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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Einheit zum Betätigen eines
stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Aus
der
DE 198 34 750
A1 ist ein in eine entsprechende Vorrichtung implementierbares
Verfahren zum Betätigen
eines stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes in einem Normalmodus und
in einem Beschleunigungsmodus bekannt. Es wird vorgeschlagen, dass
im Beschleunigungsmodus ein Antriebsdrehzahlverlauf geschwindigkeitsabhängig und
unabhängig
von Kennlinienfeldern anderer Betriebsmodi vorgegeben wird. Eine
Antriebsdrehzahl wird im Beschleunigungsmodus höher gewählt als im Normalmodus, so
dass sich ein positiver Differenzwert zwischen den jeweiligen Antriebsdrehzahlen
ergibt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung
bereitzustellen, die einem Fahrer eine flexibel an die Umstände anpassbare
akustische Rückmeldung über einen
von ihm eingeleiteten Beschleunigungsvorgang geben kann.
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Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Einheit, die
zum Betätigen
eines stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes in wenigstens einem Normalmodus
und in einem Beschleunigungsmodus mit einer im Vergleich zum Normalmodus
höheren
Antriebsdrehzahl vorgesehen ist.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Einheit zur Anpassung eines Differenzwerts,
um den die Antriebsdrehzahl im Beschleunigungsmodus im Vergleich
zum Normalmodus höher
ist, abhängig
von einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Dadurch
kann erreicht werden, dass ein Fahrer eines das stufenlose Kraftfahrzeuggetriebe
umfassenden Kraftfahrzeugs eine flexibel an die Umstände angepasste
akustische Rückmeldung über den
Erfolg eines vom Fahrer eingeleiteten Beschleunigungsvorgangs erhält, wodurch
eine Akzeptanz des stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes, insbesondere bei
Fahrern, die an gestufte Kraftfahrzeuggetriebe gewöhnt sind,
erhöht
werden kann. Es kann erreicht werden, dass die akustisch wahrnehmbare
Antriebsdrehzahl im Beschleunigungsmodus ein von einer tatsächlich erfolgten
Beschleunigung bestimmten Wert annimmt und dass die Beschleunigung
durch eine Differenz der Antriebsdrehzahl zur Antriebsdrehzahl im
Normalmodus wahrnehmbar ist. Durch eine Beaufschlagung der von der
Einheit anzusteuernden Antriebsdrehzahl mit dem Differenzwert kann
die Antriebsdrehzahl jederzeit vorteilhaft flexibel bestimmbar sein,
und zwar angepasst an die Umstände,
wie z. B. an eine Steigung, ein Gewicht oder an eine Nervosität des Fahrers.
Eine Speicherung von vorbestimmten Antriebsdrehzahlen im Beschleunigungsmodus
bzw. eines speziell auf den Beschleunigungsmodus abgestimmten Kennlinienfelds
oder Variogramms kann vorteilhaft entfallen.
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Die
Einheit kann sowohl als Steuer- und/oder auch als Regeleinheit vorgesehen
sein. Unter vorgesehen soll in diesem Zusammenhang auch ausgelegt und
ausgestattet verstanden werden.
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Eine
besonders große Ähnlichkeit
der akustischen Rückmeldung
mit derjenigen eines konventionellen Stufengetriebes kann erreicht
werden, wenn die Einheit zur Veränderung
des Differenzwerts in einer von der Beschleunigung abhängigen Rate
vorgesehen ist. Dabei kann die Rate direkt proportional zur Beschleunigung
sein oder auch eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende
Abhängigkeit aufweisen,
wobei eine dem Fahrer als besonders natürlich erscheinende akustische
Rückmeldung
ermöglicht
werden kann, wenn die Abhängigkeit
bezüglich
des Nullpunkts der Beschleunigung antisymmetrisch ist. Neben der
Beschleunigung können auch
weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Kenngrößen, wie
zum Beispiel ein Fahrpedalwinkel oder eine Geschwindigkeit des das
Kraftfahrzeuggetriebe umfassenden Kraftfahrzeugs in die Bestimmung
der Differenzwerts eingehen. Die Beschleunigung kann berechnet oder
sensiert sein.
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Ist
die Einheit zum Auslösen
eines Umschaltvorgangs vom Normalmodus in den Beschleunigungsmodus
abhängig
von einer Änderungsgeschwindigkeit
eines Fahrpedalwinkels vorgesehen, kann vorteilhaft erreicht werden,
dass ein Wunsch des Fahrers, in den Beschleunigungsmodus zu schalten,
von der Einheit schnell und sicher erkannt wird, und zwar insbesondere
auch unabhängig
von einem Wert des Fahrpedalwinkels unmittelbar vor einem Beginn
des Beschleunigungsvorgangs.
