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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung eines Motors und eines
Getriebes eines Kraftfahrzeugs vor und beim Start, wobei das betreffende Getriebe
vom stufenlos veränderbaren
Typ ist und einen verzahnten Leerlauf („geared neutral") vorsieht.
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Wenn
sich ein Kraftfahrzeug mit einem automatischen Schaltgetriebe in
der Ruhestellung befindet, hält
der Fahrer normalerweise das Bremspedal gedrückt. Zum Auslösen des
Starts (das heißt
eine Bewegung aus der Ruhestellung) lässt der Fahrer das Bremspedal
los und tritt auf das Gaspedal. Bevor der Motor die Geschwindigkeit
und das Ausgangsdrehmoment erreichen kann, die erforderlich sind, um
dem Erfordernis des Fahrers, welches durch das Gaspedal angezeigt
wird, zu genügen,
muss der Druck im Ansaugkrümmer
des Motors sowie die Motorgeschwindigkeit normalerweise von der
Leerlaufgeschwindigkeit aus erhöht
werden. Vor Abgabe des Drehmoments an die angetriebenen Räder ist
eine Verzögerung
festzustellen.
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Bei
einem Fahrzeug, das ein herkömmliches automatisches
Schaltgetriebe mit einem über
einen Drehmomentwandler gekoppelten, stufenweise übersetzten
Getriebe hat, ist es möglich,
einen schnelleren Start durch gleichzeitiges Niederdrücken sowohl des
Brems- als auch Gaspedals im stationären Zustand des Fahrzeuges
zu erzielen. In diesem Zustand erhöht sich die Motorgeschwindigkeit
bis zur Blockiergeschwindigkeit des Drehmomentwandlers. Das Drehmoment
der Räder
nimmt auf einen maximal erhältlichen
Wert zu. Die Bremsen halten das Fahrzeug so lange stationär, bis der
Fahrer diese löst und
den Start einleitet. Nach dem Start sind die Motorgeschwindigkeit
und das Drehmoment bereits erhöht
und die voranstehend erwähnten
Verzögerungen
werden so vermieden. Das sogenannte "Bremsen mit dem linken Fuß" wird normalerweise
als Missbrauchsbedingung angesehen, es gestattet allerdings einen
schnellen Start und verbessert die Beschleunigung des Fahrzeugs
aus der Ruhestellung. Dabei ist man auf den Drehmomentwandler angewiesen,
der dazu dient, sowohl den Motor von den Rädern in der Ruhestellung zu
entkoppeln als auch die Energie zu dissipieren, die vom Motor abgegeben wird.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen anderen Typ eines Kraftfahrzeugschaltgetriebes,
das eine Vorrichtung mit einem stufenlos veränderbaren Übersetzungsverhältnis ("Variator") besitzt sowie einen
verzahnten Leerlauf vorsieht, dieser stellt eine Bedingung dar,
in der das Schaltgetriebe eine unendlich niedrige Getriebeübersetzung vorsieht,
so dass der Motor selbst dann, wenn das Fahrzeug stationär ist, weiter
läuft und
mit den angetriebenen Rädern über das
Schaltgetriebe gekoppelt ist. Das Konzept des verzahnten Leerlaufs
ist in der Industrie wohl bekannt. Dies kann dadurch erzielt werden,
dass ein Planetenshunt vom Typ mit drei Eingangs/Ausgangswellen
verwendet wird, bei dem die Geschwindigkeit einer Welle proportional
zu einer Summe der Geschwindigkeiten der beiden anderen Wellen ist.
Eine Welle wird von dem Motor mit fester Getriebeübersetzung
angetrieben. Eine andere wird von dem Motor über den Variator mit stufenlos
veränderbarem
Verhältnis
angetrieben. Die drite Welle des Shunts ist mit den angetriebenen
Rädern
gekoppelt. Bei einem bestimmten Variatorverhältnis („verzahntes Leerlaufverhältnis"), das dem verzahnten
Leerlaufzustand entspricht, heben sich die beiden Antriebseingaben an
den Shunt auf, wodurch die dritte Welle stationär bleibt. In einem solchen
Schaltgetriebe wird die Leistung längs einer Schlaufe, die den
Variator und den Shunt enthält,
erneut geführt.
