im folgenden anhand der Fig. 16 erläutert wird.

Der im linken Kreis dargestellte Low-Zustand bewirkt das Öffnen eines zu dem Variator 12 parallelen Leistungspfades (in Beispiel der Fig. 12 Öffnen von K2) und Schließen eines anderen Leistungspfades (Schließen der Kupplung K1). Der in dem rechten Kreis dargestellte High-Zustand schließt den zum Variator parallelen Leistungspfad und öffnet einen anderen Leistungspfad.

Der im mittleren Kreis dargestellte Neutralzustand öffnet sowohl den zum Variator parallelen Leistungspfad als auch einen weiteren Leistungspfad, so dass das Getriebe keinen Kraftschluss besitzt.

Die Umschaltung vom Low-Bereich 1 in den High-Bereich 2 erfolgt vorteilhafterweise bei Vorliegen folgender Bedingungen:

Sperrzeit (Zeitdauer seit einer vorhergehenden Bereichsumschaltung) abgelaufen UND

n_Soll: + a × dn_Soll < n_Um (Umschaltdrehzahl UND)

n_Ist + b × dn_Ist - c < n_Um (a, b und c sind Konstante)

Eine Umschaltung nicht erst am exakten Umschaltpunkt U, sondern bereits knapp davor, wirkt komfortsteigernd. Die Umschaltung erfolgt dadurch mit einem geringen Übersetzungs- und Drehzahlsprung, der durch geeignete Betätigung der Kupplungen komfortabel gestaltet werden kann. Die Umschaltung vor dem eigentlichen Umschaltpunkt wird dadurch erreicht, dass in den vorgenannten Bedingungen der Term c vorhanden ist. Durch den Term b × dn_Isterfolgt die Umschaltung zusätzlich etwas früher, um Totzeiten der Aktorik zu berücksichtigen.

Die Strategie, die Umschaltung vor der eigentlichen Umschaltübersetzung anzufordern, führt zu einer "negativen" Hysterese zwischen beiden Übersetzungsbereichen. Das bedeutet, dass sofort nach einem Wechsel von 1 nach 2 auch die Bedingungen für einen Rückwechsel von 2 nach 1 erfüllt sind. Um daraus resultierende mögliche Pendelschaltungen zu vermeiden, wird eine zeitliche Hysterese mit einer Sperrzeit in dem Zustandsautomaten implementiert.

Die Umschaltung vom High-Bereich 2 in den Low-Bereich 1 erfolgt bei Vorliegen folgender Bedingungen:

Sperrzeit abgelaufen UND

n_Soll + a × dn_Soll > n_Um UND

n_Ist + b × dn_Ist + c > n_Um.

Der Zustand Null dient dazu, im Stillstand oder z. B. bei Bremsungen mit ABS- Eingriff oder ganz allgemein mit blockierenden Rädern die Verstellung des Variators zur Anfahrübersetzung zu erleichtern. Die Verstellung des CVT- Getriebes bzw. des Variators ist umso schwerer, je langsamer die Kegelscheiben sich drehen. Bei oder nach einer blockadeartigen Bremsung ist diese Verstellung deshalb erschwert. Das Öffnen des Getriebes während der Bremsung hat somit nicht nur den Vorteil, die ABS-Regelung zu erleichtern, sondern erleichtert auch die Verstellung zur Anfahrübersetzung UD hin. Dieser Vorteil kann sich sogar dahingehend auswirken, dass die Konstruktion des Variators mit kleineren Anpresszylindern auskommt, was zu Kosten- und Gewichtsersparnissen führt.

Vom High-Bereich 2 zu dem Neutralbereich 0 wird vorteilhafter Weise bei Vorliegen folgender Bedingungen geschaltet:

ABS-Bremsung UND_Soll » n_Um » n_Ist

Die Bedingung zum Aktivieren der Neutral-Schnellverstellung nach UD bedeutet, dass eine Blockadebremsung vorliegt, die eine Übersetzungsverstellung über den Bereichswechsel hinaus erfordert, die nicht ausreichend schnell umgesetzt wurde.

Vom Neutralbereich Null in den Low-Bereich 1 wird vorteilhafterweise bei Vorliegen folgender Bedingungen umgeschaltet:

i_var nahe UND n_Ist ≍ 0.

Problem 4

Im folgenden wird eine vorteilhafte Möglichkeit zur Lösung des Problems mangelnden Komforts bei der Bereichsumschaltung erläutert:

Es hat sich gezeigt, dass komfortable Bereichsumschaltungen vorteilhafterweise abhängig vom Schaltungstyp (Zug/Schub/Hoch/Rückschaltung) vor oder nach dem Umschaltpunkt erfolgen müssen. Der Grund dafür liegt darin, dass bei der Umschaltung je nach Vorzeichen des Schlupfes Beschleunigungs- oder Verzögerungsleistung freigesetzt wird. Vorteilhaft ist eine Umschaltstrategie, bei der bei Zugschaltungen stets Beschleunigungsleistung freigesetzt wird und bei Schubschaltungen stets Verzögerungsleistung freigesetzt wird.

In Fig. 17 sind die Verhältnisse verdeutlicht:
Fig. 17a zeigt die Gesamtübersetzung i_ges des leistungsverzweigten Getriebes abhängig von der Übersetzung i_var des Variators. Die Low-Kurve entspricht hohen Übersetzungen. Der High-Bereich entspricht niederen Übersetzungen. Am Umschaltpunkt U ist die Gesamtübersetzung unabhängig davon, ob der Low- Bereich oder der High-Bereich aktiviert ist.

Die Figurenteile b, c, d und e zeigen die unterschiedlichen Umschaltstrategien:
Bei einer Zug-Hochschaltung (b) wird vor dem Umschaltpunkt vom Low-Bereich in den High-Bereich umgeschaltet. Bei einer Schub-Rückschaltung wird vor dem Umschaltpunkt vom High-Bereich in den Low-Bereich umgeschaltet. Bei einer Zug-Rückschaltung (d) wird der Umschaltpunkt im Low-Bereich überfahren, anschließend auf den High-Bereich umgeschaltet, indem der Umschaltpunkt U dann wiederum überfahren wird. Bei einer Schub-Hochschaltung (e) wird im High-Bereich der Umschaltpunkt U überfahren und anschließend auf den Low-Bereich umgeschaltet. Der schraffierte Bereich bei d) und e) stellt jeweils ein Leistungskriterium dar, das erfüllt sein muss, damit umgeschaltet wird bzw. die zunächst offene Kupplung geschlossen wird. Das Kriterium bedeutet, dass bei Zugschaltungen Beschleunigungsleistung und bei Schubschaltungen Verzögerungsleistung freigesetzt wird. In d) und e) sind jeweils zwei Trajektorien möglicher komfortabler Umschaltungen eingezeichnet.

Fig. 18 zeigt ein Beispiel für eine unvorteilhafte Umschaltung. Dargestellt sind über der Zeit der Verlauf der Übersetzung i_var des Variators, das von der Kupplung K1 übertragbare Moment MK1, das von der Kupplung K2 übertragbare Moment MK2, die Motordrehzahl nM und die Fahrzeugbeschleunigung bF.

Zum Zeitpunkt x erfolgt eine Zughochschaltung bei i_var von 0,505, also kurz vor der Umschaltübersetzung von 0,5. Das Kupplungsmoment M_K1 geht auf Null. Das Kupplungsmoment M_K2 geht auf einen hohen Wert (die Kupplung schließt). Die Motordrehzahl n_M und die Fahrzeugbeschleunigung b_F weisen nur geringe Schwingungen bzw. Rucke auf. Zum Zeitpunkt y erfolgt eine Zug- /Rückschaltung, ebenfalls vor der Umschaltübersetzung. Die Motordrehzahl und die Fahrzeugbeschleunigung zeigen deutliche Schwingungen bzw. deutliches Ruckeln.

Fig. 19 zeigt eine Zughochschaltung wie Fig. 18. Bei der Zugrückschaltung zum Zeitpunkt y ist i_var jedoch infolge der Anwendung der in Fig. 17 dargestellten Strategie geringer als i_var im Fall der Fig. 18 zum Zeitpunkt y. Die Fahrzeugbeschleunigung und die Motordrehzahl zeigen deutlich geringere Schwingungen, was einen verbesserten Komfort anzeigt.

Problem 5

Bei einem Getriebe mit der Struktur gemäß Fig. 14 mit einer Übersetzung 11 des Planetengetriebes 14 ₁ von beispielsweise -2,5, und einer Übersetzung 12 des Planetengetriebes 14 ₂ von beispielsweise -1,5, wie es für drehmomentstarke PKW-Motoren verwendbar ist, zeigt sich, dass bei der Verstellung getriebeinterne Drehmassen bei ihrer Beschleunigung bzw. Verzögerung extrem große und veränderliche Leistungen aufbrauchen oder liefern. Durch die Veränderung dieser Leistung entsteht eine als unkomfortabel empfundene Veränderung der Zugkraft, die bis zu einer Zugkraftunterbrechung führen kann. Die Übersetzungsveränderung des Getriebes erfolgt dann insbesondere im leistungsverzweigten Betrieb sehr zäh. Außerdem sind Umschaltungen während Drehzahlgradienten, beispielsweise KICK DOWN-Rückschaltungen, deutlich unkomfortabler als ähnliche Schaltungen ohne Drehzahlgradienten.

Die Ursache für die vorgenannten Probleme sind getriebeinterne Drehmassen, speziell die Drehmasse des abtriebsseitigen Scheibenpaars des Variators, die bei einer Übersetzungsverstellung eine große Beschleunigungsleistung erfordern. Diese Leistung geht der Zugkraft verloren und Veränderungen, beispielsweise am Umschaltpunkt U, bewirken einen Ruck.

Konstruktive Abhilfemaßnahmen bestehen in günstiger Wahl der Übersetzungen der Planetengetriebe bei sonst gleichen Getriebeeigenschaften. Vorteilhaft ist, wenn i₁ klein ist und i₂ groß ist. Weiter ist es vorteilhaft, mit Vorgelegestufen anstelle von Nachgelegestufen zu arbeiten, d. h. Vorgelegegetrieben vor dem eingangsseitigen Scheibenpaar. Das ausgangsseitige Scheibenpaar sollte koaxial mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes 14 ₁ angeordnet sein. Vorteilhaft ist auch eine geringe Drehmasse in dem zum Variator parallelen Leistungszweig.

