DE112013004873T5

DE112013004873T5 - Drehzahlsteuerung bei einer Maschine mit einem stufenlosen Getriebe

Info

Publication number: DE112013004873T5
Application number: DE112013004873.6T
Authority: DE
Inventors: Kevin Davis; Adam Nackers; Steven Ott
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2013-11-01
Publication date: 2015-07-02
Also published as: CN104854380A; WO2014071104A1; AU2013337712A1; AU2013337712B2; CN104854380B; US8585543B1

Abstract

System und Verfahren zum Steuern der Geschwindigkeit einer Maschine (100) mit einem stufenlosen Getriebe (CVT) (110), das mit einer Antriebsquelle (106) in einer Wirkbeziehung gekoppelt ist. Dem CVT (110) können mehrere auswählbare virtuelle Gangstufen (214) zugeordnet sein. Die Maschine kann eine Maschinenführereingabevorrichtung (130) umfassen, die ein Maschinenführereingabesignal erzeugen kann, das eine Soll-Einstellung der Grundgeschwindigkeit angibt. Das Maschinenführereingabesignal kann in einen CVT-Drehzahlbefehl (248) und in einen Antriebsquellen-Drehzahlbefehl (278) umgewandelt werden, die an das CVT (110) bzw. die Antriebsquelle (106) übermittelt werden. Das CVT (110) stellt die Maschinengeschwindigkeit gemäß dem CVT-Drehzahlbefehl (248) ein, während die Antriebsquelle (106) ihre Drehzahl gemäß dem Antriebsquellen-Drehzahlbefehl (278) einstellt, sodass der Betrieb der Antriebsquelle (106) im Wesentlichen unabhängig vom Betrieb des CVT (110) ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine Maschine, die mit einem stufenlosen Getriebe (CVT: Continuously Variable Transmission (Engl.)) ausgestattet ist, und insbesondere ein CVT, das dafür geeignet ist, in einer oder mehreren diskreten, virtuellen Gangstufen zu arbeiten.
Hintergrund
Bei vielen Maschinen werden Getriebe verwendet, um die Leistung einer Antriebsmaschine oder Antriebsquelle, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, auf ein angetriebenes Element oder eine angetriebene Vorrichtung, wie etwa Räder oder ein Arbeitsgerät, zu übertragen. Herkömmliche Getriebe wiesen typischerweise einen oder mehrere feste, wahlweise kuppelbare Gänge auf, mit denen die Drehzahl der Antriebsmaschine bzw., gewöhnlich in einer Umkehrrelation, das Drehmoment erhöht oder herabgesetzt werden konnte. Bestimmte Gangstufen entsprechen oftmals diskreten und bekannten Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlbereichen der angetriebenen Vorrichtung, sodass eine Auswahl einer bestimmten Gangstufe den Betrieb der angetriebenen Vorrichtung innerhalb dieses Geschwindigkeitsbereiches ermöglichen wird. Von daher kann ein Ändern der Soll-Geschwindigkeit und/oder des Soll-Drehmoments ein Wechseln von Gängen erfordern, das schrittweise, d. h. durch Heraufschalten oder Herunterschalten, erfolgen kann. Viele Anwender dieser Maschinen haben sich an die Verwendung herkömmlicher Getrieben gewöhnt, denn sie bieten Zuverlässigkeit und Wiederholpräzision beim Betrieb der Maschine und insbesondere der angetriebenen Vorrichtung. Beispielsweise kann einem Maschinenführer bekannt sein, dass höhere Gänge besser für eine hohe Geschwindigkeit geeignet sind, ein kurzer Schaltweg und niedrigere Gänge besser für Förder- bzw. Schleppvorgänge oder zur Beschleunigung geeignet sind.
Vor kurzem haben Hersteller einige Maschinen mit stufenlosen Getrieben (CVTs) anstelle von herkömmlichen Schaltgetrieben mit Gängen ausgestattet. Ein CVT bietet am Abtrieb einen stufenlosen oder kontinuierlichen Bereich von Drehmoment-zu-Drehzahl-Verhältnissen in Bezug auf eine gegebene Antriebsleistung von der Antriebsmaschine. Mit anderen Worten: Die Abgabeleistung des CVT kann in geradezu infinitesimalen kleinen Schritten über einen kontinuierlichen Bereich erhöht oder verringert werden. Folglich macht ein CVT bei der Bestimmung oder Steuerung seiner Abgabeleistung nicht von speziellen, diskreten Gangstufen Gebrauch. Von Anwendern wurden jedoch Beschwerden über CVTs geäußert, weil ihnen die wählbaren und vorhersagbaren Übersetzungsstufen herkömmlicher Schaltgetriebe mit Gängen fehlen.
Im US-Patent Nr. 7 641 588 ('588er Patent), an den Abtretungsempfänger der vorliegenden Anmeldung abgetreten, ist ein Lösungsansatz beschrieben, um den Anwenderbeschwerden und der Unvertrautheit mit CVTs abzuhelfen oder diese zu reduzieren. Gemäß dem '588er Patent kann ein elektronischer oder computergestützter Controller mit dem CVT und/oder der Antriebsmaschine wirkverbunden sein. Der Controller ist dafür ausgelegt, den Betrieb dieser Vorrichtungen innerhalb verschiedener Leistungsbereiche, die durch mehrere diskrete, vorher festgelegte Drehzahlbereiche bestimmt sind, die ein Maschinenführer wahlweise einstellen kann, zu regeln oder zu begrenzen. Das '588er Patent schafft folglich virtuelle Gangstufen, die den bei herkömmlichen Getrieben verwendeten tatsächlichen Gängen ähneln. Die vorliegende Offenbarung zielt auf eine Förderung der praktischen Anwendung und Koordinierung von Methoden virtueller Gänge bei CVTs sowie eine Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit von damit ausgestatteten Maschinen ab.
Kurzdarstellung
Gemäß einem Aspekt beschreibt die Offenbarung ein Verfahren zum Steuern einer Grundgeschwindigkeit einer Maschine mit einem CVT, das mit einer Antriebsquelle in einer Wirkbeziehung gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst ein Auswählen einer virtuellen Gangstufe aus mehreren virtuellen Gangstufen und ein Empfangen eines Maschinenführereingabesignals, das eine Soll-Einstellung der Grundgeschwindigkeit angibt. Das Verfahren wandelt das Maschinenführereingabesignal in einen CVT-Drehzahlbefehl um und übermittelt den CVT-Drehzahlbefehl an das CVT. Das CVT stellt dadurch die Grundgeschwindigkeit gemäß dem CVT-Drehzahlbefehl ein. Außerdem wandelt das Verfahren das Maschinenführereingabesignal in einen Antriebsquellen-Drehzahlbefehl um und übermittelt den Antriebsquellen-Drehzahlbefehl an die Antriebsquelle. Der Betrieb der Antriebsquelle kann dadurch im Wesentlichen unabhängig von der CVT-Drehzahl eingestellt werden.