Es ist nicht notwendig, eine Kupplung oder einen Drehmomentwandler
vorzusehen, um den Motor von den Rädern vor dem Start zu entkoppeln.
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Variatoren
können
unterteilt werden in (1) übersetzungsverhältnisgesteuerte
Typen und (2) drehmomentgesteuerte Typen. Die vorliegende Erfindung
ist in Verbindung mit einem Schaltgetriebe vorgeschlagen worden,
das einen drehmomentgesteuerten Variator besitzt, und sie wird besonders
für diesen
Schaltgetriebetyp als geeignet angesehen, obgleich sie auf übersetzungsgesteuerte
Typen anwendbar ist.
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Ein übersetzungsgesteuerter
Variator empfängt
ein Steuersignal (von einem zugeordneten elektronischen Steuergerät), das
ein erforderliches Variatorantriebsverhältnis darstellt. Der Variator
reagiert darauf, indem er sein Antriebsverhältnis auf den erforderlichen
Wert einstellt. Die Einstellung beinhaltet normalerweise das Erfassen
der Position eines das Verhältnis
bestimmenden Elements des Variators (zum Beispiel der Abstand der
Kegelscheiben in einem Riemen/Kegelscheiben-Variator, oder die Position
der Rollkörper
in einem Variator vom torroidalen Laufflächen-Typ) und das Einstellen
der tatsächlichen
Position dieses Elements in eine erwünschte Position (bestimmt durch
das Steuersignal) unter Verwendung einer Rückkopplungsschlaufe. Auf diese
Weise entspricht in einem verhältnisgesteuerten Variator
das Verhältnis
direkt dem Steuersignal.
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Dies
ist nicht der Fall in einem drehmomentgesteuerten Variator. Stattdessen
ist ein drehmomentgesteuerter Variator derart aufgebaut und angeordnet,
dass auf seine Eingangs- und Ausgangselemente Drehmomente aufgebracht
wurden, die direkt dem Steuersignal entsprechen, und zwar bei vorgegebenem
Antriebsverhältnis
des Varia tors. Das Drehmoment entspricht hier der Steuervariablen
und nicht dem Antriebsverhältnis. Änderungen
der Geschwindigkeit des Variatoreingangs und -ausgangs und daher Änderungen
des Antriebsverhältnisses
des Variators resultieren aus dem Aufbringen dieser Drehmomente,
zusammen mit den von außen
aufgebrachten Drehmomenten (beispielsweise vom Motor und den Rädern), auf
die Massenträgheiten,
die mit dem Variatoreingang und -ausgang gekoppelt sind. Das Antriebsverhältnis des
Variators kann sich entsprechend ändern.
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Die
Drehmomentsteuerung ist bis heute im Prinzip auf Variatoren mit
toroidalen Laufflächen
vom Reibrollen-Typ angewendet worden, wie zum Beispiel in dem europäischen Patent
EP 444086 der Torotrak (Development)
Ltd. beschrieben wurde. Bei diesem Typ von Variator dienen die Rollkörper dazu, den
Antrieb zwischen koaxial befestigten Eingangs- und Ausgangsscheiben
zu übertragen.
Die Rollkörper
des Variators üben
jeweilige Drehmomente T
in und T
out auf
die Eingangs- und Ausgangsscheiben aus. Entsprechend erfahren die
Rollkörper
ein "Reaktionsdrehmoment" T
in und
T
out um die Scheibenachse. Dieses Drehmoment
ist entgegengesetzt zu einem gleich großen und gegensinnigen Drehmoment,
das auf die Rollkörper
um die Achse durch eine Gruppe von Aktuatoren aufgebracht wird.
Die Geometrie ist derart, dass die Bewegung der Rollkörper um
die Scheibenachse von einer "Präzession" der Rollkörper begleitet
wird – eine Änderung
der Winkel der Rollköperachsen
zur Scheibenachse bewirkt eine entsprechende Änderung des Antriebsverhältnisses des
Variators. Durch Steuern des Aktuatordrehmoments wird das Reaktionsdrehmoment
T
in + T
out direkt gesteuert.
Das Steuersignal bei dieser Art von Variator entspricht direkt dem
Reaktionsdrehmoment.