Bezüglich der Getriebesteuerung (Softwareumfang) bestehen folgende Verbesserungsmöglichkeiten:

- die Momentennachführung der Umschaltkupplungen muss die effektive Trägheit berücksichtigen.
- der Motoreingriff muss den Sprung der effektiven Trägheit am Umschaltpunkt U berücksichtigen.
- die Fahrstrategie muss zugkraftorientiert die Drehzahlgradienten dynamisch reduzieren.

Bei ungünstiger Wahl der Planetenübersetzungen, beispielsweise i₁ = -2,5 und i₂ = -1,5 reichen die softwareseitigen Maßnahmen der Steuerung nicht aus, um einen akzeptablen Komfort zu erreichen.

Gute Ergebnisse wurden mit der bereits weiter oben erläuterten Steuerstrategie erzielt, d. h.

- einem Reglergesamtkonzept, bei dem die Motorsolldrehzahl eine entscheidende Rolle spielt und die nachgeordneten Module die Solldrehzahl einregeln. Der Verstellregler 52 und das Umschaltmodul 60 (Fig. 10) wechselwirken, damit die Umschaltung zum richtigen Zeitpunkt erfolgt und der Verstellregler bei einer Umschaltung entsprechend umgepolt wird.

Die beiden Übersetzungsbereiche sind als zwei Zustände eines Automaten (Fig. 16) implementiert. Der Umschaltvorgang ist Teil des jeweiligen Bereichszustandes und erfolgt durch Hoch- oder Runterzählen einer Variablen u.

Die Entscheidung über die Durchführung einer Umschaltung wird anhand eines Drehzahlkriteriums gefällt. Dabei wird eine Umschaltdrehzahl berechnet. Wenn die aktuelle Drehzahl (zzgl. von D-Anteilen) und die Soll-Drehzahl (zzgl. von D- Anteilen) auf der anderen Seite dieser Umschaltdrehzahl liegt, wird der Zustand gewechselt und damit die Umschaltung ausgelöst.

Über die D-Anteile und Zusatzsummanden erfolgt die Zug-Hochschaltung immer vor und die Zug-Rückschaltung immer hinter dem Umschaltpunkt (vgl. Fig. 17). Die Umschaltvariable u (die beispielsweise Werte zwischen 0 (unverzweigter Betrieb) und 1000 (verzweigter Betrieb) annehmen kann) gibt an, in welchem Bereich gerade gefahren werden soll und stellt eine Schnittstellvariable für andere Module dar. Die Umschaltung wird durch ein Hoch- oder Runterzählen der Variablen u im Zustandsautomaten durchgeführt. Die Variable u wird an mehreren Stellen stufenlos berücksichtigt:

- bei der Berechnung der Kupplungsmomente,
- bei der Berechnung der Variatorentkopplungen ("Umpolung" durch Umkehr der Regelabweichung),
- bei Manipulationen des Verstellreglers (z. B. Löschen von I-Anteilen),
- bei der Berechnung des Variatormoments, und
- bei der Berechnung der Drehzahlen.

Die jeweiligen Kupplungsmomente berechnen sich, wie an sich bekannt, aus dem Motormoment mit Hilfe übersetzungsabhängiger kme-Faktoren. So muss beispielsweise die als Bremse wirkende erste Steuerkupplung K1 (Fig. 14) im UD mit einem Vielfachen des Motormoments geschlossen werden, am Umschaltpunkt U aber nur mit dem Motormoment selbst. Das Motormoment ist dabei ein dynamisches Motormoment, das Drehzahländerungen berücksichtigt. Die Dynamik der Umschaltung wird durch eine Abhängigkeit des Wertes der Variablen u erzielt, d. h. die Abstimmung der Umschaltung erfolgt anhand jeweils einer von u abhängigen Kennlinie für jede Kupplung und anhand der Logik zum Hoch-/Runterzählen von u. Das Öffnen einer Kupplung erfolgt rascher als das Schließen.

Der Motoreingriff wird im Zustandsautomaten berücksichtigt. Die Kompensation des Trägheitssprunges erfolgt proportional zu dem Drehzahlgradienten. Im verzweigten Bereich kommt eine übersetzungsabhängige Funktion dazu und im unverzweigten Bereich kann nach einer Umschaltung ein zeitlich begrenzter (z. B. auf zwei Halbwellen) aktiver Ruckeldämpfer vorteilhaft eingesetzt werden.

Eine andere Möglichkeit, das Problem der Verstellträgheit des leistungsverzweigten Getriebes, beispielsweise der Bauart gemäß Fig. 14, zu lösen, besteht darin, im verzweigten Betrieb den Drehzahlgradienten bewusst derart zu verändern, dass die Beschleunigungsleistung für getriebeinterne Drehmassen sich weniger verändert bzw. im verzweigten Betrieb den Drehzahlgradienten so zu verändern, dass die Beschleunigungsleistung am Abtrieb des Getriebes sich monoton bzw. stetig verändert (bei einer Zug-Rückschaltung also linear zunimmt). Dies führt bei einer Zug-Rückschaltung beispielsweise zu einem nichtlinearen, aber dadurch ruckminimierten Anstieg der Motordrehzahl; vor der Schaltung langsam, anschließend schneller.

Problem 6

Im Bereich der Umschaltung bzw. in deren Nähe kann es für eine Schädigung des Umschlingungsmittels, beispielsweise einer Metallkette, durchaus relevant sein, ob im Low-Übersetzungsbereich oder im High-Übersetzungsbereich (unverzweigter oder verzweigter Betrieb) gefahren wird. In einem leistungsverzweigten Getriebe mit einem Übersetzungsverhalten gemäß Fig. 20 hat der verzweigte Betrieb im allgemeinen eine höhere Kettenschädigung als der unverzweigte Betrieb.

Das geschilderte Problem ist folgendermaßen lösbär:
Wenn in einem Betriebspunkt in der Nähe der Bereichsumschaltung U gefahren wird, kann gezielt in den Bereich mit niedriger Kettenbelastung geschaltet werden. In einem Getriebe, in dem bei Langsamer Fahrt ein unverzweigter Betrieb und anschließend ein verzweigter Betrieb vorliegt, kann durch eine übergeordnete Fahrstrategie, die z. B. im Modul 60 (Fig. 10) implementiert ist, eine Umschaltung in den unverzweigten Bereich mit geringerer Kettenschädigung erzwungen werden. Dadurch werden unter Umständen geringfügig höhere Motordrehzahlen in Kauf genommen, die der Kunde aber nicht störend empfindet.

Es versteht sich, dass der angefahrene Betriebspunkt im verschleißgünstigen Bereich die gleiche Zugkraft bzw. Radleistung zur Verfügung stellen muss wie der ursprünglich gewählte Bereich mit hoher Kettenschädigung. Bei einem Motorsteuerungssystem mit E-Gas (elektronische Drosselklappe) kann der neue Betriebspunkt durch das Motor-Mänagement unterstützt angefahren werden.

Bei Getrieben mit Tiptronikschaltung (manuelle Schaltung von Übersetzungsstufen) kann die Kettenschädigung ebenfalls berücksichtigt werden, so dass Bereiche mit Leistungsverzweigung nahe der Bereichsumschaltung vermieden werden.

Die vorliegende Strategie ist bei allen Variatorenbauarten mit Reibpaarungen vorteilhaft.

Problem 7

Befindet sich die Soll-Übersetzung bzw. die Soll-Drehzahl im Bereich der Bereichsumschaltung U, so kann es bei kleineren Änderungen der Soll-Drehzahl bzw. Soll-Übersetzung zu Pendelschaltungen kommen, die auch unter Kettenschädigungsaspekten vermieden werden sollten.

Ein erster Lösungsansatz für das vorgenannte Problem liegt darin, dass eine Zurückschaltung in einen vorherigen Betriebsbereich erst dann ausgeführt wird, wenn die gewünschte Soll-Übersetzung deutlich vom Umschaltpunkt U entfernt liegt, d. h. ein definierter Hysteresebereich verlassen wird. Dies ist in Fig. 21 dargestellt. Der Hysteresebereich kann als Differenzübersetzung oder als Differenz-Drehzahl angegeben werden. Die Sollübersetzung wird auf die Übersetzung des Variators an dessen Anschlag begrenzt. Je nach Betriebspunkt können sich dann zwar höhere Drehzahlen einstellen; ein Bereichswechsel wird aber vermieden.

Beispiel

Es wird eine Umschaltung in den unverzweigten Bereich (Low-Ast) erst dann zugelassen, wenn die Soll-Gesamtübersetzung i_{ges Soll} um mindestens einen Δ- Wert größer ist als die Übersetzung, bei der die Bereichsumschaltung U mit Drehzahlgleichheit stattfindet.

Wenn ein Bereichswechsel stattfindet, weil die Sollübersetzung größer ist als der Hysteresebereich, sollte die Zielübersetzung in geeigneter Weise angefahren werden, beispielsweise dadurch, dass der Übersetzungsunterschied Δi_ges linear reduziert wird.

Eine alternative oder zusätzliche Lösung des Problems kann darin liegen, dass ein Bereichswechsel nur nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer seit dem letzten Bereichswechsel erfolgt.

Eine nochmals andere oder zusätzliche Lösung kann darin liegen, dass ein Zurückschalten in den alten Betriebsbereich nur dann erfolgt, wenn der Fahrer durch ein entsprechendes Signal den Wunsch dazu äußert, beispielsweise das Fahrpedal seit dem letzten Bereichswechsel betätigt, die Betriebsbremse seit dem letzten Bereichswechsel betätigt, den Getriebewählhebel betätigt usw.

Problem 8

Bei Kegelscheibenumschlingungsgetrieben stellt sich im stationären Zustand ein Kräftegleichgewicht zwischen der Anpresskraft an den beiden Kegelscheibenpaaren ein. Das heißt, um bei einer bestimmten Eingangsdrehzahl und einem bestimmten Eingangsmoment die Übersetzung konstant zu halten, ist ein bestimmtes Kräfteverhältnis zwischen den Anpresskräften erforderlich. Dieses Kräfteverhältnis ist u. a. abhängig von der Drehzahl mit dem wirksamen Moment. Weicht das Kräfteverhältnis von dem stationären Wert ab, kommt es zu einer Übersetzungsverstellung.