Unter einem weiteren Aspekt beschreibt die Offenbarung eine Maschine mit einem CVT, das mit der Antriebsquelle in einer Wirkbeziehung gekoppelt ist. Dem CVT können mehrere auswählbare virtuelle Gangstufen zugeordnet sein, wovon jede eine Mindestgeschwindigkeit und eine Höchstgeschwindigkeit aufweist. Ebenso kann die Antriebsquelle einen einstellbaren Bereich von Antriebsquellendrehzahlen einschließlich einer Mindestdrehzahl und einer Höchstdrehzahl der Antriebsquelle aufweisen. Die Maschine umfasst eine Maschinenführereingabevorrichtung. Die Maschinenführereingabevorrichtung kommuniziert mit dem CVT, um die Geschwindigkeit in dem virtuellen Gang zwischen der Mindestgeschwindigkeit und der Höchstgeschwindigkeit des virtuellen Gangs einzustellen. Außerdem kommuniziert die Maschinenführereingabevorrichtung mit der Antriebsquelle, um die Antriebsquellendrehzahl zwischen der Mindestdrehzahl und der Höchstdrehzahl einzustellen. Die Einstellung der Antriebsquelle erfolgt unabhängig von der virtuellen Gangstufe, die ausgewählt wurde.
Unter noch einem weiteren Aspekt beschreibt die Offenbarung ein Verfahren zum Einstellen der Geschwindigkeit einer Maschine mit einer Antriebsquelle, die mit einem CVT in einer Wirkbeziehung gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst ein Empfangen eines Maschinenführereingabesignals, das eine Soll-Maschinengeschwindigkeit angibt, und ein Umwandeln des Signals in einen Skalierungsfaktor. Der Skalierungsfaktor wird mit einem Bereich von Antriebsquellendrehzahlen zwischen einer Mindestdrehzahl und einer Höchstdrehzahl der Antriebsquelle verglichen, um einen Antriebsquellen-Drehzahlbefehl zu bestimmen. Der Antriebsquellen-Drehzahlbefehl wird an die Antriebsquelle übermittelt, die dann gemäß dem Antriebsquellen-Drehzahlbefehl betrieben wird. Außerdem umfasst das Verfahren ein Auswählen einer virtuellen Gangstufe aus mehreren virtuellen Gangstufen, die dem CVT zugeordnet sind. Jede virtuelle Gangstufe weist einen Bereich von Geschwindigkeiten zwischen einer Mindestgeschwindigkeit und einer Höchstgeschwindigkeit auf. Außerdem wird der Skalierungsfaktor mit dem Bereich von Geschwindigkeiten der ausgewählten virtuellen Gangstufe verglichen, um einen CVT-Drehzahlbefehl zu bestimmen. Der CVT-Drehzahlbefehl wird an das CVT übermittelt, das dann gemäß dem CVT-Drehzahlbefehl betrieben wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische Seitenansicht einer fahrbaren Maschine mit einer Antriebsmaschine oder Antriebsquelle, die über ein CVT an ein angetriebenes Element gekoppelt ist.
2 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht eines Führerstandes der Maschine einschließlich verschiedener zugänglicher, vom Maschinenführer betätigter Bedienelemente und Eingabevorrichtungen zum Betreiben der Maschine.
3 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs der Maschine einschließlich einer Ausführungsform eines CVT und eines Controllers, der dafür geeignet ist, das CVT unter Verwendung mehrerer virtueller Gangstufen zu betreiben.
4 ist eine Darstellung eines Steuerungskennfeldes oder -diagramms, das Maschinengeschwindigkeitsbereiche mit mehreren virtuellen Gangstufen und der registrierten Pedalmodulation korreliert.
5 ist eine schematische Darstellung einer Steuerungsstrategie zum Erzeugen eines CVT-Drehzahlbefehls, der teilweise auf der registrierten Pedalmodulation basiert.
6 ist eine Veranschaulichung einer anderen Ausführungsform eines Steuerungskennfeldes oder -diagramms, das die Antriebsquellendrehzahl mit der registrierten Pedalmodulation korreliert.
7 ist eine schematische Darstellung einer Steuerungsstrategie zum Erzeugen eines Antriebsquellen-Drehzahlbefehls, der teilweise auf der registrierten Pedalmodulation basiert.
8 ist ein Ablaufplan, der eine mögliche Routine oder einen möglichen Prozess zum Betreiben einer Maschine bei gleichzeitigem Einstellen eines CVT und einer Antriebsquelle veranschaulicht.
Ausführliche Beschreibung
Diese Offenbarung betrifft eine Maschine, die mit einem stufenlosen Getriebe (CVT) ausgestattet ist, um mechanische Leistung von einer Antriebsmaschine oder Antriebsquelle auf ein angetriebenes Element in einer Wirkbeziehung zu koppeln und zu übertragen. CVTs können mitunter auch als unendlich variable Getriebe (IVTs) bezeichnet sein; die Offenbarung bezieht sich jedoch auf beide Getriebe und jeden ähnlichen Getriebetyp, ungeachtet der Fachbezeichnung. Nun mit Bezug auf 1: In der Figur ist eine Ausführungsform einer Maschine 100 und insbesondere eines gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruierten Motorgraders veranschaulicht, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente verweisen. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht nur auf Motorgrader, sondern darüber hinaus auch auf andere Typen von Maschinen anwendbar. So, wie der Begriff „Maschine” hier gebraucht wird, bezeichnet er jede Art von Maschine, die einen Arbeitsvorgang ausführt, der sich einer Branche wie Bergbau, Bauwesen, Landwirtschaft, Transportwesen oder irgendeiner anderen allgemein bekannten Branche zuordnen lässt. Beispiele für solche Maschinen sind u. a. Radlader, Bagger, Tieflöffelbagger, Bodenverdichter, Deckenfertiger usw., ohne hierauf beschränkt zu sein. Überdies kann ein Anbaugerät mit der Maschine verbunden sein. Solche Anbaugeräte können für verschiedenste Aufgaben verwendet werden, u. a. beispielsweise zum Verladen, Verdichten, Heben, Kehren; sie umfassen beispielsweise Baggerlöffel, Bodenverdichter, Gabelhubvorrichtungen, Kehrwalzen, Greifer, Fräswalzen, Schervorrichtungen, Schilde, Brecher/Hämmer, Bohrer u. a. Beispielsweise kann die Maschine eine Erdbaumaschine sein, wie etwa ein Radlader, Bagger, Muldenkipper, Tieflöffelbagger, Motorgrader, Materialumschlaggerät o. ä. Außerdem kann die Maschine im Transportbereich verwendet werden, wie etwa als On-Highway Truck, Lieferwagen o. ä.