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Die
tatsächlichen
Drehmomente, die von dem Variator an seinem Eingang und seinem Ausgang
ausgeübt
werden, hängen
nicht nur von dem Steuersignal ab, sondern ebenso von dem vorherrschenden
Antriebsverhältnis,
da obgleich die Summe Tin + Tout genau
durch das Steuersignal bestimmt ist, ist das Verhältnis Tin/Tout gleich dem
reziproken Wert des Antriebsverhältnisses
des Variators und es kann sich so mit dem Antriebsverhältnis des
Variators ändern.
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Der
Variator kann auf diese Weise so verstanden werden, als dass er
ein Bauteil aufweist – den
bewegbaren Variatorrollkörper – dessen
Position dem vorherrschenden Antriebsverhältnis des Variators entspricht,
wobei dieses Bauteil einer Vorspannung ausgesetzt wird, die durch
das Steuersignal bestimmt wird und die durch an dem Variatoreingang/-ausgang
erzeugten Drehmomente ausgeglichen wird.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Leistungsvermögen eines
Kraftfahrzeugs mit einem stufenlos veränderbaren Schaltgetriebe vom
verzahnten Leerlauftyp beim Start zu verbessern.
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Entsprechend
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuergerät für einen
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einem Motor und
einem Schaltgetriebe mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis, das
einen verzahnten Leerlauf vorsieht, wobei das Steuergerät dazu dient,
Anforderungen nach einem Raddrehmoment und einer Motorgeschwindigkeit
in Abhängigkeit
von einer Fahrereingabe festzulegen, dadurch gekennzeichnet, dass
das Steuergerät
dafür ausgebildet
ist, auf die Eingabe des Fahrers, die indikativ für ein Erfordernisses
zur Erhöhung
der Motorgeschwindigkeit vor dem Start des Fahrzeugs ist, dadurch
zu reagieren, dass die Motorgeschwindigkeit erhöht wird, während eine Strategie zur Verringerung eines
Raddrehmoments implementiert wird, und dass das Raddrehmoment im
Anschluss an eine Eingabe des Fahrers, durch die der Start ausgelöst wird, danach
erhöht
wird.
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Das
Bremsen mit dem linken Fuß als
solches ist nicht die einzige Art einer Steuerungseingabe, die verwendet
werden kann. Eine Art handbetriebene Steuerung könnte stattdessen dem Fahrer
zur Verfügung
gestellt werden.
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Erfindungsgemäß ist es
nicht notwendig, große
Raddrehmomente zu erzeugen, um den Motor für den Start vorzubereiten.
Der Einsatz der Bremsen im Stillstand ist nicht für sämtliche
Ausführungsformen
erforderlich.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum
Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einem
Motor und einem stufenlos veränderbaren Schaltgetriebe,
das einen verzahnten Leerlauf vorsieht, wobei das Verfahren den
Schritt aufweist des Festlegens von Anforderungen nach einer Motorgeschwindigkeit
und einem Raddrehmoment in Abhängigkeit
einer Fahrereingabe, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet
ist, dass auf eine Fahrereingabe hin, die indikativ für ein Erfordernis
zur Erhöhung einer
Motorgeschwindigkeit vor dem Start des Fahrzeugs ist, die Motorgeschwindigkeit
erhöht
wird, während
eine Strategie zur Verringerung des Raddrehmoments implementiert
wird, und dass das Raddrehmoment im Anschluss an das Auslösen des Starts
des Fahrzeugs danach erhöht
wird.
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Spezielle
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, von denen:
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1 ein
sehr vereinfachtes Diagramm eines Schaltgetriebes mit stufenlos
veränderbarem Übersetzungsverhältnis ist,
das einen verzahnten Leerlauf vorsieht und gemäß der vorliegenden Erfindung
betreibbar ist;
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2 eine
vereinfachte Darstellung eines in dem Schaltgetriebe der 1 verwendeten
Variators ist;
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3 ein
Diagramm eines Systems zum Steuern des Schaltgetriebes ist;
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4a und 4b dreidimensionale
Schaubilder sind, die voreingestellte Strategien zum Steuern (a)
der Motorgeschwindigkeit bzw. (b) des Drehmoments an den angetriebenen
Rädern
darstellen; und
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5a und 5b dreidimensionale
Schaubilder sind, die modifizierte Strategien zum Steuern der Motorgeschwindigkeit
bzw. des Motordrehmoments in der Ruhestellung des Fahrzeuges darstellen.