In leistungsverzweigten Getrieben mit Bereichsumschaltung tritt in Folge der Leistungsverzweigung bei der Bereichsumschaltung ein Momentensprung auf. Während dieses Momentensprunges kommt es unter Umständen zu einem Nulldurchgang des Moments. In der Phase des Momentensprunges kann es einerseits zu einer kurzzeitigen Unteranpressung und andererseits zu einer Komforteinbuße kommen. Aufgrund der Unteranpressung sind schädigende Rutschereignisse nicht auszuschließen. Durch die Änderung des an den Kegelscheibenpaaren wirksamen Moments kann es weiter zu ungewollten bzw. unkontrollierten Übersetzungsverstellungen kommen, die den Komfort nachteilig beeinflussen.

Eine Lösung des vorgenannten Problems besteht darin, während der Umschaltung der Übersetzungsbereiche die Kegelscheibenpaare überanzupressen. Durch eine solche Überanpressung wird die Rutschgefahr vermindert. Da die Überanpressung nur kurzzeitig stattfindet, sind weder Verbrauchs- noch Lebensdauernachteile zu erwarten. Eine Bereichsumschaltung kann, wie weiter oben erläutert, im voraus ermittelt werden. Damit ergibt sich die Möglichkeit, die Anpressung rechtzeitig zu erhöhen.

Insbesondere ist es vorteilhaft, die Anpressung nicht zu reduzieren, während das Moment beim Vorzeichenwechsel kurzzeitig im Betrag abnimmt.

Bei Umschlingungsgetrieben gilt unabhängig von Drehzahl und Moment ganz allgemein, dass durch Überanpressung das Kräfteverhältnis in Richtung 1 : 1 wandert. Bei einer starken Überanpressung bewirkt eine Momentenänderung somit nur eine vergleichsweise geringe Änderung im stationären Kräfteverhältnis, d. h., durch eine Überanpassung ändert sich das Kräfteverhältnis an den Kegelscheibenpaaren deutlich weniger als ohne Überanpressung. Damit wirkt sich der Momentensprung auf die Übersetzung des Variators während der Bereichsumschaltung weniger aus und unkontrollierte Übersetzungsverstellungen können vermieden werden.

Der Aufbau als auch der Abbau der Überanpressung kann durch unterschiedlichste Funktionen realisiert werden, wie durch einen Sprung, eine Rampe, eine PT1-Funktion usw.

Problem 9

Bei leistungsverzweigten Getrieben, insbesondere solchen, bei denen die Drehmomentübertragungsrichtung im Variator in den beiden Übersetzungsbereichen des leistungsverzweigten Getriebes unterschiedlich ist, besteht beim Umschalten die Gefahr einer hohen Schädigung der. Umschlingungskette, da die Zugkraft überschwingt. Fig. 22 verdeutlicht die Verhältnisse. Die Abszisse stellt die Zeit dar, die mit M_K bezeichneter Ordinate bezeichnet das übertragbare Kupplungsmoment der Steuerkupplungen K1 und K2, die mit M_VAR bezeichneter Ordinate bezeichnet das vom Variator übertragene Moment.

Im dargestellten Beispiel wird ein leistungsverzweigtes Getriebe angenommen, bei dem die Bereichsumschaltung, obwohl dort kein Übersetzungs- oder Drehzahlsprung erfolgt, mit einer Umkehr der Drehmomentübertragungsrichtung verbunden ist (vgl. Fig. 6).

Der Fahrzeugantriebstrang reagiert auf sprungförmige Momentenänderungen mit einem Buckeln, d. h. auch mit einem Überschwingen des Moments.

Gemäß Fig. 22 wird an der mit Stern markierten Stelle der Übersetzungsbereich umgeschaltet, in dem eine Kupplung oder Bremse K1 geöffnet und eine Kupplung oder Bremse K2 geschlossen wird. Die Momentenskala M_K ist relativ dargestellt, d. h. 100% bezeichnet das jeweilige Moment, das unter stationären Bedingungen erforderlich wäre, damit die Steuerkupplung K1 oder K2 nicht beginnt zu schlupfen. Das mit M_var bezeichnete Moment am Variator ändert bei der Umschaltung sein Vorzeichen und schwingt deutlich erkennbar über. Der negative Spitzenwert beträgt ca. 200% des Moments, das vor der Umschaltung anlag. Derart hohe Momente können zu vorzeitigem Ausfall belastungskritischer Bauelemente, wie Wellen, Verzahnungen, der Umschlingungskette usw. führen.

Die Steuerkupplungen K1 und K2 werden gemäß Fig. 22 jeweils so stark geschlossen, dass auch in dynamischen Situationen eine ausreichende Sicherheit gegen Rutschen der Kupplung erreicht wird.

Gemäß Fig. 23 ist erfindungsgemäß eine Umschaltung der Kupplungen vorteilhaft, bei der für eine kurze Zeitdauer (mit ** markiert) nach der Umschaltung die Kupplung (im dargestellten Beispiel K2) nur geringfügig über das erforderliche Maß hinaus (z. B. 120 bis 130%) geschlossen wird. Wie deutlich ersichtlich, kann dadurch das negative Spitzenmoment deutlich reduziert werden, im dargestellten Beispiel auf etwa 130% des Moments, das vor der Umschaltung anlag. Die Belastungsreduktion geht einher mit einer Komfortsteigerung, weil das Ruckeln schwächer ausgeprägt ist. Vorteilhaft sind Zahlenwerte von 120 bis 130% während 100 bis 300 msek.

Ein weiterer Ansatz zur Lösung des Problems der Kettenschädigung bei der Bereichsumschaltung liegt im folgenden:
Bei vollständig betätigtem Gaspedal wird eine hohe Soll-Drehzahl n_Soll angefahren, typischerweise 5.800 U/min bei Benzinmotoren, um maximale Motorleistung und damit die maximale Beschleunigung zu erreichen. Dies ist in Fig. 24 dargestellt. Die beiden Kurven stellen über der Zeit einen Drehzahlverlauf und einen Geschwindigkeitsverlauf dar. Die tatsächliche Drehzahl n wird durch die Verstellregelung des Variators der Soll-Drehzahl n_Soll angeglichen, während das Fahrzeug beschleunigt. Zu dem zu U gekennzeichneten Zeitpunkt erfolgt die Bereichsumschaltung bei 5800 U/min und größtmöglichem Moment.

Erfindungsgemäß wird die Soll-Drehzahl vor der Bereichsumschaltung auf einen vorteilhafterweise geschwindigkeitsabhängigen Wert von beispielweise zwischen 5000 und 5400 U/min begrenzt. Diese Begrenzung wird nach der Umschaltung aufgehoben, so dass sich die zunächst begrenzte Drehzahl n_Soll1 dem Wert n_Soll annähert. Die Umschaltung erfolgt somit bei einer Drehzahl von im dargestellten Beispiel nur 5400 U/min. Der Verlust an Motorleistung bei geringen Geschwindigkeiten wird in Kauf genommen. Die niedrigere Motordrehzahl ist nicht nur mit einem geringerem Kettenverschleiß, sondern auch mit besserem Geräuschkomfort verbunden (Fig. 25).

Problem 10

Bei leistungsverzweigten Getrieben kann am Übersetzungsbereichsumschaltpunkt U zwar ein Bereichswechsel erfolgen, der ohne Übersetzungs- und damit Drehzahlsprung möglich ist. Tatsächlich aber tritt eine Änderung der Fahrzeugbeschleunigung auf, weil sich bei der Umschaltung Verlustmomente und Beschleunigungsmomente getriebeinterner Drehmassen verändern. Eine solche unerwartete Beschleunigungsänderung bedeutet einen Komfortnachteil und kann zu Schwingungen führen, die den Variator, insbesondere das Umschlingungsmittel, stark beanspruchen.

Erfindungsgemäß erfolgt zur Minderung bzw. Auslöschung des vorgenannten Rucks ein Motoreingriff bevorzugt vor und nach der Umschaltung.

Die beispielsweise durch eine Hydraulikpumpe zur Erzeugung der Anpress- und Verstellkräfte des Variators erforderliche Leistung ändert sich im allgemeinen beim Umschalten. Beispielsweise springt bei bestimmten Getriebekonstruktionen bei der Umschaltung das am Variator wirksame Moment. Mit dem Momentensprung geht ein Sprung in der vollen Anpresskraft und damit dem Pumpenmoment einher. Gleichzeitig können sich Verluste (bei Erhöhung des Moments) vergrößern, was zusätzlich Motorleistung kostet.

Über einen Motoreingriff, der an Motoren mit einem von einem Aktor betätigten Leistungsstellglied in einfacher Weise möglich ist, kann kurz vor der Umschaltung die Motorleistung Langsam reduziert werden, um bei der Umschaltung dann sprungförmig auf das ursprüngliche Niveau anzusteigen. Zusätzlich oder alternativ kann bei der Umschaltung die Motorleistung sprungförmig erhöht werden, um nach der Umschaltung langsam wieder das ursprüngliche Niveau anzunehmen.

Die Motorleistungsveränderungen können mit der jeweils aktuellen Übersetzung gekoppelt sein. Je näher die Gesamtübersetzung an der Umschaltübersetzung liegt, umso größer wird der Motoreingriff. Die Höhe des maximalen Motoreingriffs richtet sich nach dem am Motor wirksamen Leistungssprung, der in der Regel annähernd proportional zum aktuellen Motormoment angesetzt werden kann. Die Proportionalitätskonstante ist im allgemeinen vorbestimmt vorgebbar und beträgt im allgemeinen maximal bis 5%.