Die veranschaulichte Maschine 100 kann imstande sein, zwischen schneller Straßenfahrt und schwerem Lastbetrieb zu wechseln. Beispielsweise kann die Maschine 100 ein in den Erdboden eingreifendes Anbaugerät umfassen, wie etwa ein Planierschild 102, das leistungsgeregelt sein kann, um eine Baustellenfläche zu ebenen und zu glätten. Die Maschine 100 ist an in den Erdboden eingreifenden Antriebsvorrichtungen 104, wie etwa Rädern, die vorn und hinten bezüglich der Maschine angeordnet sein können, abgefedert. Bei anderen Maschinenausführungen können alternative Antriebsvorrichtungen 104 u. a. Raupenketten, Riemen, Propeller usw. sein. Zum Vorwärtstreiben und Führen der Maschine in Bezug auf den Erdboden kann mindestens ein Satz Antriebsvorrichtungen durch einen Motor zu einer Drehbewegung angetrieben werden und/oder ein anderer Satz kann durch einen Maschinenführer an Bord lenkbar oder fernlenkbar oder mittels eines anderen Steuerungssystems lenkbar sein.
Die Kraft zum Antreiben der Räder kann von einer Antriebsquelle 106, mitunter als Antriebsmaschine bezeichnet, bereitgestellt werden, die auf der Maschine angeordnet ist. Ein geeignetes Beispiel für eine Antriebsquelle 106 ist eine Verbrennungskraftmaschine, wie etwa ein Dieselmotor mit Kompressionszündung, die bzw. der einen Kraftstoff auf Kohlenwasserstoffbasis oder einen anderen brennbaren Kraftstoff verbrennt, um dessen potentielle oder chemische Energie in mechanische Leistung umzuwandeln, die für andere Arbeiten genutzt werden kann. Andere geeignete Typen von Antriebsquellen 106 können zum Beispiel Benzinmotoren mit elektrischer Zündung, Turbinen, Hybridmotoren, solarbetriebene Motoren u. ä. sein. Für die Übertragung der von der Antriebsquelle 106 erzeugten mechanischen Leistung zu den Antriebsvorrichtungen 104 kann die Maschine 100 einen Antriebsstrang 108 umfassen, der über ein CVT 110 eine Kopplung in einer Wirkbeziehung zwischen der Antriebsquelle und den Antriebsvorrichtungen herstellt. Der Antriebsstrang 108 kann außerdem verschiedene Wellen, Kupplungen, Differentiale und andere Vorrichtungen zur Kraftübertragung und Unterstützung des Betriebs der Maschine umfassen. Des Weiteren können eine oder mehrere Zapfwellen (PTOs) direkt oder indirekt mit dem Antriebsstrang 108 in Eingriff sein, um einen Teil der Kraft auf eine Zusatzeinrichtung, wie etwa das leistungsgeregelte Planierschild 102, umzuleiten bzw. zu übertragen.
Für die Steuerung des Betriebs der Maschine 100 kann ein Führerstand 112, der dafür ausgelegt ist, dass er einen Maschinenführer aufnimmt, auf der Maschine oder entfernt, an einem Ort, der eine visuelle Kontrolle über die Betriebsumgebung ermöglicht, angeordnet sein. Im Innern des Führerstandes 112 können verschiedene Bedienelemente und Eingabevorrichtungen 114 zugänglich sein, mit denen der Maschinenführer interagieren kann, um die Maschine 100 zu manövrieren und zu bedienen. Die in 2 veranschaulichten Bedienelemente und Eingabevorrichtungen sind lediglich als Beispiele gegeben; in anderen Ausführungsformen können andere Anordnungen vorhanden sein. Zum Beispiel, mit Bezug auf 2, können die Bedienelemente und Eingabevorrichtungen 114 eine erste Steuersäule oder ersten Joystick 120 und einen zweiten Joystick 122, die jeweils auf einer Seite des Führerstandes 112 angeordnet sind, umfassen, die der Maschinenführer greifen und manipulieren kann, um die Maschine 100 in eine bestimmte Richtung zu lenken. In anderen Ausführungsformen kann ein Lenkrad vorgesehen sein. Eine Vorwärts/Neutral/Rückwärts-(V-N-R-)Gangwahlvorrichtung 124 in Form eines Kipphebels oder Schalters zum Auswählen einer Vorwärtsrichtung, Neutralstellung, Rückwärtsrichtung der Maschine kann an einem geeigneten zugänglichen Ort angeordnet sein, wie etwa am ersten Joystick 120. Außerdem kann beispielsweise eine Schaltvorrichtung 126 für virtuelle Gänge in Form eines Abrollgeräts oder eines Schiebeschalters zum Beispiel am ersten Joystick 120 oder an einem anderen geeigneten Ort vorgesehen sein, um den wahrgenommenen Betrieb des CVT durch Auswahl anderer virtueller Gangstufen zu ändern. An den Joysticks 120, 122 oder an anderen zugänglichen Orten im Führerstand 112 können verschiedene andere Typen von Schaltern, Tasten, Knöpfen, Einstellmechanismen, Hebeln u. ä. angeordnet sein.
Eine weitere Einstellung des Betriebs der Maschine kann mittels eines oder mehrerer Pedale vorgenommen werden, die sich in der Nähe des Bodens des Führerstandes 112 befinden. Ein Maschinenführer kann ein Pedal innerhalb eines Verlagerungsbereiches niederdrücken oder freigeben, um eine erwartete Reaktion von der Maschine herbeizuführen. Insbesondere kann bzw. können, wie in der veranschaulichten Ausführungsform, eines oder mehrere von einem rechts angeordneten ersten Pedal 130, einem mittig angeordneten zweiten Pedal 132 und einem links angeordneten dritten Pedal 134 vorgesehen sein. Beispielsweise kann das erste Pedal 130 als Gaspedal dienen. Durch Modulieren des ersten Pedals 130 kann der Maschinenführer signalisieren, dass er die Maschine beschleunigen oder verlangsamen möchte, sodass die Drehzahl oder Geschwindigkeit der Maschine zu erhöhen oder zu verringern ist. Außerdem kann der Maschinenführer signalisieren, dass er eine gleichbleibende Drehzahl oder Leistungsabgabe der Maschine beibehalten möchte, indem er nämlich das Pedal bei einer festen Modulation gegenüber einem festen Bezug hält. Das zweite Pedal 132 kann einer Betriebsbremse zugeordnet sein, welche die Drehbewegung des Antriebsstrangs 108 abbremsen kann. Das links angeordnete dritte Pedal 134 kann einer Rutschkupplung zugeordnet sein, die mit verschiedenen Komponenten des Antriebsstrangs 108 in und außer Eingriff gelangen kann. Andere Ausführungsformen können abweichende Anzahlen Pedale oder alternative Typen von Maschinenführereingabevorrichtungen umfassen.