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Die
vorliegende Erfindung ist in Verbindung mit einem Fahrzeugschaltgetriebe
entwickelt worden, das einen drehmomentgesteuerten Variator mit toroidaler
Lauffläche
vom Reibrollen-Typ verwendet. Die Erfindung wird als auf andere
Typen von Schaltgetrieben anwendbar angesehen. Gleichwohl wird der
betreffende Variator mit toroidaler Lauffläche nun kurz beschrieben, um
gewisse relevante Prinzipien darzustellen.
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2 stellt
einige der Hauptbauteile des Variators 10 dar, welcher
zu sehen ist mit koaxial befestigten Eingangs- und Ausgangsscheiben 12, 14,
die zusammen einen toroidalen Hohlraum 22 bestimmen, in
welchem ein Variatorrollkörper 20 enthalten ist.
Der Rollkörper
läuft auf
jeweiligen Flächen
der Eingangs- und Ausgangsscheiben, um den Antrieb von einer auf
die andere zu übertragen.
Der Rollkörper
ist auf eine Weise befestigt, die es gestattet, dass er sich längs einer
Umfangsrichtung um die Achse 24 der Scheiben 12, 14 bewegen
kann. Der Rollkörper kann
ebenso "präzessieren". Das bedeutet, dass
sich die Achse des Rollkörpers
drehen kann, wodurch die Neigung des Rollkörpers zur Scheibenachse verändert wird.
In dem dargestellten Beispiel ist der Rollkörper auf einem Verfahrschlitten 26 befestigt,
der über
einen Schaft 28 mit einem Kolben 30 eines Aktuators 32 gekoppelt
ist. Eine Linie vom Mittelpunkt des Kolbens 30 zum Mittelpunkt
des Rollkörpers 20 bildet
eine "Präzessions achse", um die sich die
gesamte Einheit drehen kann. Änderungen
der Neigung des Rollkörpers
führen
zu Änderungen
der Bahnradien, die von dem Rollkörper um die Eingangs- und Ausgangscheiben 12, 14 zurückgelegt
werden. Folglich wird eine Änderung
der Rollkörperneigung
von einer Änderung
des Variatorantriebsverhältnisses begleitet.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Präzessionsachse nicht genau in
einer Ebene senkrecht zu der Scheibenachse liegt, sondern zu dieser
Ebene einen Winkel bildet. Dieser Winkel, der in 2 mit CA
gekennzeichnet ist, wird hierin als der "Laufrollenwinkel" („castor
angle") bezeichnet.
Die Befestigung des Rollkörpers
gestattet eine Bewegung desselben, wobei der Mittelpunkt des Rollkörpers einer
kreisförmigen
Bahn folgt, deren Mittelpunkt auf der Scheibenachse liegt. Die Wirkung
der Scheiben 12, 14 auf die Rollkörper versucht
des Weiteren, die Rollkörper unter
einer solchen Neigung zu halten, so dass die Rollkörperachse
die Scheibenachse schneidet. Das Schneiden der Achsen kann trotz
der Bewegung des Rollkörpers
längs seiner
kreisförmigen
Bahn aufgrund des Laufrollenwinkels beibehalten werden. Dies führt dazu,
dass die Translationsbewegung des Rollkörpers um die Scheibenachse
von einer Präzession
des Rollkörpers
und so von einer Änderung
des Variatorantriebsverhältnisses
begleitet wird. Vernachlässigt
man den Schlupf zwischen dem Rollkörper und den Scheiben entspricht
die Position des Variatorrollkörpers
dem Variatorantriebsverhältnis
und so dem Geschwindigkeitsverhältnis
zwischen dem Motor und den angetriebenen Rädern.
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Der
Aktuator 32 erhält
entgegengesetzte hydraulische Fluiddrücke über die Leitungen 34, 36, und
die auf den Rollkörper
durch den Aktuator ausgeübte
Kraft entspricht dem Druckunterschied in den Leitungen. Dieser Druckunterschied
ist gleich dem hauptsächlichen
Steuersignal, das auf den Variator in diesem Beispiel angewendet
wird. Die Wirkung dieser Kraft besteht darin, den Rollkörper längs seiner kreisförmigen Bahn
um die Scheibenachse zu drängen.