Ein weiterer Grund für einen elektronischen Motoreingriff liegt in der Kombination des Sprunges dynamischer Momente des Variators. Dadurch, dass sich die Übersetzung des Variators vor und nach der Umschaltung gegensinnig ändert, werden durch Beschleunigungsänderungen der Ausgangswelle des Variators, die mit der Übersetzungsbereichsumschaltung einhergehen, Momente freigesetzt, die die Fahrzeugbeschleunigung verändern. Wenn beispielsweise vor der Umschaltung die Ausgangswelle des Variators beschleunigt wurde, während sie nach der Umschaltung abgebremst wird, bewirken die freigesetzten Momente eine Fahrzeugbeschleunigung. Der beim Umschalten erfolgende Motoreingriff berücksichtigt diesen Sprung der dynamischen Momente, indem er im beschriebenen Beispiel einen Betrag hat, der im neuen Übersetzungsbereich kleiner ist als im alten. Die Komponente ist proportional zum Betrag der Verstellgeschwindigkeit des Variators, wobei die Proportionalitätskonstante sich aus der Drehmasse am Ausgang des Variators ergibt. Weiter wirkt das beschriebene dynamische Moment auf das Fahrzeug beschleunigend, unabhängig davon, in welcher Richtung der Umschaltpunkt überfahren wird. Es versteht sich, dass es auch Getriebekonstruktionen gibt, bei denen die mit der Umschaltung verbundene dynamische Momentenänderung auf das Fahrzeug abbremsend wirkt, so dass die Motorleistung zur Kompensation angehoben werden muss.

Die Fig. 26 und 27 verdeutlichen die Vorgänge:
In den Figuren stellen die Kurve I den zeitlichen Verlauf der Übersetzung des Variators eines leistungsverzweigten Getriebes dar, wobei mit U der Umschaltpunkt bezeichnet ist. Die Kurve IIa bezeichnet die Fahrzeugbeschleunigung vor dem Umschaltpunkt und die Kurve IIb gibt die Fahrzeugbeschleunigung nach dem Umschaltpunkt an. Die Kurve III gibt die Motorleistung an. Dargestellt ist ein Vorgang, bei dem mit mittlerer Motorleistung beschleunigt wird.

Wie in Fig. 26 ersichtlich, erfährt die Fahrzeugbeschleunigung beim Umschalten einen deutlichen Sprung.

Fig. 27 zeigt die Verhältnisse mit elektronischem Motoreingriff, wobei, wie ersichtlich, beim Anfahren des Umschaltpunktes die Motorleistung langsam zurückgenommen wird, während des Umschaltens sprunghaft erhöht wird, und dann wieder langsam auf den alten Wert abzufahren. Deutlich sichtbar ist der erheblich geringere Sprung in der Fahrzeugbeschleunigung, was einen Komfortgewinn bedeutet.

Problem 11

Eine Eigenschaft der Übersetzungsregelung von leistungsverzweigten Getrieben im. Bereich des Umschaltpunktes liegt darin, dass die Übersetzung zunächst zügig zu einer Endlage des Variators hin verstellt wird und anschließend von dieser weg. Um die Umschaltung zwischen dem leistungsverzweigten und dem unverzweigten. Bereich für den Fahrer möglichst wenig spürbar durchzuführen, muss die Verstellregelung neben einer hohen Dynamik ein stabiles und genaues Einregeln der Übersetzung enthalten. Beide Forderungen sind in der Regel einander konträr.

Anhand der Fig. 28 wird eine Lösung des Problems erläutert:
Dargestellt ist, wie sich die Gesamtübersetzung i_ges durch Durchfahren der Übersetzung i_var des Variators von dessen Anfahrübersetzung zu dessen längstmögliche Übersetzung längs des Low-Astes und dann nach Umschaltung wiederum unter Durchfahren des Übersetzungsbereiches des Variators in entgegengesetzter Richtung längs des High-Astes in Richtung schnell verstellt. Es hat sich als sinnvoll herausgestellt, im Bereich des Umschaltpunktes U die Verstellung des Variators aus seiner Endlage heraus durch einen Verstellimpuls zu unterstützen, der dem gewünschten Zielgradienten der Übersetzung bzw. der Drehzahl entspricht. Damit die Umschaltung aus Sicht der Übersetzungsrege- Jung unterstützt wird, ist es zweckmäßig, einen Impuls aufzuschalten, der dem Übersetzungswunsch entspricht und beispielsweise als ein Kraft-, Druck- oder Stromimpuls realisiert wird. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass es infolge des gesteuerten Verfahrens nicht zu einem Aufziehen des I-Anteils des Verstellreglers 52 (Fig. 10) kommt. Dadurch ist die Verstellung schneller und die Einregelung des Zielwertes kann ohne Überschwingen realisiert werden.

Vorteilhaft wird der Impuls im I-Anteil des Verstellreglers aufgebracht, wobei der Impuls vom Umschaltmodul 60 (Fig. 10) ausgelöst werden kann.

Weiter ist es günstig, wenn der Impuls bzw. die damit erzielte Vorsteuerung erhöht wird, wenn ein großer Soll-Gradient gefordert ist. Dabei ist es weiter vorteilhaft, wenn der aufgebrachte Impuls bzw. die aufgebrachte Vorsteuerung größer ist als der gewünschte Verstellgradient.

Vorteilhaft ist es weiter, wenn die Impulshöhe bzw. die Vorsteuerung vorn Wert des I-Anteils des Verstellreglers vor der Umschaltung ist. Des weiteren ist es vorteilhaft, den Impuls bzw. die Vorsteuerung zu erhöhen, wenn das am Variator wirksame Eingangsmoment steigt. Der Impuls kann beispielsweise proportional zum Eingangsmoment sein.

Eine andere Lösung des vorgenannten Problems besteht darin, dass als Soll- Vorgabe für die Übersetzungsregelung nicht mehr die Gesamtübersetzung i_ges vorgegeben wird, sondern unmittelbar die Übersetzung des Variators berechnet wird und dem Verstellregler als Sollwert vorgegeben wird. Das heißt, die Berechnung der Sollübersetzung des Variators ist im Low-Ast und High-Ast der Übersetzung des Gesamtgetriebes unterschiedlich; der Betrieb des Verstellreglers 52 kann jedoch im wesentlichen beibehalten werden. Je nach Auswirkung der Übersetzung des Variators auf die Gesamtübersetzung müssen beispielsweise im leistungsverzweigten Bereich noch Anpassungen, wie Korrekturen der Reglerparameter vorgenommen werden, was unter Steuerung durch das Umschaltmodul 60 (Fig. 10) möglich ist.

Problem 12

Die Auslegungskriterien eines Variators, der in einem leistungsverzweigten Getriebe verwendet wird, unterscheiden sich von denen eines CVT-Getriebes, das alleine verwendet wird, dadurch, dass der Variator in einem leistungsverzweigten Getriebe sowohl im Zug als auch im Schub mit sehr hohen Momenten betrieben werden kann.

Es ist daher vorteilhaft, die Flächenauslegung so zu wählen, dass die aus den Anpressflächen und Stellflächen bestehenden Gesamtflächen jedes Kegelscheibenpaares gleich groß sind. Wo dies aus geometrischen Gründen nicht möglich ist, kann es vorteilhaft sein, durch asymmetrische Auslegung beispielsweise der hydraulischen Ansteuerung die unsymmetrische Flächenauslegung auszugleichen, so dass insgesamt etwa gleich große maximale Axialkräfte an beiden Kegelscheibensätzen erzielbar sind.

Problem 13

Bei einem CVT-Getriebe mit Leistungsverzweigung besteht die Möglichkeit, neben stufenlosem Fahrbetrieb durch einen sogenannten Tiptronikbetrieb vorgewählte Festübersetzungen, ähnlich wie Gangstufen, zu realisieren. Bei den Schaltungen im Tiptronikbetrieb wird, bedingt durch das kontinuierliche Verstellen der Übersetzung des CVT-Getriebes, die manuell gewählte Schaltung als wenig spontan bzw. wenig "knackig" empfunden.

Zur Lösung dieses Problems besteht in einem Getriebe mit Leistungsverzweigung die Möglichkeit, die manuellen Schaltungen durch Betätigung der Steuerkupplungen K1 und K2 zu unterstützen.

Liegt beispielweise ein manuell vorgewählter Gang im leistungsverzweigten Bereich und der nachfolgende manuell gewählte Gang im unverzweigten Bereich, so kann die Schaltung zwischen diesen Gängen dadurch knackiger werden, dass die Kupplungen nicht erst im Umschaltpunkt betätigt werden, sondern dass außerhalb des Umschaltpunktes durch Betätigen der Kupplungen direkt von einem Ast auf den anderen Ast gesprungen wird, so dass gezielt ein Stoß in das Getriebe eingeleitet wird. Es versteht sich, dass das Umschalten der Steuerkupplungen in unterschiedlichster Weise mit der Verstellung der Übersetzung des Variators verbunden werden kann, so dass der Schaltstoß eine vorwählbare Amplitude erhält.

Auch bei Gangstufen, die auf demselben Ast liegen, besteht die Möglichkeit, eine knackige Schaltung dadurch zu erzielen, dass die jeweils geschlossene Steuerkupplung geöffnet wird, dann die Übersetzung des Variators rasch auf die Zielübersetzung verstellt wird und anschließend die Steuerkupplung an der Zielübersetzung rasch geschlossen wird.

Leistungsverzweigte Getriebe, die einen Variator enthalten, schaffen die Möglichkeit, durch das Öffnen bestimmter Steuerkupplungen den Variator vom Abtrieb abzukoppeln. In diesem Zustand kann bei stehendem Abtrieb, weil sich die Kegelscheibenpaare weiterdrehen, eine Stillstandsverstellung durchgeführt werden. Dies ist beispielsweise bei dem Getriebe gemäß Fig. 2 dann möglich, wenn die Steuerkupplungen K1 und K2 offen sind.

Vorteilhaft ist, jedem Kegelscheibenpaar einen Drehzahlsensor zuzuordnen, so dass auch bei geöffneten Steuerkupplungen K1 und K2 bei einer Schnellverstellung Information über die Drehzahlen der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Variators vorliegt. Die Übersetzung bei der Schnellverstellung bzw. Stillstandsvorstellung kann geregelt oder gesteuert erfolgen.

Wegen der Abkopplung des Variators vom restlichen Triebstrang sind die wirksamen Trägheitsmassen für die Verstellung des Variators deutlich vermindert, so dass zur Verstellung geringere Axialkräfte erforderlich sind. Dies ermöglicht eine verbesserte Verstelldynamik in den Bereichen, in denen die Übersetzungsänderung des Variators nur geringe Auswirkungen auf die Gesamtübersetzung hat (z. B. im Falle der Fig. 3 auf dem High-Ast).