Für eine visuelle Interaktion mit dem Maschinenführer kann im Führerstand 112 eine Sichtanzeige 138 mit einem Bildschirm oder Monitor vorgesehen sein. Die Sichtanzeige 138 kann beispielsweise Informationen bezüglich der Betriebsparameter, Leistungskennwerte, Bedingungen und Variablen, die verschiedene Aspekte des Betriebs der Maschine betreffen, anzeigen. Übliche Anzeigeinformationen sind beispielsweise Drehzahl, Richtung, Umdrehungen pro Minute (rpm) der Antriebsquelle, Last, Kraftstoff-Füllstand u. ä. Die Sichtanzeige 138 kann irgendein geeigneter Typ von Anzeige sein, u. a. eine Flüssigkristallanzeige (LCD), ein Röhrenbildschirm (CRT), ein Plasmabildschirm o. ä. Außerdem kann die Sichtanzeige 138 dafür ausgelegt sein, dass sie mit Hilfe von Touchscreen-Technologie, Soft-Buttons usw. Eingaben vom Maschinenführer entgegennimmt.
In 3, worauf sich nun bezogen wird, ist eine Ausführungsform des Antriebsstrangs 108 zur Übertragung mechanischer Leistung durch die Maschine detaillierter dargestellt. Die Antriebsmaschine oder Antriebsquelle 106, beispielsweise eine Dieselverbrennungskraftmaschine, erzeugt eine rotatorische Leistung, die einen Antriebsquellenabtrieb 142, wie etwa eine Welle, die sich von der Antriebsquelle aus erstreckt, drehen kann. Es ist möglich, die Drehzahl und im Zusammenhang damit das Drehmoment der Antriebsquelle wahlweise zu ändern. Beispielsweise können, unter Berücksichtigung einer gegebenen Konstruktion der Kraftmaschine und eines gegebenen Verdrängungsvolumens der Brennkammern in einer Dieselverbrennungskraftmaschine, die Drehzahl und die Leistungsabgabe durch Vergrößern oder Verringern der Menge des eingespritzten und verbrannten Kraftstoffs eingestellt werden. Diese einstellbaren Parameter können durch die physikalischen Grenzen der Kraftmaschine beschränkt sein. Beispielsweise kann die Kraftmaschine eine Höchstdrehzahl aufweisen, die eine „rote Linie” darstellt, oberhalb derer sie heiß läuft und sich festfrisst, und eine Mindestdrehzahl, unterhalb derer sie aufgrund der inneren Reibung zwischen ihren beweglichen Teilen abgewürgt wird. Bei einer Dieselverbrennungskraftmaschine kann beispielsweise die Höchstdrehzahl oder „hohe Leerlaufdrehzahl” etwa 1850 rpm und die Mindestdrehzahl oder „niedrige Leerlaufdrehzahl” etwa 800 rpm betragen. Bei anderen Ausführungsformen können andere Drehzahlbereiche zur Anwendung gelangen, insbesondere bei anderen Arten von Antriebsquellen, die genutzt werden können.
Für ein direktes oder indirektes Messen der von der Antriebsquelle 106 erzeugten Abtriebsdrehzahl, d. h. der Antriebsquellendrehzahl, kann dem Antriebsquellenabtrieb 142 ein Antriebsquellensensor 144 zugeordnet sein. Beispielsweise kann der Antriebsquellensensor 144 ein Sensor vom Typ induktiver Messfühler sein, der ein rotierendes Magnetfeld erfasst, das von einem Magneten erzeugt wird, der mit einem sich drehenden Bauteil des Antriebsquellenabtriebs 142, wie etwa der Welle, dem Schwungrad o. ä. verbunden ist. Bei anderen Ausführungsformen kann der Antriebsquellensensor 144 ein optischer Messsensor sein, der mit optischen Mitteln ein Sichtzeichen an einem sich drehenden Bauteil erfasst. Weitere Systeme, die der Antriebsquelle 106 zugeordnet sein können, sind u. a. Kraftstoffsysteme, Luftansaugsysteme, Abgassysteme u. ä.
Zum Einstellen der Drehzahl und/oder des Drehmoments der von der Antriebsquelle 106 erzeugten Abtriebsbewegung, beispielsweise durch Erhöhen der Drehzahl, bei Beeinflussung des Drehmoments entsprechend einer Umkehrrelation, kann das CVT 110 nach dem Antriebsquellenabtrieb 142 angeordnet und mit diesem in einer Wirkbeziehung gekoppelt sein. Wie bereits dargelegt wurde, kann das CVT 110 für ein Variieren der Leistung von der Antriebsquelle 106 eine dicht liegende oder unendliche Zahl verfügbarer Drehmoment-zu-Drehzahl-Verhältnisse bereitstellen. Mit anderen Worten: Das CVT 110, das als gestricheltes Kästchen dargestellt ist, kann die Abtriebsbewegung mittels eines CVT-Antriebsgliedes 150 entgegennehmen, das mit dem Antriebsquellenabtrieb 142 verbunden ist, und sie durch Ändern des Drehmoment-zu-Drehzahl-Verhältnisses über einen kontinuierlichen Bereich oder ein Spektrum auf kontrollierte Weise modifizieren, bevor sie mittels eines CVT-Abtriebsgliedes 152 übertragen wird. Um das Drehmoment-zu-Drehzahl-Verhältnis zu ändern, können eine oder mehrere Betriebseigenschaften des CVT geregelt werden.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform kann das CVT 110 ein hydromechanisches CVT mit geteiltem Übertragungsweg (Split-Path) sein, wobei die Antriebsbewegung vom CVT-Antriebsglied 150 proportional auf zwei parallele Übertragungswege aufgespalten wird, die am CVT-Abtriebsglied 152 wieder vereint werden. Diese Wege können einen mechanischen Kraftübertragungsweg 160 und einen hydrostatischen Kraftübertragungsweg 170 umfassen, die im Innern des CVT 110 angeordnet sind. Für die physikalische Aufspaltung der Antriebsbewegung kann ein Wegteiler 154, der an eine Welle des CVT-Antriebsgliedes 150 gekoppelt ist, eine Reihe von parallelen, kämmenden Zahlrädern umfassen, welche die Drehachse des Drehantriebs duplizieren und versetzen können, um sie zum mechanischen Kraftübertragungsweg 160 oder/und zum hydrostatischen Kraftübertragungsweg 170 auszurichten.