Gleichermaßen
kann man sagen, dass der Aktuator ein Drehmoment um die Scheibenachse
auf den Rollkörper
ausübt.
Das Aktuatordrehmoment wird durch ein Drehmoment ausgeglichen, das
durch die Wechselwirkung des Rollkörpers mit den Scheiben erzeugt
wird. Der Rollkörper übt ein Drehmoment Tin auf die Eingangsscheibe 12 sowie
ein Drehmoment Tout auf die Ausgangsscheibe 14 aus.
Entsprechend üben
die Scheiben zusammen ein Drehmoment Tin +
Tout auf den Rollkörper um die Scheibenachse aus.
Der Betrag Tin + Tout (das
Reaktionsdrehmoment) ist stets gleich dem Aktuatordrehmoment und
ist so direkt proportional zu dem Steuersignal, das durch den voranstehend
erwähnten
Druckunterschied gebildet wird.
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Der
dargestellte Variator 10 ist natürlich der Klarheit wegen sehr
vereinfacht dargestellt. Zum Beispiel besitzt ein tatsächlicher
Variator zwei Paare von Eingangs-/Ausgangsscheiben,
die zwei toroidale Hohlräume
bestimmen, von denen jeder eine Gruppe von Rollkörpern enthält. Die Zeichnung zeigt im Querschnitt
eine Fläche 35 der
Ausgangsscheibe 14 mit teilweise toroidalen Ausschnitten,
die den zweiten Hohlraum bilden. Bei einer solchen Anordnung ist das
Reaktionsdrehmoment gleich der Summe der auf sämtliche Rollkörper des
Variators aufgebrachten Drehmomente. Die voranstehend beschriebene Funktionsweise
bleibt jedoch im Wesentlichen in einem tatsächlichen Schaltgetriebe unverändert.
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1 stellt
ein Schaltgetriebe dar, das einen verzahnten Leerlauf ("geared neutral") vorsieht. Der Motor
ist mit 500 bezeichnet und treibt den Variator 10 an,
welcher wiederum das Sonnenrad des Planetenshunts 520 antreibt.
Ebenso treibt der Motor den Planetenträger CAR des Shunts 520 über ein
Radgetriebe R mit festen Übersetzungsverhältnis an.
Ein ringförmiges
Zahnrad ANN des Shunts treibt die Fahrzeugräder 522 an. Wie voranstehend
erklärt, wird
der verzahnte Leerlauf bei einem bestimmten Variatorverhältnis ("verzahntes Leerlaufverhältnis") erzielt, bei dem
die Geschwindigkeiten des Sonnenrads und des Planetenträgers einander
ausgleichen und das ringförmige
Ausgangs- bzw. Abtriebsrad stationär bleibt.
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1 ist
sehr vereinfacht. Ein tatsächliches Schaltgetriebe
besitzt des Weiteren Radgetriebe zwischen Bauteilen des Schaltgetriebes
und ebenso Kupplungen für
den Einsatz in Hoch- und Niederbereichen, um den zur Verfügung stehenden
Bereich an Übersetzungsverhältnissen
zu vergrößern. Diese
Aspekte sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Prinzipien,
die für
einen herkömmlichen
Fahrzeugstart (im Niederbereich) relevant sind, sind anhand der
Zeichnungen verständlich.
Vor dem Start hat der Variator das verzahnte Leerlaufverhältnis, wobei
die Räder
des Fahrzeugs stationär
sind. Das Drehmoment an den angetriebenen Rädern ist proportional zu der
Steuerungseingabe des Variators – der Druckdifferenz zwischen
den Leitungen 34 und 36 – und kann so direkt gesteuert
werden. In einem stationären
Leerlaufzustand wird ein geringes Drehmoment auf die Räder aufgebracht,
um ein Kriechen vorzusehen. Falls der Fahrer die Bremse löst und das
Gaspedal betätigt,
um sich fort zu bewegen, nimmt das Steuersignal des Variators zu,
um das Raddrehmoment zu erhöhen,
und die Nachfrage nach Motordrehmoment wird erhöht, wodurch die notwendige Motorleistung
vorgesehen wird. Wie voranstehend beschrieben gibt es eine Verzögerung beim
Vorsehen dieser Motorleistung, die die vorliegende Erfindung beabsichtigt
zu verringern.