Problem 14

Leistungsverzweigte Getriebe mit einem Variator benötigen im allgemeinen viel Bauraum. Fig. 29 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform eines leistungsverzweigten Getriebes.

Eine von einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor angetriebene Antriebswelle 80 ist über eine Anfahrkupplung AK in Dreheingriff mit der Eingangswelle 82 eines Variators 12 bringbar. Die Ausgangswelle 84 des Variators 12 kämmt mit einem Eingangssonnenrad 86 eines als Summiergetriebe ausgebildeten Planetengetriebes 88. Das Eingangssonnenrad 86 ist über die Planetenräder eines ersten Planetenträgers 90 in Dreheingriff mit einem ersten Hohlrad 92, das gleichzeitig einen zweiten Planetenträger 92a für zugehörige Planetenräder bildet. Die Planetenräder des zweiten Planetenträgers 92a kämmen einerseits mit einem zweiten Sonnenrad 94 und andererseits mit einem zweiten Hohlrad 96, das drehfest bzw. starr mit dem ersten Planetenträger 90 verbunden ist. Das erste Hohlrad ist drehfest mit einer Abtriebswelle 98 verbunden, die im dargestellten Beispiel über ein Differential mit den Hinterrädern eines Fahrzeugs und über weitere Wellen und ein Differential mit den Vorderrädern eines Fahrzeugs verbunden ist. Es versteht sich, dass der Vierradantrieb optimal ist. Die Antriebswelle 80 reicht durch die Anfahrkupplung AK, den Variator 12 und das erste Sonnenrad hindurch und ist mit der Antriebsscheibe einer zweiten Steuerkupplung K2 verbunden, dis in dem ersten Hohlrad 92 und dem zweiten Planetenträger 92a aufgenommen ist und deren Abtriebseite mit dem ersten Planetenträger 90 verbunden ist. Die Drehung des zweiten Sonnenrades 94 ist über eine erste Steuerkupplung K1 festsetzbar. Die Drehung des ersten Planetenträgers 90 sowie des mit ihm starr verbundenen zweiten Hohlrades 96 ist mittels einer weiteren Kupplung KR festsetzbar, die die Kupplung für Rückwärtsfahrt bildet.

Durch die Anordnung der zweiten Steuerkupplung K2 innerhalb des Planetengetriebes 88 wird eine kompakte Bauweise erzielt. Es versteht sich, dass zahlreiche Abwandlungen des Getriebes möglich sind. Die Antriebswelle 80 kann unmittelbar die Eingangswelle des Variators sein, Übersetzungsstufen können anders angeordnet sein usw.

Fig. 30 zeigt eine Abänderung des Getriebes gemäß Fig. 29, bei der die Anfahrkupplung AK fehlt und die Antriebswelle 80 permanent mit der Eingangswelle 82 kämmt. Zum Anfahren werden die Kupplungen K1 und KR gemeinsam verwendet. Auf diese Weise kann die Anfahrkupplung AK gemäß Fig. 29 eingespart werden.

Fig. 31 zeigt vier Typen von leistungsverzweigten Getrieben mit jeweils zwei gekoppelten Planetengetrieben mit eindeutigen Lösungen für die jeweiligen Drehzahlen derart, dass der Übersetzungsbereich des in Fig. 31 nicht dargestellten Variators ähnlich wie bei den Getrieben gem. Fig. 29 und 30 doppelt genutzt werden kann, indem das Getriebe durch zweckentsprechende Ansteuerung von in Fig. 31 ebenfalls nicht dargestellten Kupplungen im unverzweigten und im leistungsverzweigten Betrieb betrieben wird. An₁ bezeichnet die Antriebswelle für unverzweigten und leistungsverzweigten Betrieb; An₂ bezeichnet die Antriebswelle für leistungsverzweigten Betrieb, der durch Schließen der jeweils mit K bezeichneten Kupplung erzielt wird. Ab bezeichnet den Abtrieb. B₁ und B₂ sind die Bremsen für Rückwärts- bzw. Vorwärtsfahrt. Die beiden Planetengetriebe sind jeweils mit Kreisen (Wolf'sches Symbol) und ihren darin symbolisierten Standardübersetzungen i₁ und i₂ angegeben. Wie ersichtlich, unterscheiden sich die vier Typen durch die Ankopplung der Antriebswellen an die Planetengetriebe, die Ankopplung der Abtriebswelle an die Planetengetriebe und die Anordnung der Bremsen, die sich jeweils unmittelbar aus den Figuren ergeben. Die dargestellten gekoppelten Planetengetriebe können zusammen mit den nicht dargestellten Variatoren zu leistungsverzweigten Getrieben verbunden werden, die vorzugsweise nach den vorbeschriebenen Verfahren gesteuert bzw. geregelt werden. Für den Aufbau der dargestellten Getriebetypen wird unabhängig von deren Steuerung bzw. Regelung Schütz beansprucht.

Problem 15

Insbesondere bei leistungsverzweigten Getrieben, die einen Variator enthalten, dessen Verstellbereich in entgegengesetzte Richtungen durchfahren wird, stellt sich das Problem, die Verstellung, die meistens hydraulisch erfolgt, bei den erforderlichen Verstellkräften mit möglichst geringer Pumpleistung bzw. einfachem Aufbau des Hydrauliksystem durchzuführen.

Die Aufgabe von Anpress-Nerstellsystemen ist jeweils, die für den Variator erforderlichen Andruckkräfte der Kegelscheibenpaare zu erzeugen, damit das Umschlingungsmittel nicht rutscht, und, sofern erwünscht, eine Übersetzungsverstellung erfolgt. Der Andruck- bzw. Anpressbedarf ist einerseits vom übertragenen Drehmoment abhängig. Dazu kommen Verstellkräfte für Übersetzungsveränderung.

Bekannt ist, die drehmomentabhängige Anpress- bzw. Andruckkraft und die zur Verstellung erforderliche Verstellkraft zu erzeugen durch:

- Steuerventile für eine Anpressvorrichtung, die für die Verstellkammer jedes Kegelscheibenpaares nur eine Druckkammer enthält. Dabei wird ein Steuerprogramm implementiert, entsprechend dem zwei hydraulische Druckregelventile angesteuert werden. Nachteil solcher Einkammersysteme ist, dass bei einer Veränderung der Übersetzung die großen Druckkammern mit einem großen Ölstrom befüllt werden müssen, was eine großvolumige und damit verlustreiche Pumpe bedeutet.
- Momentenfühler und Zweikammersystem:
Der momentenabhängige Anpressbedarf wird in einer Anpresseinheit erzeugt, wobei Anpresskammern der beiden Scheibensätze hydraulisch miteinander verbunden sind. Der Hydraulikdruck ist von einem Momentenfühler abhängig, der ein entsprechendes Ventil ansteuert. Die Verstellkräfte werden in einer Verstelleinheit mit entsprechender Verstellkammer erzeugt, deren Druckbeaufschlagung über ein oder zwei steuerbare Ventile erfolgt. Bei dieser Anordnung kann eine kleinere Pumpe verwendet werden. Nachteil ist, dass die Abhängigkeit des Anpressbedarfs von der Übersetzung nur mit verhältnismäßig großem Aufwand dargestellt werden kann.
- Freie Anpressung mit Doppel-Kammerprinzip:
Hierbei wird der Momentenfühler durch eine steuerbares Proportionalventil ersetzt. Die Abhängigkeit des Anpressbedarfes vom Moment und der Übersetzung ist in einer Steuerung hinterlegt. Die vorgenannten Nachteile können umgangen werden. Es entstehen allerdings Kosten für ein steuerbares Ventil zur Anpressung.

Bei Anwendung des letztgenannten Verfahrens, bei dem ein Proportionalventil für den momentenabhängigen sowie zusätzlich übersetzungsabhängigen Anpressdruck sorgt und die den Kegelscheibenpaaren zugeordneten Verstelleinheiten von jeweils eigenen Ventilen angesteuert werden, ergibt sich der Vorteil, dass ein Freiheitsgrad dadurch besteht, dass mit Hilfe von drei Ventilen nur zwei Kräfte gesteuert werden müssen.

Fig. 32 zeigt den Prinzipaufbau eines solchen Systems:
Dargestellt ist ein Kegelscheibenpaar 30 mit einer Festscheibe 30a und einer Verstellscheibe 30b. Die Verstellscheibe ist mit dem Druck einer Anpresskammer 100 und einer Verstellkammer 102 beaufschlagt.

Der Druck in der Anpresskammer 100 des dargestellten Kegelscheibenpaars sowie der Druck in der Anpresskammer 100 des nicht dargestellten Kegelscheibenpaars wird mittels eines Ventils 104, vorzugsweise eines Proportionalventils, gesteuert. Der Druck in der Anpresskammer 102 wird mittels eines Ventils 106 und der Druck in der nicht dargestellten Anpresskammer des anderen Scheibenpaars mit einem Ventil 108 gesteuert. Die Ventile werden von einer Pumpe 110 mit Druck versorgt. Zur Steuerung der Ventile sowie der Pumpe 110 dient ein Steuergerät 112, dessen Eingänge mit geeigneten Sensoren und/oder weiteren Steuergeräten verbunden sind und dessen Ausgänge die Ventile sowie gegebenenfalls die Pumpe 110 ansteuern. Aufbau und Funktion der beschriebenen Einheiten sind an sich bekannt und werden daher nicht erläutert. Es versteht sich, dass das Steuergerät 112 mit einem Bus-System verbunden sein kann.

Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, um die Pumpe möglichst wenig zu belasten bzw. mit geringen Drucken zu arbeiten, folgendermaßen vorzugehen:
In einem ersten Schritt werden die Andruckkräfte der Scheibensätze in an sich bekannter Weise errechnet. Dies kann entweder durch Ermittlung der in einem Speicher abgelegten Sollkräfte erfolgen, wobei die jeweilige Sollkraft abhängig von übertragenem Drehmoment, der augenblicklichen Übersetzung und der erwünschten Verstellung ermittelt wird, oder auch in Form der Ist-Kräfte, die von Sensoren erfasst werden, oder durch Kombination beider Möglichkeiten.