Der mechanische Kraftübertragungsweg 160 kann die rotatorische Leistung vom CVT-Antriebsglied 150 durch mechanische, dynamische Techniken auf das CVT-Abtriebsglied 152 übertragen. Beispielsweise kann der mechanische Kraftübertragungsweg 160 ein für mehrere Drehzahlen ausgelegtes, bidirektionales, mechanisches Getriebe mit mehreren Vorwärtsgängen, Rückwärtsgängen und/oder Kupplungen verkörpern. Die Zahnräder und/oder Kupplungen können in einem einstellbaren und wahlweise zuschaltbaren Getriebezug 162 angeordnet sein, sodass vorher festgelegte Getrieberadkombinationen in Eingriff gebracht werden können, um eine diskrete Abtriebsübersetzung zu erzeugen. So kann der mechanische Kraftübertragungsweg ähnlich wie herkömmliche Schaltgetriebe mit Gängen funktionieren.
Der hydrostatische Kraftübertragungsweg 170 kann die rotatorische Leistung vom CVT-Antriebsglied 150 unter Verwendung von Fluidmechanik- und Hydraulikkonzepten auf das CVT-Abtriebsglied 152 übertragen. Beispielsweise kann der hydrostatische Kraftübertragungsweg 170 eine Hydraulikpumpe 172 und einen Hydraulikmotor 174 enthalten, die durch eine Flüssigkeitsübertragungsleitung 176, wie etwa einen Hydraulikschlauch, der Hydraulikflüssigkeit leiten kann, miteinander verbunden sind. Die Hydraulikpumpe 172, die eine Verstellpumpe, Taumelscheibe o. ä. sein kann, kann mit dem CVT-Antriebsglied 150 in einer Wirkbeziehung gekoppelt sein und kann durch Druckbeaufschlagen der Hydraulikflüssigkeit in der Flüssigkeitsübertragungsleitung 176 die Antriebsbewegung in hydraulischen Druck umwandeln. Die Flüssigkeitsübertragungsleitung leitet die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit zum Hydraulikmotor 174, um ein zugehöriges Flügelrad o. ä. zu drehen und den hydraulischen Druck wieder in eine Abtriebsbewegung umzuwandeln. Eine „Gangstufe” oder ein „effektives Übersetzungsverhältnis” des hydrostatischen Kraftübertragungswegs 170 kann beispielsweise durch Variieren des Verdrängungsvolumens der Hydraulikpumpe 172 oder Ändern des Strömungswiderstandes der Flüssigkeitsübertragungsleitung 176 verändert werden. Das Verdrängungsvolumen und/oder der Strömungswiderstand können/kann innerhalb der Betriebsgrenzwerte des CVT kontinuierlich variiert werden, um eine unendliche Zahl effektiver Übersetzungsverhältnisse bereitzustellen.
Die Abgabeleistungen vom mechanischen Kraftübertragungsweg 160 und von einem hydrostatischen Kraftübertragungsweg 170 können unter Verwendung eines oder mehrerer Summiergetriebe, die mit dem CVT-Abtriebsglied 152 zusammenwirken, wieder zusammengefasst werden. Beispielsweise können die Summiergetriebe ein Planetengetriebe 180 mit einem inneren Sonnenrad 182, einem äußeren Hohlrad 184 und einem dazwischen befindlichen Ritzelträger 186, die in einer Wirkbeziehung kämmen, umfassen. Wie für den Fachmann nachzuvollziehen sein wird, können die Wechselbeziehung und die relative Drehung der verschiedenen Zahnräder in einem Planetengetriebe so eingestellt werden, dass eine Vielzahl unterschiedlicher Abgabeleistungen, umsteuerbare Leistungen eingeschlossen, erzeugt wird. Beispielsweise können die Geschwindigkeit, mit der sich das Hohlrad 184 relativ zu einem festen Bezug dreht, und die Geschwindigkeit, mit der sich der Ritzelträger 186 relativ zum Hohlrad 184 dreht, die Umdrehungsgeschwindigkeit des Sonnenrades 182 bestimmen. Von daher lässt sich durch Variieren der diskreten Übersetzungsstufe des mechanischen Kraftübertragungswegs 160, des änderbaren Übersetzungsverhältnisses des hydrostatischen Kraftübertragungswegs 170 und Zusammenfassen dieser bei verschiedenen ausgewählten Beziehungen im Planetengetriebe 180 ein kombiniertes Übersetzungsverhältnis erzielen, und dementsprechend ändert sich das Abtriebsdrehmoment- und Drehzahlverhalten des CVT 110.
Bei anderen Ausführungsformen kann das CVT ein rein mechanisches CVT sein, das eine Reihe von zuschaltbaren, miteinander in Wechselbeziehung stehenden Getriebezügen verwendet, wie etwa den Getriebezug 162 von 3. Das rein mechanische CVT kann auch als ein System von Treibscheiben mit unterschiedlichen Durchmessern verwirklicht sein, das zwei oder mehr parallele, umgekehrt kegelförmige Riemenscheiben umfasst, die durch einen Riemen miteinander verbunden sind. Ein Stellorgan kann den Riemen in Bezug auf die parallelen Riemenscheiben in axialer Richtung verlagern, um ihn bei verschiedenen Durchmessern auszurichten, wodurch variierbare Abtriebsdrehmomente und -drehzahlen erzeugt werden. In anderen Ausführungsformen kann das CVT ein rein hydrostatisches CVT ähnlich dem hydrostatischen Kraftübertragungsweg 170 von 3 sein. Außerdem kann das CVT ein elektromagnetisches CVT sein, das eine Generator-Motor-Kombination umfasst. Die Antriebsbewegung kann den Generator antreiben, elektrischen Strom zu erzeugen, der den Motor antreibt, um die Abtriebsbewegung zu erzeugen. Für ein kontinuierliches Ändern des Drehmoment-zu-Drehzahl-Verhältnisses kann der elektrische Widerstand zwischen dem Generator und dem Motor in immer kleineren Schritten eingestellt werden. Bei anderen Ausführungsformen kann irgendein anderer geeigneter Typ von CVT verwendet werden.