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Die
vorliegende Erfindung kann unter Verwendung einer beliebig geeigneten
Steuerarchitektur implementiert werden, ein Beispiel ist allerdings
in 3 vorgesehen, bei dem der Motor wiederum mit 500 bezeichnet
ist und ein stufenlos veränderbares Schaltgetriebe
vom drehmomentgesteuerten Typ 502 antreibt. Das Diagramm
zeigt schematisch den Variator 10 und den Planetenshunt 520.
Das Kästchen 508 stellt
das Fahrzeug einschließlich
der angetriebenen Räder
dar.
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Die
Steuerung von sowohl dem Motor als auch dem Schaltgetriebe wird
elektronisch ausgeführt
und kann vom Fahrer beeinflusst werden. Herkömmliche digitale Mikroprozessoren
sind für
diese Aufgabe bei gegenwärtigen
Ausführungsformen
programmiert. Die dargestellte Architektur weist eine elektronische "Power Train Control
Unit" (PCU) auf, die
Daten von einer Instrumentation, die dem Motor, dem Schaltgetriebe
zugeordnet ist, und ebenso von der Steuerung des Fahrers 509 (beispielsweise
gebildet durch das Gas- und Bremspedal eines herkömmlichen
Kraftfahrzeugs) erhält.
Die PCU sieht als Antwort Ausgaben vor, die das Verhalten von sowohl dem
Motor als auch dem Schaltgetriebe steuern. Die Motorsteuerung wird über ein
elektronisches Motordrehmomentsteuergerät 510 und ein Drosselventil 512 ausgeführt.
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Die
PCU stellt Grundanfragen nach Motorgeschwindigkeit und Drehmoment
an den angetriebenen Fahrzeugrädern
in Abhängigkeit
von der vorherrschenden Fahrzeuggeschwindigkeit sowie der Pedalposition
her. Der Motor und das Schaltgetriebe werden auf der Grundlage der
Grundanfrage gesteuert. Die Änderung
der Raddrehmomentanfrage (Trq Rad Dr) ist
in 4b und die Änderung
der Motorgeschwindigkeitsanfrage (Spd Eng Dr) in 4a dargestellt,
während
die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der mit SpdVeh gekennzeichneten
Achse und die Pedalposition auf der mit PosPedal gekennzeichneten Achse
dargestellt ist. Es ist zu sehen, dass nach diesem Schema bei geringer
Fahrzeuggeschwindigkeit ein großes
Raddrehmoment von dem Fahrer eingestellt werden kann, obgleich der
zur Verfügung
stehende Bereich an Motorgeschwindigkeiten gering ist. Die Strategie
wird jedoch entsprechend der Erfindung modifiziert, falls der Fahrer
einen verbesserten Start wünscht.
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Um
nun zu erklären,
wie die vorliegende Erfindung den Fahrzeugstart verbessert, wird
zunächst auf
sämtliche
Unterschiede zwischen einem herkömmlichen
Schaltgetriebe (mit einem Drehmomentwandler) und dem Schaltgetriebe
vom verzahnten Leerlauf-Typ eingegangen. Falls der Fahrer den linken
Fuß zum
Bremsen einsetzt, bleiben die Räder der
Fahrzeugs stationär,
und so (da die Drehleistung gleich dem Drehmoment multipliziert
mit der Drehgeschwindigkeit ist) wird keine Leistung an die Räder abgegeben.
Der Motor kann jedoch von dem Fahrer bei hoher Geschwindigkeit betrieben
werden, und im Falle eines herkömmlichen
Schaltgetriebes bringt der Drehmomentwandler ein großes Drehmoment
auf den Motor auf, so dass die Leistungseingabe an das Schaltgetriebe
hoch ist.
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Diese
Leistung kann lediglich durch das Schaltgetriebe dissipiert werden,
und zwar prinzipiell über
Verluste des Drehmomentwandlers. Dies liegt auch an der Wirkung
des Drehmomentwandlers, welcher ein hohes Drehmoment an seiner Eingangsseite (Motorseite)
trotz seines stationären
Zustands an seiner Ausgangsseite (Antriebsrad) beibehalten kann, so
dass das Aufbringen des Drehmoments auf den Motor geschehen kann.