In einem zweiten Schritt wird die größere der an den jeweiligen Scheibensätzen wirksamen Andruckkraft ermittelt.

In einem dritten Schritt werden die in der Anpresskammer und der Verstellkammer erforderlichen Drücke pm und pv des mit der größeren Kraft F zu beaufschlagenden Scheibensatzpaares derart festgelegt, dass annähernd Druckgleichheit besteht. Es berechnet sich in diesem Schritt z. B. pm = pv = F/(Am + Av), wobei Am und Av die Flächen des Anpress- und Verstellräume an demjenigen Scheibensatzpaar sind, an dem die größere Kraft F erforderlich ist.

In einem vierten Schritt wird dann der Anpressdruck pv des anderen, mit der kleinen Kraft zu beaufschlagenden Scheibensatzpaares, berechnet. Es berechnet sich in diesem Schritt z. B. pv = (F-pm.Am)Av, wobei pm der bereits bekannte Anpressdruck ist und Av sowie Am nun die Flächen des Anpress- und Verstellraumes an demjenigen Scheibensatz sind, an dem die kleinere Kraft F erforderlich ist.

Insgesamt wird damit erreicht, dass die erforderlich maximale Kraft mit geringem Druck erzielt wird, so dass die Pumpe 110 entsprechend wenig beansprucht wird und wenig Energie verbraucht.

Für in verzweigten Getrieben verwendete Variatoren kann sich die Situation ergeben, dass der Variator mit sehr geringen Drucken betrieben werden kann, weil von ihm nur sehr geringe Momente übertragen werden. Dennoch kann für andere Komponenten des Getriebes, die in Fig. 32 nicht dargestellt sind, ein hoher hydraulischer Druck erforderlich sein, beispielsweise für eine Anfahrkupplung oder an anderen Schaltelementen.

Eine andere Anwendung bewusst erhöhter Drücke kann dadurch motiviert sein, dass beispielsweise eine Spritzbeölung oder eine Ölkühlung verbessert werden soll. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, einen geringfügigen Mindestdruck aufrecht zu halten, um z. B. ein "Leerlaufen" von hydraulischen Leitungen oder Kammern zu verhindern, was die Reproduzierbarkeit der Ansteuerung dieser Kammern verbessert oder auch eine Schmierung bewegter Teile aufrecht erhält. Bei einem kalten Getriebe wäre es sogar wünschenswert, durch eine Druckerhöhung den Wirkungsgrad kurzzeitig zu verschlechtern, damit das Getriebe und ggf. auch der Verbrennungsmotor schneller eine günstige Arbeitstemperatur erreicht.

In allen diesen Fällen ist es notwendig, eine Logik zu implementieren, nach der der hydraulische Druck zusätzlich mindestens den Druckbedarf für diese andere Komponente deckt (Mindestdruck).

Erfindungsgemäß wird die Mindestdrucklogik dadurch umgesetzt, dass nach dem vorgenannten dritten Schritt der errechnete Anpressdruck modifiziert wird, indem er erhöht wird (wobei gleichzeitig der zur Aufrechterhaltung der größeren Andruckkraft erforderliche Verstelldruck entsprechend abgesenkt wird), bis entweder der Anpressdruck den erforderlichen Minimaldruck erreicht oder der sich im vierten Schritt ergebende Verstelldruck für den anderen Scheibensatz den Minimaldruck erreicht.

Bei dem vorgeschilderten Verfahren kann eine Überanpressung in Kauf genommen werden, wenn nämlich ein Verstelldruck bis auf Null abgesenkt werden muss.

Die vorgenannten Verfahren können allein durch Software umgesetzt werden, so dass sie außerordentlich kostengünstig sind.

Zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens eignet sich besonders gut ein Kaskadenventil, wie es anhand der Fig. 33 und 34 nachfolgend beschrieben wird.

Gemäß Fig. 33 weist ein Kaskadenventil ein Ventilglied 120 auf, das in einem zylindrischen, nur in seiner Innenkontur gezeichneten Gehäuse 122 arbeitet, das eine bei 124 abgestufte Zylinderbohrung 126 aufweist. Linksseitig ist die Zylinderbohrung verschlossen, so dass linksseitig eines in dem mit vergrößertem Durchmesser ausgebildeten Abschnitt der Zylinderbohrung 126 geführten Bundes 128 des Ventilgliedes 120 eine Kammer 130 begrenzt ist, die mit Vorsteuerdruck beaufschlagt ist. Zwischen dem Bund 128 und einem weiteren Bund 132 ist das Ventilglied mit kleinerem Durchmesser ausgebildet, so dass ein erster Ringraum 134 gebildet ist, der in der Stellung des Ventilgliedes gemäß Fig. 32 linksseitig einen ersten Ablauf 136 aufweist, der an einen Verbraucher anschließbar ist. An seinem gemäß Fig. 32 rechten Ende weist der Ringraum 134 einen an eine Ölpumpe anschließbaren ersten Zulauf 138 auf.

Rechtsseitig des Bundes 132 weist das Ventilglied einen Schaft mit vermindertem Durchmesser und anschließend einen weiteren Bund 140 auf, so dass ein zweiter Ringraum 14 ₂ gebildet ist.

In der in Fig. 33 dargestellten Stellung des Ventilgliedes ist der zweite Ringraum 14 ₂ mit einem zweiten, ebenfalls mit einer Hydraulikpumpe verbundenen Zulauf 144 verbunden und ist ein Ablauf 146 derart angeordnet, dass er mittels einer am rechtsseitigen Ende des Bundes 132 ausgebildeten Steuerkante vom zweiten Ringraum 14 ₂ getrennt ist.

Rechtsseitig des Bundes 140 geht vom Gehäuse ein Rücklauf ab. Im Bereich des Bundes 128 ist ebenfalls ein Rücklauf angeordnet.

Die Stellung gemäß Fig. 33 entspricht einer Druckbegrenzerstellung des Kaskadenventils; der gesamte von der Hydraulikpumpe kommende Hydraulikmittelstrom wird durch den ersten Ringraum 134 hindurch dem Ablauf 136zugeführt, wobei der in dem ersten Ringraum 134 wirkende Druck wegen der abgestuften Zylinderbohrung 126 und damit der ungleich großen Durchmesser der Bunde 128 und 132 dem Vorsteuerdruck in der Kammer 130 entgegenwirkt. Wird der Druck im ersten Ringraum 134 zu groß, bewegt sich das Ventilglied 120 nach links, wodurch der Zulauf in den ersten Ringraum 134 von der Steuerkante des Bundes 132 zunehmend verschlossen wird und der zweite Ablauf 146 zunehmend geöffnet wird. Der von der Pumpe kommende Volumenstrom wird in dem Kaskadenventil somit durch die Druckbegrenzungsfunktion vorgespannt und es wird ein durch den Vorsteuerdruck bestimmter Druck für den Verbraucher stromabwärts des ersten Ablaufs 136 eingestellt.

Wenn der Verbraucherdruck und damit der Druck in dem ersten Ringraum 134 weiter ansteigt, bewegt sich das Ventilglied 120 zunehmend nach, links und nimmt die Druckminderstellung gemäß Fig. 34 ein, in der der erste Ringraum 134 von der linksseitigen Steuerkante des Bundes 132 vom ersten Zulauf getrennt ist und über die rechtsseitige Steuerkante des Bundes 124 zunehmend mit einem Rücklauf 148 verbunden wird. Der rechte bzw. zweite Ringraum 142 verbindet den zweiten Zulauf 144 mit dem zweiten Ablauf 146.

Durch eine Reihenschaltung mehrerer Kaskadenventile ist es möglich, eine hydraulische Steuerung zu konzipieren, die keine speziellen Ventile zur Vorspannung des Hydraulikdruckes benötigt. Statt dessen stellt sich das Kaskadenventil, das den maximalen Arbeitsdruck benötigt, diesen selbst ein. Vorhergehende Kaskadenventile gehen dann in die Druckminderfunktion und nachfolgende Kaskadenventile gehen mit sinkendem benötigten Druck in die Druckbegrenzungsfunktion.

Bei einer Verschaltung mehrerer Kaskadenventile ist es sinnvoll, die Kaskadenventile in der Reihenfolge ihrer Wichtigkeit hintereinander zu schalten. Das bedeutet, dass dasjenige Ventil, das die wichtigsten Drucke einstellt, als erstes in der Reihenschaltung angeordnet ist. Ein Beispiel einer solchen Hydraulikschaltung ist in Fig. 35 angegeben. Dargestellt ist ein Hydraulikschema zur Ansteuerung der Anpresskammern 160 zweier Kegelscheibenpaare eines Variators und der Verstellkammern 162 und 164 jedes Kegelscheibenpaares. Eine Hydraulikpumpe 166 erzeugt einen Volumenstrom, der in einem Volumenstrombegrenzungsventil VQP begrenzt wird und anschließend ein Vorsteuerdruckventil (nicht bezeichnet) durchströmt und den Zuläufen eines ersten Kaskadenventils KV1 zugeführt wird. Der erste Ablauf des Kaskadenventils KV1 ist mit den Anpresskammern 160 verbunden. Der zweite Ablauf führt zu den Zuläufen eines zweiten Kaskadenventils KV2, dessen erster Ablauf mit der Verstellkammer 162 verbunden ist und dessen zweiter Ablauf mit den Zuläufen eines dritten Kaskadenventils KV3 verbunden ist. Der erste Ablauf des dritten Kaskadenventils KV3 ist mit der Verstellkammer 164 verbunden und der zweite Ablauf führt vorteilhafterweise zu wenigstens einer, im Durchflussbetrieb betriebenen Einheit des Variators, beispielsweise einer Öffnung zur Kühlung der Kegelscheiben und/oder zur Beschickung einer Fliehölhaube mit Hydraulikmittel usw. Die Vorsteuerdrucke der Kaskadenventile werden über linksseitig dargestellte, elektronisch von einem nicht dargestellten Steuergerät angesteuerte Ventile gesteuert, über die auch Ventile angesteuert werden, die die einzelnen Kupplungen K1, K2, KA und KR eines Getriebes ansteuern, wie in Fig. 35 dargestellt.

Bei dem Hydraulikschema gemäß Fig. 35 wird der Druck in den Anpresskammern 160 als am wichtigsten angesehen, so dass diese Kammern mit dem Kaskadenventil KV1 verbunden sind.