Für ein Messen der Abtriebsbewegung des CVT 110 kann mit dem CVT-Abtriebsglied 152 ein CVT-Sensor 158, wie etwa ein induktiver Messfühler oder ein optischer Sensor, verbunden sein, der die hervorgerufene Umdrehungsgeschwindigkeit erfasst. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Drehmomentabgabe des CVT 110 mittels eines in der Flüssigkeitsübertragungsleitung 176 angeordneten Sensors bestimmt werden, der den hydraulischen Druck in der Leitung misst. Die Drehmomentübertragung durch das CVT kann dann aus dem gemessenen hydraulischen Druck unter Einberechnung möglicher Übertragungsverluste oder Ineffizienzen geschätzt werden. Der Antriebsstrang 108 kann an einer Antriebsvorrichtung 104, wie etwa einem drehbaren Rad, das in den Erdboden eingreift und die Maschine vorwärtstreibt, enden. Verschiedene Achswellen, Differentiale u. ä. können den Eingriff des Antriebsstrangs 108 mit dem Rad erleichtern. Für ein Messen der tatsächlichen Maschinengeschwindigkeit kann ein Grundgeschwindigkeitssensor o. ä. (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Bei der Ausführungsform von 3 kann ein Maschinengeschwindigkeitssensor 159, wie etwa ein induktiver Messfühler oder ein optischer Sensor, mit dem Rad verbunden sein. Die Maschinengeschwindigkeit, d. h. die pro Zeiteinheit zurückgelegte Strecke, kann durch Multiplizieren der Umdrehungen pro Sekunde, die das Rad ausführt, mit dem Umfang des Rades berechnet werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Maschinengeschwindigkeitssensor oder ein anderer Sensor feststellen, ob die Antriebsvorrichtung auf dem Untergrund rutscht oder durchdreht.
Für eine Koordinierung und Steuerung der verschiedenen Komponenten im Antriebsstrang 108, einschließlich des CVT 110, kann die Maschine eine elektronische oder computerisierte Steuereinheit, ein elektronisches oder computerisiertes Steuermodul oder einen Controller 190 umfassen. Der Controller 190 kann dafür geeignet sein, verschiedene Betriebsparameter zu überwachen und in Reaktion darauf verschiedene Variablen und Funktionen, die sich auf den Antriebsstrang auswirken, zu regeln. Der Controller 190 kann einen Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder andere geeignete Schaltungen umfassen und kann einen Speicher oder andere Datenspeichermöglichkeiten aufweisen. Der Controller kann Funktionen, Schritte, Routinen, Steuerungskennfelder, Datentabellen, Diagramme u. ä. enthalten, die gespeichert in und abrufbar von einem Nur-Lese-Speicher oder einem anderen elektronisch lesbaren Speichermedium sind, um das Kraftmaschinensystem zu steuern. Der Speicher kann bzw. computerlesbare Medien können in Form eines beliebigen Mediums vorliegen, das für den Controller Anweisungen zur Ausführung bereitstellt. Die Medien können in Form von nichtflüchtigen Medien, flüchtigen Medien bzw. Übertragungsmedien vorliegen. Zu den nichtflüchtigen Medien zählen beispielsweise optische Datenträger oder Magnetplattenspeicher. Zu den flüchtigen Medien zählt beispielsweise der dynamische Speicher. Übertragungsmedien sind beispielsweise Koaxialkabel, Kupferdraht und Lichtwellenleiter, doch sie können auch die Form von Schall- oder Lichtwellen aufweisen, wie etwa jene, die bei Funkwellen- oder Infrarot-Datenübertragungen erzeugt werden. Übliche Formen von computerlesbaren Medien sind beispielsweise eine Diskette (Floppy Disk), eine Speicherfolie, eine Festplatte, ein Magnetband oder irgendein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, irgendein anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, irgendein anderes körperliches Medium mit Lochmustern, ein RAM, ein PROM und ein EPROM, ein FLASH-EPROM, irgendein anderer Speicherchip oder eine Speicherkassette, eine Trägerwelle oder irgendein anderes Medium, von dem ein Computer oder Prozessor lesen kann. Obwohl in 3 der Controller 190 als eine einzelne, diskrete Einheit veranschaulicht ist, können bei anderen Ausführungsformen der Controller und seine Funktionen über mehrere verschiedene und separate Bauelemente verteilt sein. Zum Empfangen von Betriebsparametern und Senden von Steuerbefehlen oder -anweisungen kann der Controller mit verschiedenen Sensoren und Bedienelementen im Führerstand 112 und im Antriebsstrang 108 wirkverbunden sein und kommunizieren. Die Kommunikation zwischen dem Controller und den Sensoren kann durch Senden und Empfangen digitaler oder analoger Signale über elektronische Verbindungsleitungen oder Kommunikationsbusse erfolgen. Zur Veranschaulichung sind mit gestrichelten Linien verschiedene Kommunikations- und Befehlskanäle angedeutet.
Damit beispielsweise eine gewünschte Erhöhung oder Verringerung der Geschwindigkeit oder Leistungsabgabe der Maschine in Bezug auf den Untergrund registriert wird, kann der Controller 190 mit einem ersten Pedalsensor 192 kommunizieren, der dem als Gasregister vorgesehenen ersten Pedal 130 zugeordnet ist, und dessen Bewegung registrieren. Der erste Pedalsensor 192 kann bei Modulation des ersten Pedals ein Maschinenführereingabesignal erzeugen und dieses Maschinenführereingabesignal an den Controller 190 übermitteln, der dementsprechend den Betrieb einer oder mehrerer Komponenten des Antriebsstrangs 108 einstellen kann, um die Maschinengeschwindigkeit und/oder -leistung zu erhöhen oder zu verringern. Zum Registrieren einer Modulation des zweiten Pedals 132 und dritten Pedals 134 kann der Controller außerdem mit einem zweiten Pedalsensor 194 und einem dritten Pedalsensor 196, die mit diesen Eingabevorrichtungen wirkverbunden sind, in Kommunikation sein. Zum Empfangen anderer Anweisungen oder Befehle und zum Kommunizieren mit dem Maschinenführer kann der Controller 190 mit anderen Bedienelementen und der Sichtanzeige 138 im Führerstand 112 verbunden sein. Zur Überwachung der Abtriebsdrehzahl und/oder des Abtriebsdrehmoments der Antriebsquelle 106 kann der Controller 190 mit dem Antriebsquellensensor 144 kommunizieren. Bei der beschriebenen Verbrennungskraftmaschine, die eine Drehkraft erzeugt, kann die überwachte Drehzahl in Umdrehungen pro Minute (rpm) sein. Ebenso kann zur Überwachung der Änderungen des mittels des CVT 110 beeinflussten Drehmoment-zu-Drehzahl-Verhältnisses des Abtriebs der Controller mit dem CVT-Sensor 158 kommunizieren. Außerdem kann der Controller 190 die momentane Maschinengeschwindigkeit unabhängig von den Organen der Kraftübertragung im Antriebsstrang 108 bestimmen oder schätzen, nämlich durch direktes Kommunizieren mit dem Maschinengeschwindigkeitssensor 159, welcher der Antriebsvorrichtung 104 zugeordnet ist.