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Das
hier in Betracht gezogene Schaltgetriebe besitzt im Gegensatz dazu
keinen Drehmomentwandler oder eine Kupplung, in der Wärme dissipiert werden
kann. Die Leistungseingabe an das Schaltgetriebe muss auf ein Niveau
im stationären
Zustand der Fahrzeugräder
begrenzt werden, die von dem Schaltgetriebe dissipiert oder absorbiert
werden kann. Seine Fähigkeit
zum Belasten des Motors im statischen Zustand der Fahrzeugräder ist
ebenso mehr begrenzt als bei einem herkömmlichen automatischen Schaltgetriebe.
Es wird darauf hingewiesen, dass im Falle der Vernachlässigung
von Reibungseffekten aufgrund des unendlich geringen Übersetzungsverhältnisses
die Belastung auf den Motor ungeachtet des Reaktionsdrehmoments
gleich Null ist – das
heißt,
unabhängig
davon, welches Raddrehmoment das Schaltgetriebe erzeugt, wird keine
Last auf den Motor ausgeübt.
In Wirklichkeit gibt es natürlich einen
Reibungswiderstand in dem Schaltgetriebe, der eine Motorlast erzeugt.
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Aus
diesen Gründen
ist bekannte Steuerungssoftware für das Schaltgetriebe, das hier
in Betracht gezogen wird, bis heute so ausgestaltet gewesen, dass
Versuche des Fahrers, mit dem linken Fuß zu bremsen, erfasst werden,
und dass das Erhöhen der
Motorgeschwindigkeit und des Motorausgangsdrehmoments in dieser
Situation verhindert oder begrenzt wird – das heißt, dass dies in der Praxis
verhindert wird. Der vorliegende Erfinder hat jedoch erkannt, dass
ein verbesserter Start unter Verwendung dieser Art von Schaltgetriebe
ausgeführt
werden kann, und dass in der Tat wichtige Vorteile dadurch erzielbar
sind.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
der Erfindung ist die PCU derart angeordnet, eine Fahreranfrage
für einen
verbesserten Start zu erfassen. Die Indikation des Fahrers für diese
Anfrage kann über
Pedale geschehen, wobei das gleichzeitige Drücken von sowohl dem Brems-
als auch dem Gaspedal im stationären
Zustand so als Anfra ge nach einem verbesserten Start interpretiert
wird. Eine andere Art von Steuerung, das heißt eine handbetriebene Steuerung,
kann jedoch von dem Fahrer benutzt werden, um diese Anfrage zu indizieren.
Die PCU führt daraufhin
eine modifizierte Strategie zum Auswählen der Grundmotorgeschwindigkeit
und des erforderlichen Raddrehmoments aus. Die Motorgeschwindigkeit
darf oberhalb der Leerlaufgeschwindigkeit auf die Position des Gaspedals
hin ansteigen. Beim Einstellen des Raddrehmoments kann ein Vorteil
deshalb erzielt werden, weil das Ausgangsdrehmoment des Schaltgetriebes
willkürlich
eingestellt werden kann, da das Raddrehmoment proportional zu dem von
dem Variator erzeugten Reaktionsdrehmoment ist. Die modifizierte
Basisstrategie für
das Raddrehmoment sieht ein Raddrehmoment vor, welches verglichen
mit der gewöhnlichen
Strategie verringert ist, so dass im stationären Zustand keine sehr großen Raddrehmomente
auf die Fahrzeugbremsen wirken.
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In 5a ist
die Pedalposition auf der horizontalen Achse PosPedal und die Anfrage
nach Motorgeschwindigkeit auf der vertikalen Achse SpEngDr dargestellt.
Dies ist ein zweidimensionales Schaubild, das die Strategien darstellt,
welche im Ruhezustand des Fahrzeugs zur Verfügung stehen – das heißt vor dem
Start. Die voreingestellte Strategie zum Einstellen der Anfrage
nach der Basismotorgeschwindigkeit ist als durchgezogene Linie gezeigt. Dabei
gilt der gleiche Zusammenhang zwischen der Pedalposition und der
Geschwindigkeitsanfrage, die in 4a in
der Ebene dargestellt ist, welcher einer Motorgeschwindigkeit von
Null entspricht.
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Die
modifizierte Strategie ist durch eine gepunktete Line dargestellt.