Ein weiterer Vorteil der geschilderten Kaskadenventile liegt darin, dass sie in ihrer Druckbegrenzungsstellung vom Verbraucher rückfließendes Hydraulikmittel in die Steuerung zurückführen, so dass das Hydraulikmittel anderen Verbrauchern zur Verfügung steht. Dies beeinflusst die Volumenstrombilanz der Steuerung positiv und erlaubt den Einsatz kleinerer Pumpen.

Die vorstehend geschilderten Problemlösungen können einzeln und, wo zweckmäßig, in Kombination miteinander eingesetzt werden. Der Anwendungsbereich der dargestellten Hydraulik und der Verfahren zur Ansteuerung der Hydraulik sind nicht auf leistungsverzweigte CVT-Getriebe begrenzt.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor; noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

1. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, bei welchem Verfahren mindestens ein Reglerparameter eines Verstellreglers zum Einstellen der Übersetzung des Variators beim Übergang zwischen den Übersetzungsbereichen sein Vorzeichen wechselt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausgangssignal des Verstellreglers beim Übergang zwischen den Übersetzungsbereichen sein Vorzeichen wechselt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ausgangssignal des Verstellreglers entsprechend dem augenblicklichen Wert von di_ges/di_var verändert wird, wobei i_ges die Übersetzung des leistungsverzweigten Getriebes ist und war die Übersetzung des Variators ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Verstellregler ein PID Regler ist und der P-Anteil des Reglers mit dem augenblicklichen Wert von di_ges/di_var multipliziert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein einer Abweichung zwischen einer Soll-Drehzahl und einer Ist-Drehzahl entsprechendes Eingangssignal des Verstellreglers entsprechend dem augenblicklichen Wert von di_ges/di_var verändert wird.

6. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, bei welchem Verfahren die Eingangssignale eines Verstellreglers zum Einstellen der Übersetzung des Variators beim Übergang zwischen den Übersetzungsbereichen vermindert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei eine von dem vom Variator übertragenen Moment abhängige Vorsteuerung der Differenz der Anpressdrucke der Scheibenpaare des Variators bei einem Übergang zwischen den Übersetzungsbereichen nur entsprechend dem sich ändernden Moment verändert wird.

8. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, bei welchem Verfahren der Integralanteil eines Verstellreglers zum Einstellen der Übersetzung des Variators beim Übergang zwischen den Übersetzungsbereichen verändert wird.

9. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, enthaltend folgende Schritte:

- Berechnen der Ist-Übersetzung i_var des Variators und der Ist-Gesamtübersetzung des leistungsverzweigten Getriebes aus gemessenen Drehzahlen und dem Schaltzustand der Steuerkupplungen,

- Berechnen der Ist-Drehzahl n_ist der Eingangswelle des Variators aus der Gesamtübersetzung und einer gemessenen Fahrzeugraddrehzahl,

- Berechnen der Änderung der Ist-Drehzahl n_ist und der Änderung einer Soll-Drehzahl n_soll der Eingangswelle,

- Berechnen der Umschalt-Drehzahl n_um, bei der eine Umschaltung der Steuerkupptungen bei der aktuellen Raddrehzahl exakt erfolgen müsste und

- Entscheidung über die Umschaltung anhand der berechneten Größen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Umschaltung etwas vor dem Erreichen der Umschalt-Drehzahl n_um erfolgt und ein weiteres Umschalten erst nach Ablauf einer Sperrzeitdauer möglich ist.

11. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, bei welchem Verfahren bei Vorliegen vorbestimmter Bedingungen die Kupplungen derart gesteuert werden, dass das Getriebe kein Drehmoment überträgt und die Übersetzung des Variators in diesem Zustand rasch verstellt wird.

12. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, bei welchem Verfahren die Steuerkupplungen zur Umschaltung zwischen den Übersetzungsbereichen bei einer Übersetzung des Variators außerhalb des Übersetzungswertes, bei dem die Übersetzung des leistungsverzweigten Getriebes unabhängig von dem aktivierten Übersetzungsbereich ist, derart geschaltet werden, dass bei Zugschaltungen Beschleunigungsleistung und/oder bei Schubschaltungen Verzögerungsleistung freigesetzt wird.

13. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, wobei der Verschleiß eines Umschlingungsmittels des Variators in den aneinandergrenzenden Bereichen der Übersetzungsbereiche unterschiedlich ist und die Getriebesteuerstrategie derart ist, dass zumindest bei hohen, vom Variator übertragenen Drehmomenten in den aneinandergrenzenden Bereichen der Übersetzungsbereiche ein Betrieb in Übersetzungsbereich mit niedrigerem Verschleiß des Umschlingungsmittels Priorität vor der Drehzahl der Antriebswelle hat.

14. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, wobei nach einem Umschalten von einem Übersetzungsbereich in den anderen ein erneutes Umschalten nur nach Durchfahren eines vorbestimmten Hysteresebereiches erfolgt.

15. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, wobei nach einem Umschalten von einem Übersetzungsbereich in den anderen ein erneutes Umschalten nur nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer erfolgt.

16. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, wobei nach einem Umschalten von einem Übersetzungsbereich in den anderen ein erneutes Umschalten nur nach einer vorbestimmten Betätigung eines Fahrzeugbedienteils erfolgt.

17. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, bei welchem Verfahren während eines Umschaltens zwischen den Übersetzungsbereichen eine Überanpressung der Reibscheibenpaare des Variators erfolgt.

18. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, wobei die Drehmomentübertragungsrichtung des Variators vorzugsweise innerhalb des ersten Übersetzungsbereiches des leistungsverzeigten Getriebes entgegengesetzt zu der innerhalb des zweiten Übersetzungsbereiches ist, bei welchem Verfahren bei einem Umschalten zwischen den Übersetzungsbereichen die schließende Kupplung derart geschlossen wird, dass das übertragbare Kupplungsmoment kurzzeitig geringfügig über dem an dem Getriebe anliegenden Moment liegt.

19. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, wobei die Drehmomentübertragungsrichtung des Variators vorzugsweise innerhalb des ersten Übersetzungsbereiches des leistungsverzeigten Getriebes entgegengesetzt zu der innerhalb des zweiten Übersetzungsbereiches ist, bei welchem Verfahren eine von der Stellung eines Fahrpedals abhängige Soll-Drehzahl des Motors in dem Übersetzungsbereich des Getriebes, der niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten entspricht, auf einen von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Obergrenze begrenzt wird.

20. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, bei welchem Verfahren bei einer Umschaltung zwischen den Übersetzungsbereichen die Motorleistung entsprechend der unterschiedlichen Leistungsaufnahme von zur Betätigung des Getriebes erforderlichen Aggregaten vor, während und nach der Umschaltung verändert wird.

21. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, bei welchem Verfahren bei einer Umschaltung zwischen den Übersetzungsbereichen die Motorleistung entsprechend den während der Umschaltung entstehenden unterschiedlichen Beschleunigungen von drehbaren Bauteilen verändert wird.

22. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, bei welchem Verfahren bei einer Umschaltung zwischen den Übersetzungsbereichen die Steuerkupplungen entsprechend den während der Umschaltung entstehenden unterschiedlichen Beschleunigungen von drehbaren Bauteilen angesteuert werden.

23. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des CVT-Getriebes in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, bei welchem Verfahren bei einer Umschaltung zwischen den Übersetzungsbereichen einer die Übersetzungsverstellung regelnden Größe ein die Übersetzungsverstellung unterstützender Steuerimpuls aufgeschaltet wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Steuerimpuls mit zunehmendem Verstellgradienten zunimmt.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, wobei der Steuerimpuls von dem Wert abhängt, den der I-Anteil eines Verstellreglers vor der Umschaltung hat.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei der Steuerimpuls auf den I-Anteil eines Verstellreglers aufgeschaltet wird.

27. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, bei welchem Verfahren im Bereich der Umschaltung zwischen den Übersetzungsbereichen aus der Sollvorgabe für die Übersetzung des leistungsverzweigten Getriebes unmittelbar die Sollübersetzung des Variators berechnet und dessen Verstellregler als Sollvorgabe zugeführt wird.

28. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, bei welchem Verfahren Schaltungen mit manueller Vorwahl von in unterschiedlichen Übersetzungsbereichen liegenden Übersetzungen erfolgen, indem die Steuerkupplungen bereits vor Erreichen des zwischen den Übersetzungsbereichen liegenden Umschaltpunktes betätigt werden.

29. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, bei welchem Verfahren Schaltungen mit manueller Vorwahl der Übersetzung eine jeweils geschlossene der Steuerkupplungen geöffnet, der Variator rasch auf die erwünschte neue Übersetzung verstellt und anschließend die Steuerkupplung wieder geschlossen wird.

30. Verfahren zum Regeln der Übersetzung eines leistungsverzweigten automatischen Getriebes, das eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen enthält, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, wobei im verzweigten Betrieb des Getriebes dessen Gradient der Eingangsdrehzahl derart verändert wird, dass die Beschleunigungsleistung für getriebeinterne Drehmassen sich wenig ändert oder die Abtriebsleistung sich gleichmäßig ändert.

31. Verfahren zum Steuern der gegenseitigen Anpressdrucke der Kegelscheiben von Kegelscheibenpaaren eines Variators, wobei jedem Kegelscheibenpaar eine mit einem von dem vom Variator übertragenen Drehmoment abhängigen Anpressdruck beaufschlagte Anpresseinheit und eine mit einem von der erwünschten Übersetzungsänderung abhängigen Verstelldruck beaufschlagte Verstelleinheit zugeordnet sind, welches Verfahren folgende Schritte enthält:

- Bestimmen der an den Scheibenpaaren erforderlichen Andruckkräfte,

- Bestimmen der größeren der Andruckkräfte F_max,

- Errechnen des Anpressdruckes p_m und des Verstelldruckes p_v derart, dass beide Drucke zum Erreichen der Andruckkraft F_max etwa gleich groß sind,

- Ansteuern der Anpresseinheit und der Verstelleinheit des mit der größeren Andruckkraft beaufschlagten Scheibenpaars mit dem ermittelten Druck p_m,

- Bestimmen des Verstelldruckes p_v der Verstelleinheit des anderen Scheibenpaars derart, dass bei Beaufschlagung von dessen Anpresseinheit mit dem Druck p_m und Beaufschlagung von dessen Verstelleinheit mit dem Verstelldruck p_v die erforderliche Andruckkraft erreicht wird und

- Ansteuern der Einheiten des anderen Scheibenpaars mit den Drucken p_m und p_v.