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Ist
die Einheit zum Auslösen
eines Umschaltvorgangs vom Beschleunigungsmodus in den Normalmodus
abhängig
von einem Schaltsignal eines Kraftfahrzeugführers vorgesehen, kann vorteilhaft
erreicht werden, dass einem Wunsch des Fahrers zum Abbruch des Beschleunigungsmodus
schnell und unkompliziert nachgekommen werden kann. Dabei kann der
Beschleunigungsmodus durch das Schaltsignal sowohl vollständig gesperrt
sein oder nur bis zu einem Zeitpunkt, in dem Einschaltkriterien
erfüllt sind,
deaktiviert sein.
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Ist
die Einheit zum Auslösen
eines Umschaltvorgangs vom Normalmodus in den Beschleunigungsmodus
abhängig
von einer Reaktion eines die Einheit umfassenden Kraftfahrzeugs
auf eine aktuelle Änderung
eines Fahrpedalwinkels vorgesehen, kann vorteilhaft erreicht werden,
dass ein Umschalten in den Beschleunigungsmodus bzw. eine unnatürliche erscheinende
akustische Rückmeldung
ohne eine Reaktion des Kraftfahrzeugs unterbleibt.
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Ist
die Einheit zum Zurücksetzen
des Differenzwerts auf einen Ausgangswert während eines Umschaltvorgangs
vom Beschleunigungsmodus in den Normalmodus vorgesehen, kann vorteilhaft
erreicht werden, dass die Einheit unmittelbar mit dem Ausschalten
bereit zu einem neuen Einschalten des Beschleunigungsmodus ist.
Zudem kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Betätigung des
stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes im Normalmodus der Betätigung des
stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes im Beschleunigungsmodus bei einem
auf Null fixierten Differenzwert entspricht, wodurch die Betätigungslogik und
eine Schaltung für
beide Betriebsmodi in wesentlichen Teilen identisch sein können.
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Ist
die Einheit zum Zurücksetzen
des Differenzwerts auf einen Ausgangswert beim Überschreiten eines Schwellenwerts
vorgesehen, kann vorteilhaft vermieden werden, dass die Abtriebsdrehzahl oder
der Differenzwert während
eines Beschleunigungsvorgangs über
einen Wert hinaus wächst,
der eine einsetzende Materialgefährdung
und/oder eine mögliche
einsetzende unangenehme Stärke
der akustischen Rückmeldung
an den Fahrer bezeichnet. Der Schwellenwert kann bezüglich der
Antriebsdrehzahl des Differenzwerts, einer Kombination von beiden
oder einer anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Kenngröße formuliert
werden. Zudem kann vorteilhaft erreicht werden, dass die akustische
Rückmeldung
derjenigen eines gestuften automatischen Kraftfahrzeuggetriebes
besonders ähnelt.
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Ist
die Einheit zum Zurücksetzen
des Differenzwerts auf einen Ausgangswert durch ein Fahrersignal
vorgesehen, kann vorteilhaft erreicht werden, dass eine Lautstärke der
akustischen Rückmeldung auf
Fahrerwunsch reduzierbar ist. Zudem kann durch die Möglichkeit
eines manuellen Herunterschaltens ein sportliches Fahrgefühl vermittelt
werden.
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Ist
die Einheit zum Beschränken
der Antriebsdrehzahl abhängig
von einer Geschwindigkeit vorgesehen, kann vorteilhaft erreicht
werden, dass ein von der Einheit am stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebe
einzustellendes Übersetzungsverhältnis in
einem Bereich von zulässigen Übersetzungsverhältnissen
enthalten ist.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eine Kraftfahrzeugs mit einer Einheit zum
Betätigen
eines stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes und mit einem stufenlosen
Kraftfahrzeuggetriebe,
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2 ein
Diagramm zum Ablauf einer Manövererkennung
und einer Berechnung eines Differenzwerts der Einheit aus 1,
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3 ein
Diagramm zu einer Fahrerwunschabfrage der Manövererkennung aus 2,
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4 ein
Diagramm zu einem Ablauf der Berechnung des Differenzwerts aus 2 und
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5 einen
zeitlichen Verlauf einer Antriebsdrehzahl und eines Fahrpedalwinkels
während
eines Beschleunigungsvorgangs.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 12 mit
einem stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebe 11 und einer in
das Kraftfahrzeuggetriebe 11 integrierten Einheit 10,
die zum Betätigen des
Kraftfahrzeuggetriebe 11 vorgesehen ist. Die Einheit 10 ist über eine
Kommunikationsschnittstelle 16 an einen CAN-Bus 17 angeschlossen.