Obwohl die Maschine 100 imstande ist, bei entsprechender Einstellung des Antriebsquellenabtriebs und/oder des CVT-Abtriebs kontinuierlich über ihrem vollen Maschinengeschwindigkeitsbereich zu arbeiten, kann der Controller 190 die Ausgabegeschwindigkeit und/oder das Abtriebsdrehmoment des CVT 110 innerhalb diskreter Bereiche regeln, indem er diesen Bereichen mehrere virtuelle Gangstufen zuordnet. Es kann jede geeignete Zahl virtueller Gangstufen verwendet werden, darunter Bruchteile oder Einzelstufen von diskreten virtuellen Gangstufen. Die virtuellen Gangstufen können der Vorwärts- und/oder Rückwärtsrichtung der Maschine zugeordnet sein. Beispielsweise, mit Bezug auf 4, kann der Controller mit einem Kennfeld 200 virtueller Gänge programmiert werden, das die Beziehung zwischen der Maschinenleistung und den mehreren virtuellen Gangstufen widerspiegelt, die, in dem veranschaulichten Beispiel, die Gänge (1) bis (8) umfassen können. Jede virtuelle Gangstufe kann einen zugeordneten Bereich von Geschwindigkeiten zwischen einer Mindestgeschwindigkeit des virtuellen Gangs und einer Höchstgeschwindigkeit des virtuellen Gangs aufweisen, und das Kennfeld 200 virtueller Gänge stellt die verfügbaren Geschwindigkeiten dar, die für jeden virtuellen Gang direkt der Maschinengeschwindigkeit, auf der x-Achse 202 abgetragen, entsprechen können. In der veranschaulichten Ausführungsform kann beispielsweise der virtuelle Gang (1) einer vorgesehenen Maschinengeschwindigkeit zwischen 0 und 5 Kilometern pro Stunde (km/h) entsprechen, während der virtuelle Gang (2) einer vorgesehenen Maschinengeschwindigkeit zwischen 4 und 12 Kilometer pro Stunde entsprechen kann. Der virtuelle Gang (8) kann einer vorgesehenen Höchstgeschwindigkeit der Maschine von z. B 40 km/h entsprechen. Folglich stellen die mehreren virtuellen Gänge (1) bis (8) eine Reihe von zunehmend höheren und überlappenden verfügbaren Geschwindigkeitsbereichen mit zugeordneten zulässigen Mindest- und Höchstdrehzahlen des CVT-Abtriebs bereit. Das Kennfeld 200 virtueller Gänge kann das Maschinenführereingabesignal, z. B. eine Modulation des Gaspedals oder ersten Pedals, um Änderungen der Maschinengeschwindigkeit innerhalb des für jede virtuelle Gangstufe zulässigen Bereiches herbeizuführen, als Prozentsatz entlang der y-Achse 204 darstellen. Wenn das erste Pedal niedergedrückt wird, kann bei zunehmenden Modulationsgraden die Ausgabegeschwindigkeit des CVT zunehmen, wobei sie den ansteigenden Geraden folgt, die jedem virtuellen Gang (1) bis (8) zugeordnet sind.
Zurück zu 3: Um dem Maschinenführer eine Auswahl einer bestimmten virtuellen Gangstufe zu ermöglichen, kann der Controller 190 mit der Schaltvorrichtung 126 für virtuelle Gänge am ersten Joystick 120 kommunizieren. Aufgrund der Überlappung bei den virtuellen Gangstufen kann der Maschinenführer zwischen virtuellen Gangstufen „schalten” oder einen Übergang vollziehen, wie etwa zwischen dem virtuellen Gang (1) und dem virtuellen Gang (2), und dementsprechend die verfügbare Abgabeleistung des CVT erhöhen oder verringern. Um Bedienerfreundlichkeit und Vertrautheit zu erzielen, können die verfügbaren Geschwindigkeitsbereiche jeder der virtuellen Gangstufen den Geschwindigkeitsbereichen herkömmlicher Schaltgetriebe mit Gängen entsprechen, sodass der Maschinenführer zwischen erwarteten und durchschaubaren Leistungskennwerten „schalten” kann. Außerdem kann die Schaltvorrichtung 126 für virtuelle Gänge mit der V-N-R-Gangwahlvorrichtung 124 zusammenwirken, sodass mehrere virtuelle Gangstufen ausgewählt werden können, die der Rückwärtsrichtung der Maschine zugeordnet sind. Bei weiteren Ausführungsformen können abweichende Anzahlen virtueller Gangstufen verwendet werden, darunter Bruchteile oder Einzelstufen von diskreten virtuellen Gangstufen.
Zum Erhöhen oder Verringern der Geschwindigkeit innerhalb der ausgewählten virtuellen Gangstufe kann der Controller 190 die Betriebsverhältnisse des CVT 110, der Antriebsquelle 106 oder einer Kombination aus CVT und Antriebsquelle einstellen. In manchen Ausführungsformen kann beispielsweise die Antriebsquelle 106 auf einer festen und gleichbleibenden Drehzahl- und Drehmomentabgabe gehalten werden, und sämtliche Einstellungen hinsichtlich der Maschinenleistung, wie etwa Maschinengeschwindigkeit und Drehmoment, können im CVT 110 vorgenommen werden. Wie weiter oben beschrieben, kann dies durch wahlweises Einstellen des Betriebs des mechanischen Kraftübertragungswegs 160, des hydrostatischen Kraftübertragungswegs 170 und/oder des Sonnenrades 180 erreicht werden. Unter bestimmten Leistungsbedingungen kann ein Regeln nur des CVT 110 bei Festsetzung der Antriebsquelle 106 verbesserte Kraftstoffeffizienzen zur Folge haben.