32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei der errechnete Anspressdruck p_m erhöht und der Verstelldruck des mit der höheren Andruckkraft F_max beaufschlagten Scheibenpaars entsprechend vermindert wird, bis entweder der erhöhte Anpressdruck einen vorgegebenen Minimaldruck erreicht oder der aus dem erhöhten Anpressdruck errechnete Verstelldruck des anderen Scheibenpaars den vorgegebenen Minimaldruck erreicht.

33. Leistungsverzweigtes automatisches Getriebe für ein Fahrzeug, enthaltend eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, einen Variator mit kontinuierlich verstellbarer Übersetzung, ein Rädergetriebe, eine Abtriebswelle und wenigstens zwei Steuerkupplungen, mittels derer der Variator und das Rädergetriebe derart miteinander verbindbar sind, dass beim Durchfahren des gesamten Übersetzungsbereiches des leistungsverzweigten Getriebes innerhalb eines ersten Übersetzungsbereiches der Verstellbereich des Variators in einer Richtung und innerhalb eines zweiten Übersetzungsbereiches in entgegengesetzter Richtung durchfahren wird, und weiter enthaltend Sensoren zum Erfassen von Betriebsparametern des Antriebsstrangs des Fahrzeugs und eine Einrichtung zur Steuerung bzw. Regelung des Betriebs von Aktoren des Getriebes, welche Einrichtung die Übersetzung des Getriebes abhängig wenigstens von der Betätigung eines Fahrpedals und der Fahrzeuggeschwindigkeit regelt, wobei die Regelung nach einem der Ansprüche 1 bis 32 erfolgt.

34. Getriebe nach Anspruch 33, wobei Drehzahlsensoren zum Erfassen der Drehzahl der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Variators vorgesehen sind.

35. Getriebe nach Anspruch 33 oder 34, wobei die Eingangswelle des Variators über eine erste Steuerkupplung mit einem ersten Zahnrad kuppelbar ist, das über ein Zwischenzahnrad mit einem zweiten Zahnrad in Dreheingriff ist und eine Ausgangswelle des Variators drehfest mit dem Sonnenrad eines Planetengetriebes verbunden und über eine zweite Steuerkupplung mit dem zweiten Zahnrad kuppelbar ist, welches zweite Zahnrad drehfest mit dem Planetenradträger des Planetengetriebes verbunden ist.

36. Getriebe nach einem der Ansprüche 33 bis 35, der Variator und dessen Ansteuerelemente derart ausgelegt sind, dass an beiden Scheibensätzen gleich große maximale Anpresskräfte erzielbar sind.

37. Leistungsverzweigtes automatischen Getriebe nach Anspruch 33, enthaltend eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, die über eine Anfahrkupplung mit der Eingangswelle eines Variators kuppelbar ist, dessen Ausgangswelle mit einem Eingangssonnenrad eines Planetengetriebes kämmt, welches Eingangssonnenrad über die Planetenräder eines ersten Planetenträgers mit einem ersten Hohlrad kämmt, das einen zweiten Planetenträger bildet, dessen Planetenräder mit einem zweiten Sonnenrad und einem zweiten Hohlrad kämmen, wobei das erste Hohlrad mit einer Abtriebswelle drehfest verbunden ist, das zweite Sonnenrad über eine erste Steuerkupplung festsetzbar ist und die Antriebswelle über eine zweite Steuerkupplung mit dem ersten Planetenträger kuppelbar ist, der drehfest mit dem zweiten Hohlrad verbunden ist.

38. Leistungsverzweigtes automatischen Getriebe nach Anspruch 33, enthaltend eine von einem Motor antreibbare Antriebswelle, die mit der Eingangswelle eines Variators kämmt, dessen Ausgangswelle mit einem Eingangssonnenrad eines Planetengetriebes kämmt, welches Eingangssonnenrad über die Planetenräder eines ersten Planetenträgers mit einem ersten Hohlrad kämmt, das einen zweiten Planetenträger bildet, dessen Planetenräder mit einem zweiten Sonnenrad und einem zweiten Hohlrad kämmen, wobei das erste Hohlrad mit einer Abtriebswelle drehfest verbunden ist, das zweite Sonnenrad über eine erste Steuerkupplung festsetzbar ist, die Antriebswelle über eine zweite Steuerkupplung mit dem ersten Planetenträger kuppelbar ist, der drehfest mit dem zweiten Hohlrad verbunden ist und eine weitere Kupplung vorgesehen ist, mit der der erste Planetenträger festsetzbar ist, welche weitere Kupplung zusammen mit der ersten Steuerkupplung als Anfahrkupplung eingesetzt wird.

39. Leistungsverzweigtes CVT-Getriebe nach Anspruch 33, bei dem der Variator eingangsseitig über eine zweite Steuerkupplung mit einem zweiten Planetengetriebe verbunden ist, dessen Betrieb mittels einer ersten Steuerkupplung veränderbar ist, der Variator ausgangsseitig mit einem ersten Planetengetriebe und dem mit der zweiten Steuerkupplung verbundenen Eingang des zweiten Planetengetriebes verbunden ist, und Ausgänge der beiden Planetengetriebe gemeinsam mit einer Ausgangswelle des Getriebes verbunden sind, wobei die Übersetzungen der Planetengetriebe derart gewählt sind, dass der Trägheitsfaktor für das motorferne Kegelscheibenpaar minimal ist.

40. Leistungsverzweigtes CVT-Getriebe nach Anspruch 33, bei dem der Variator eingangsseitig über eine zweite Steuerkupplung mit einem zweiten Planetengetriebe verbunden ist, dessen Betrieb mittels einer ersten Steuerkupplung veränderbar ist, der Variator ausgangsseitig mit einem ersten Planetengetriebe und dem mit der zweiten Steuerkupplung verbundenen Eingang des zweiten Planetengetriebes verbunden ist, und Ausgänge der beiden Planetengetriebe gemeinsam mit einer Ausgangswelle des Getriebes verbunden sind, wobei die Übersetzung i₂ des zweiten Planetengetriebes größer ist als die Übersetzung i₁ des ersten Planetengetriebes.

41. Getriebe nach Anspruch 40, wobei i₁ etwa -1,5 und i₂ etwa -2,5 beträgt.

42. Leistungsverzweigtes CVT-Getriebe nach Anspruch 33, bei dem der Variator eingangsseitig über eine zweite Steuerkupplung mit einem zweiten Planetengetriebe verbunden ist, dessen Betrieb mittels einer ersten Steuerkupplung veränderbar ist, der Variator ausgangsseitig mit einem ersten Planetengetriebe und dem mit der zweiten Steuerkupplung verbundenen Eingang des zweiten Planetengetriebes verbunden ist, und Ausgänge der beiden Planetengetriebe gemeinsam mit einer Ausgangswelle des Getriebes verbunden sind, wobei zur Anpassung des Übersetzungsbereiches des Variators Vor- und/oder Nachgelege vorgesehen sind.

43. Kaskadenventil, insbesondere zur Verwendung in einem leistungsverzweigten Getriebe mit einem hydraulisch betätigten Variator nach Anspruch 33, enthaltend ein in einem im Querschnitt abgestuften zylindrischen Gehäuse verschiebbares Ventilglied mit einer Stirnfläche, die an eine mit Vorsteuerdruck beaufschlagte Kammer angrenzt, einen ersten zwischen zwei Bunden des Ventilgliedes und dem Gehäuse ausgebildeten ersten Ringraum, dessen dem Vorsteuerdruck zugewandte Ringfläche einen größeren Durchmesser hat als seine vom Vorsteuerdruck abgewandte Ringfläche, und einen zweiten, zwischen zwei Bunden des Ventilgliedes und dem Gehäuse ausgebildeten Ringraum, wobei in einer Druckbegrenzerstellung des Ventilgliedes der erste Ringraum an einen ersten mit einer Hydraulikpumpe verbindbaren Zulauf und einen mit einem Verbraucher verbindbaren ersten Ablauf angeschlossen ist und der zweite Ringraum mit einem mit der Hydraulikpumpe verbindbaren zweiten Zulauf verbunden ist und ein zweiter, zwischen den beiden Zuläufen von dem Gehäuse abgehender Ablauf von einer durch einen zwischen den beiden Ringräumen ausgebildeten Bund des Ventilglieds gebildeten Steuerkante vom zweiten Ringraum abgetrennt ist und in einer Druckminderstellung des Ventilgliedes ein von dem Gehäuse abgehender Rücklauf von einer durch einen vordrucksteuerseitigen Bund des Ventilgliedes gebildeten Steuerkante und der erste Zulauf durch eine von dem zwischen den beiden Ringräumen ausgebildeten Bund des Ventilgliedes gebildete Steuerkante vom ersten Ringraum getrennt ist und der zweite Ringraum mit dem zweiten Zulauf und dem zweiten Ablauf verbunden ist.

44. Hydraulische Steuerschaltung zur Steuerung eines Variators mit zwei Kegelscheibenpaaren, wobei der Stellscheibe jedes Kegelscheibenpaares je eine Anpresseinheit und eine Verstelleinheit zugeordnet ist, enthaltend eine Hydraulikpumpe, die mit den Zuläufen eines ersten Kaskadenventils nach Anspruch 43 verbunden ist, dessen erster Ablauf mit den Anpresseinheiten des Variators verbunden ist und dessen zweiter Ablauf mit den Zuläufen eines zweiten Kaskadenventils nach Anspruch 43 verbunden ist, dessen erster Ablauf mit einer der Verstelleinheiten des Variators verbunden ist und dessen zweiter Ablauf mit den Zuläufen eines dritten Kaskadenventils nach Anspruch 43 verbunden ist, dessen erster Ablauf mit der anderen Verstelleinheit des Variators verbunden ist und dessen Ablauf mit wenigstens einer weiteren, mit durchlaufendem Hydraulikmittel beschickten Einheit des Variators verbunden ist.