Neben der Einheit 10 sind weitere, nicht dargestellte Steuer-
und Regeleinheiten sowie Sensoreinheiten an den CAN-Bus 17 angeschlossen,
so dass die Einheit 10 über
die Kommunikationsschnittstelle 16 auf alle im Kraftfahrzeug 12 erfassten
Kenngrößen zugreifen kann.
Exemplarisch ist ein Fahrpedal 18 mit einem Sensor für einen
Fahrpedalwinkel α und
einem Kickdownschalter 19 dargestellt. Über den Kickdownschalter 19 kann
ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 12 ein Signal KD auslösen, welches
eine maximale Beschleunigung a anfordert. Zudem ist die Einheit 10 durch
die Kommunikationsschnittstelle 16 zum Erfassen einer Geschwindigkeit
v des Kraftfahrzeugs 12 und einer aus der Geschwindigkeit
v berechneten Beschleunigung a ausgelegt. Die Einheit 10 ist
zur Betätigung
des stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes 11 abhängig von
diesen und weiteren Kenngrößen vorgesehen.
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In
einem zyklischen Ablauf einer Manövererkennung (2) überprüft die Einheit 10 während eines
Betriebs des Kraftfahrzeugs 12, ob ein Beschleunigungsmanöver vorliegt.
In einer Fahrerwunschabfrage 20 wird dabei abgefragt, ob
ein Fahrer, insbesondere durch eine charakteristische Bewegung des Fahrpedals 18,
seinen Wunsch zu beschleunigen zu erkennen gibt. In einer Fahrzeugzustandsabfrage 21 (3)
wird abgefragt, ob von Seiten des Kraftfahrzeugs 12 die
notwendigen Bedingungen zur Betätigung
des Kraftfahrzeugs 12 in einem Beschleunigungsmodus B vorliegen.
Wird entweder durch ein Kriterium der Fahrerwunschabfrage 20 oder
der Fahrzeugzustandsabfrage 21 eine Betätigung des Kraftfahrzeuggetriebes 11 im
Beschleunigungsmodus B verhindert, wird das Kraftfahrzeuggetriebe 11 in
einem Normalmodus N betätigt
und die Manövererkennung
beginnt nach einem Durchlaufen eines Verzögerungsglieds von Neuem.
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Im
Normalmodus N liest die Einheit 10 eine Soll-Antriebsdrehzahl ωA' abhängig vom
Fahrpedalwinkel α und
einer Geschwindigkeit v aus einer in einer Speichereinheit der Einheit 10 gespeicherten, zweidimensionalen
Liste aus, die auch als Kennlinienfeld oder Variogramm bezeichnet
wird. Anschließend
steuert die Einheit 10 abhängig von einer Geschwindigkeit
v eine Übersetzung
am stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebe 11 an, bei der die
Antriebsdrehzahl ωA den Wert der Soll-Antriebsdrehzahl ωA' annimmt.
Die Soll-Antriebsdrehzahl ωA' wird
zudem über
die Kommunikationsschnittstelle 16 für eine Steuereinheit eines
Motors des Kraftfahrzeugs 12 verfügbar gemacht.
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Sind
alle Kriterien der Fahrerwunschabfrage 20 und der Fahrzeugzustandsabfrage 21 erfüllt, wird das
Kraftfahrzeuggetriebe 11 im Beschleunigungsmodus B betätigt. Es
wird dann in einem Berechnungsschritt 22 (4)
ein Differenzwert δωA berechnet und die Soll-Antriebsdrehzahl ωA' wird,
wie im Normalmodus N, aus der zweidimensionalen Liste ausgelesen.
Anschließend
steuert die Einheit 10 abhängig von der Geschwindigkeit
v eine Übersetzung am
stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebe 11 an, bei der die Antriebsdrehzahl ωA den Wert ωA = ωA' + δωA annimmt. Der angesteuerte Wert der
Antriebsdrehzahl ωA wird wie auch im Normalmodus N über die Kommunikationsschnittstelle 16 für den Motor
verfügbar
gemacht. Schaltet die Einheit 10 vom Beschleunigungsmodus
B in den Normalmodus N, wird der Differenzwert δωA auf
den Ausgangswert 0 zurückgesetzt.