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Ähnlich ist
in 5b die Pedalposition auf der horizontalen Achse
PosPedal dargestellt, während
die vertikale Achse PrqRadDr hier die Anfrage nach dem Basisraddrehmoment
darstellt.
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Die
durchgezogene Linie stellt die Voreinstellung der Raddrehmomentstrategie
dar und stimmt mit der 4b bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit
von Null überein.
Die gepunktete Linie stellt die modifizierte Anfragestrategie für das Basisraddrehmoment
dar.
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Es
ist zu erkennen, dass für
die meisten Pedalpositionen das auf die angetriebenen Räder des Fahrzeugs
aufgebrachte Drehmoment in der modifizierten Strategie verringert
ist, und die Motorgeschwindigkeit verglichen mit der voreingestellten Strategie
erhöht
ist. Folglich kann der Fahrer das Fahrzeug für einen Schnellstart dadurch
vorbereiten, dass die Motorgeschwindigkeit erhöht wird, während das Fahrzeug stati onär ist, ohne
dass übermäßige Raddrehmomente
erzeugt werden, die versuchen könnten,
das Fahrzeug vorzeitig zu bewegen, und die durch eine große Bremskraft
begrenzt werden müssten.
Das Drücken
des Gaspedals bis zu einer mittleren Stellung dient dazu, die Motorgeschwindigkeit auf
nahezu das maximale Niveau vor dem Start zu erhöhen, ohne übermäßiges Raddrehmoment. Es wird
darauf hingewiesen, dass der Fahrer jedoch weiterhin ein hohes Raddrehmoment
erzeugen kann (100 Prozent des unter der voreingestellten Strategie zur
Verfügung
stehenden), indem das Gaspedal weiter gedrückt wird, eine Einrichtung,
die sich zum Beispiel beim Losfahren auf einer Steigung als wichtig herausstellen
könnte,
falls das Fahrzeug schwer beladen ist.
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Wenn
der Fahrer den Start auslöst
(beispielsweise durch Loslassen des Bremspedals), kann das Steuergerät anschließend zu
der voreingestellten Strategie zurückkehren. Bei der vorliegenden Ausführungsform
wird dies unmittelbar im Anschluss an den Start vollzogen. Die Anfrage
nach Raddrehmoment erhöht
sich so normalerweise sehr schnell. Der Motor, der bei erhöhter Geschwindigkeit
vor dem Start laufen gelassen wird, muss keine zeitliche Verzögerung tolerieren,
die durch das unter Druck setzen des Ansaugkrümmers und der Beschleunigung des
Motors verursacht wird. Nach dem Start kann der Reaktionsdruck des
Variators sehr schnell eingestellt werden, und zwar im Anschluss
an die Anfrage nach erhöhtem
Raddrehmoment, um dasjenige Raddrehmoment vorzusehen, das für eine schnelle
Fahrzeugbeschleunigung erforderlich ist. Die Startmetrik, insbesondere
die Beschleunigung in der anfänglichen Startphase,
kann deutlich verbessert sein.
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Eine
Alternative besteht darin, einen stärker ausgeprägten, allmählichen Übergang
von der modifizierten Strategie zu der voreingestellten Strategie vorzusehen,
was wiederum einen sanfteren Start vorsieht.
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Zusammenfassung
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Steuerungsverfahren und
Steuerungsgerät
für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang
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Es
ist ein Steuergerät
für einen
Kraftfahrzeugantriebsstrang beschrieben, der einen Motor und ein
Getriebe mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis aufweist,
das einen verzahnten Leerlauf vorsieht, wobei das Steuergerät dazu dient, Anfragen
nach einem Raddrehmoment und einer Motorgeschwindigkeit in Abhängigkeit
von einer Fahrereingabe festzulegen, dadurch gekennzeichnet, dass
das Steuergerät
dafür ausgebildet
ist, auf die Fahrereingabe hin, die indikativ eines Erfordernisses
für einen
verbesserten Start ist, dadurch zu reagieren, dass die Motorgeschwindigkeit
erhöht
wird, während
eine Strategie mit verringertem Raddrehmoment implementiert wird,
und dass das Raddrehmoment im Anschluss an die Eingabe von dem Fahrzeugfahrer,
durch die der Start ausgelöst
wird, danach erhöht
wird.