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In 3 ist
die Fahrerwunschabfrage 20 detailliert dargestellt. Die überprüften Kriterien
lassen sich in vier Kriterienblöcke 24–27 unterteilen,
die alle eine positive Antwort erzeugen müssen und die in einer Instanz 23 überprüft werden.
Nur wenn alle Kriterienblöcke 24–27 erfüllt sind,
kann die Einheit 10 das Kraftfahrzeuggetriebe 11 im
Beschleunigungsmodus B betreiben.
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Im
ersten Kriterienblock 24 wird eine Fahrpedalbewegung des
Fahrers analysiert. Zum Einschalten des Beschleunigungsmodus B muss
entweder der Fahrpedalwinkel α einen
in der Speichereinheit der Einheit 10 gespeicherten Schwellenwert 33 überschreiten
oder eine Änderungsgeschwindigkeit
des Fahrpedalwinkels α muss
einen zweiten gespeicherten Schwellenwert 32 überschreiten.
Zusätzlich
darf der Beschleunigungsmodus B noch nicht eingeschaltet sein.
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Im
zweiten Kriterienblock 25 liest die Einheit 10 über die
Kommunikationsschnittstelle 16 aus dem CAN-Bus 17 einen Zustand
des Kickdownschalters 19 und aus der Speichereinheit ein
Kontrollbit für
ein Kickdown-Programm aus. Der Kickdownschalter 19 erzeugt
bei vollständig
eingerücktem
Fahrpedal 18 das Signal KD im CAN-Bus 17. Das
Kontrollbit nimmt den Wert 1 an, wenn ein spezielles Programm zum Betätigen des
Kraftfahrzeuggetriebes 11 in einem Kickdown-Betriebsmodus vorliegt
und nimmt den Wert 0 an, wenn dies nicht der Fall ist. Empfängt die Einheit 10 das
Signal KD und nimmt das Kontrollbit den Wert 1 an, wird das Kraftfahrzeuggetriebe 11 im Kickdown-Betriebsmodus
betätigt.
Empfängt
die Einheit 10 das Signal KD und nimmt das Kontrollbit
den Wert 0 an, kann das Kraftfahrzeuggetriebe 11 im Beschleunigungsmodus
B betätigt
werden. Gleiches gilt für
die Fälle,
in denen die Einheit 10 das Signal KD nicht empfängt.
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Im
dritten Kriterienblock 26 wird geprüft, ob von der Fahrpedalbewegung
verschiedene Kriterien vorliegen, die mit einer Betätigung des
Kraftfahrzeuggetriebes 11 im Beschleunigungsmodus B kollidieren.
Insbesondere wird überprüft, ob der
Fahrer eine Geschwindigkeitsregelfunktion eingeschaltet hat, durch
ein seitliches Antippen eines Schalthebels den Beschleunigungsmodus
B deaktiviert hat oder einen Modus, der eine manuelle Betätigung des
Kraftfahrzeuggetriebes 11 ermöglicht, eingeschaltet hat.
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Der
vierte Kriterienblock 27 besteht aus einem Auslesen einer
standardmäßig wahren
Booleschen Variablen vom CAN-Bus 17. Die Variable kann von
anderen Steuer- und/oder Regeleinheiten verändert werden und ermöglicht so
ein externes Deaktivieren bzw. Sperren des Beschleunigungsmodus
B.
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4 zeigt
nähere
Details zum Berechnungsschritt 22. In einer Überprüfungsinstanz 28 wird
kontrolliert, ob alle Voraussetzungen zum Betätigen des Kraftfahrzeuggetriebes 11 im
Beschleunigungsmodus B erfüllt
sind. Es wird unter anderem überprüft, ob eine
in einem vorherigen Zeitschritt angesteuerte Soll-Antriebsdrehzahl ωA' zumindest
im Wesentlichen erreicht ist, ob die Antriebsdrehzahl ωA sich in einem einstellbaren zulässigen Bereich
bewegt und ob eine von der Beschleunigung a dargestellte Reaktion
des Kraftfahrzeugs 12 auf eine aktuelle Änderung
des Fahrpedalwinkels α stattgefunden hat.
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Gibt
die Überprüfungsinstanz 28 einen
Integrationsschritt 29 frei, weil der Beschleunigungsmodus
B vorliegt, wird zum aktuellen Differenzwert δωA ein
zu einer aus dem CAN-Bus 17 ausgelesenen Beschleunigung
a proportionales Inkrement γa
addiert, und der Differenzwert δωA wird dadurch abhängig von der Beschleunigung
a des Kraftfahrzeugs 12 angepasst. Die Beschleunigung a
wird über
eine Filterfunktion aus einem Beschleunigungsrohsignal gewonnen.
Auch andere, von der Beschleunigung a abhängige Inkremente sind denkbar.
Anschließend
wird in einem Schwellentest 30 überprüft, ob die angesteuerte Antriebsdrehzahl ωA einen Schwellenwert 14 überschritten
hat. Ist dies der Fall, wird der Differenzwert δωA auf
0 gesetzt. In einem weiteren Abfrageschritt 31 wird überprüft, ob der
Fahrer über
einen nicht dargestellten Lenkradschalter manuell ein Fahrersignal 13 zur
Reduktion der Antriebsdrehzahl ωA gegeben hat. Ist dies der Fall, wird der
Differenzwert δωA ebenfalls auf den Ausgangswert 0 zurückgesetzt.
Liegt der Normalmodus N vor, wird der Integrationsschritt 29,
der Schwellentest 30 und der. Abfrageschritt 31 umgangen.
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In
einem Beschränkungsschritt 15 liest
die Einheit 10 schließlich
die Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs 12 aus dem CAN-Bus 17 aus
und beschränkt
die angesteuerte Antriebsdrehzahl ωA derart,
dass die Übersetzung
am Kraftfahrzeuggetriebe 11, die der angesteuerten Antriebsdrehzahl ωA bei der Geschwindigkeit v entspricht, in
einem Bereich zulässiger Übersetzungen
liegt.
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5 zeigt
den zeitlichen Verlauf des Fahrpedalwinkels α und der Antriebsdrehzahl ωA während eines
Beschleunigungsvorgangs. In einem ersten Zeitpunkt t1 beginnt
der Fahrer mit einem schnellen Änderungsvorgang
des Fahrpedalwinkels α.
In einem zweiten Zeitpunkt t2 übersteigt
die Änderungsgeschwindigkeit
des Fahrpedalwinkels α einen Schwellenwert 32,
der durch eine Tangente mit einer entsprechenden Steigung in der 5 angedeutet ist,
und die Einheit 10 beginnt, das Kraftfahrzeuggetriebe 11 im
Beschleunigungsmodus B zu betätigen und
im Integrationsschritt 29 schrittweise den Differenzwert δωA zu erhöhen.
In einem Zeitpunkt t3 überschreitet der Fahrpedalwinkel α den Schwellenwert 33.
In einem Zeitpunkt t4 erreicht die Antriebsdrehzahl ωA den Schwellenwert 14, im Schwellentest 30 wird
der Differenzwert δωA auf den Ausgangswert 0 zurückgesetzt
und wird in der Folge von Neuem schrittweise im Integrationsschritt 29 erhöht. In einem Zeitpunkt
t5 löst
der Fahrer ein Fahrersignal 13 aus und der Differenzwert δωA wird erneut auf den Ausgangswert 0 zurückgesetzt.
In einem Zeitpunkt t6 fällt der Fahrpedalwinkel α unter den
Schwellenwert 33 und die Einheit 10 betätigt das
stufenlose Kraftfahrzeuggetriebe 11 im Normalmodus N.
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- 10
- Einheit
- 11
- Kraftfahrzeuggetriebe
- 12
- Kraftfahrzeug
- 13
- Fahrersignal
- 14
- Schwellenwert
- 15
- Beschränkungsschritt
- 16
- Kommunikationsschnittstelle
- 17
- CAN-Bus
- 18
- Fahrpedal
- 19
- Kickdownschalter
- 20
- Fahrerwunschabfrage
- 21
- Fahrzeugzustandsabfrage
- 22
- Berechnungsschritt
- 23
- Instanz
- 24
- Kriterienblock
- 25
- Kriterienblock
- 26
- Kriterienblock
- 27
- Kriterienblock
- 28
- Überprüfungsinstanz
- 29
- Integrationsschritt
- 30
- Schwellentest
- 31
- Abfrageschritt
- 32
- Schwellenwert
- 33
- Schwellenwert
- a
- Beschleunigung
- v
- Geschwindigkeit
- B
- Beschleunigungsmodus
- N
- Normalmodus
- KD
- Signal
- δωA
- Differenzwert
- ωA
- Antriebsdrehzahl
- α
- Fahrpedalwinkel
- γa
- Inkrememt
- t
- Zeit