Um die Abtriebsdrehzahl des CVT 110 und somit der Maschine 100 zu regeln, kann der Controller 190 einen CVT-Drehzahlbefehl erzeugen und dem CVT übermitteln. Nun mit Bezug auf 5: In der Figur ist eine beispielhafte Steuerungsstrategie 210 veranschaulicht, die von dem Controller verfolgt werden kann, um den CVT-Drehzahlbefehl zu erzeugen und zu senden. Die Steuerungsstrategie 210 kann aus jeder geeigneten Art von Software-Routinen, Funktionen, Modulen, Objekten, Klassen, Datenstrukturen, Verfahren, Datensätzen, Bibliotheken usw. oder irgendwas davon, das als Hardware implementiert ist, hier zusammenfassend als Routinen bezeichnet, bestehen. In einer ersten Gangwahl-Routine 212 kann die Steuerungsstrategie 210 die ausgewählte virtuelle Gangstufe 214 registrieren oder bestimmen, die der Maschinenführer aus den verfügbaren virtuellen Gängen (1) bis (8) ausgewählt hat, beispielsweise den virtuellen Gang (2). Dadurch, dass die ausgewählte virtuelle Gangstufe 214 bestimmt wird, können die Informationen und Daten, die mit Hilfe der Steuerungsstrategie 210 verarbeitet werden, für die Geschwindigkeiten und für die an die ausgewählte virtuelle Gangstufe gestellten speziellen Anforderungen an die Abgabeleistung spezifisch sein.
Um die Maschinengeschwindigkeit in den Grenzen zu halten, die durch die ausgewählte virtuelle Gangstufe 214 festgelegt sind, kann die Steuerungsstrategie 210 mittels einer Abfrageroutine 220 den Geschwindigkeitsbereich und Geschwindigkeitsbegrenzungsinformationen für die ausgewählte virtuelle Gangstufe aus einem Steuerungskennfeld, wie etwa dem Kennfeld 200 virtueller Gänge, abfragen Die Abfrageroutine 220 kann die der ausgewählten virtuellen Gangstufe zugeordnete Mindestgeschwindigkeit 222 und Höchstgeschwindigkeit 224 (z. B. 4 km/h und 12 km/h für den virtuellen Gang (2)) extrahieren; diese werden als Grenzwerte für den Betrieb der Maschine verwendet. Die Abfrageroutine 220 kann durch Subtrahieren der Mindestgeschwindigkeit 222 der virtuellen Gangstufe von der Höchstgeschwindigkeit 224 der virtuellen Gangstufe ein Geschwindigkeitsdelta 226 der virtuellen Gangstufe (VGS_Δ) erzeugen, sodass das Geschwindigkeitsdelta der virtuellen Gangstufe den für die ausgewählte virtuelle Gangstufe 214 verfügbaren Geschwindigkeitsbereich als eine absolute Zahl repräsentiert. Die Steuerungsstrategie 210 kann VGS_Δ 226 und, in manchen Ausführungsformen, die Mindestgeschwindigkeit 222 der virtuellen Gangstufe für eine weitere Verarbeitung mitteilen oder übermitteln.
Um der vom Maschinenführer vorgenommenen Einstellung der Maschinengeschwindigkeit innerhalb der durch die ausgewählte virtuelle Gangstufe 214 festgelegten Grenzen Rechnung zu tragen, kann die Steuerungsstrategie 210 eine Skalierungsroutine 230 umfassen, die ein Maschinenführereingabesignal 232 – beispielsweise ein elektronisches Signal, das eine vom Maschinenführer vorgenommene Modulation des rechten, ersten Pedals repräsentiert – entgegennehmen kann, das die vom Maschinenführer angeforderte Maschinengeschwindigkeit angibt. Die Skalierungsroutine 230 kann das Maschinenführereingabesignal 232 in einen Skalierfaktor (SF) 234 im Bereich zwischen 0 und 1 umwandeln. Beispielsweise wird die Skalierungsroutine 230 ein Maschinenführereingabesignal 232, das anzeigt, dass der Maschinenführer das erste Pedal zu 50% niedergedrückt hat, in einen SF 234 von 0,5 umwandeln. Dafür kann die Skalierungsroutine 230 eine Skalierungstabelle 235 umfassen, in welcher der Betrag des Maschinenführereingabesignals 232 (z. B. die Pedalmodulation als Prozentsatz) auf der x-Achse 236 und der Bereich möglicher Skalierfaktoren von 0,0 bis 1,0 auf der y-Achse 237 abgetragen ist. In der Skalierungstabelle 235 kann eine Bezugskurve oder Bezugslinie 238 dargestellt sein, um eine Umwandlung durch Querverweisen des Maschinenführereingabesignals 232 auf die Bezugslinie 238 zu ermöglichen. Ein möglicher Vorteil einer Verwendung der Skalierungsroutine 230 bei der Erzeugung eines SF 234 ist, dass das Maschinenführereingabesignal 232 normiert und in anderen Funktionen oder Routinen, die vom Controller verarbeitet werden, verwendet werden kann.
Die Skalierungsroutine 230 kann den SF 234 an eine Multiplikationsroutine 240 übergeben, die außerdem das VGS_Δ 226 entgegennimmt und diese Werte durch Multiplikation kombiniert, um beispielsweise nach der folgenden Gleichung eine skalierte geforderte Geschwindigkeit 242 zu erhalten: VGS_Δ × SF = skalierte geforderte Geschwindigkeit (1)
Folglich repräsentiert die skalierte geforderte Geschwindigkeit 242 den Geschwindigkeitsbereich, der für die ausgewählte virtuelle Gangstufe, die der Maschinenführer gerade anfordert, verfügbar ist. Wenn beispielsweise SF 0,5 ist und der angeforderte virtuelle Gang (2) eine Mindestgeschwindigkeit von 4 km/h und eine Höchstgeschwindigkeit von 12 km/h aufweist, sodass VGS_Δ 8 km/h (12 km/h–4 km/h) ist, dann beträgt die skalierte geforderte Geschwindigkeit 4 km/h. Wegen der Mindest- und Höchstgrenze, die für die ausgewählte virtuelle Gangstufe gelten, kann jedoch die skalierte geforderte Geschwindigkeit 242 die Drehzahleigenschaften der ausgewählten virtuellen Gangstufe genau widerspiegeln. Von daher werden die skalierte Geschwindigkeitsanforderung 242 und die Mindestgeschwindigkeit 222 der virtuellen Gangstufe an eine Additionsroutine 246 übergeben, die die zwei Werte addiert, um die vom Maschinenführer angeforderte Maschinengeschwindigkeit zu berechnen (z. B. 4 km/h + 4 km/h = 8 km/h). Um die Soll-Maschinengeschwindigkeit zu erzeugen, kann die Steuerungsstrategie 210 die angeforderte Maschinengeschwindigkeit als CVT-Drehzahlbefehl 248 an das CVT übermitteln.
Zurück zu 3: Das CVT 110, das in Reaktion auf den CVT-Drehzahlbefehl betrieben wird, kann fähig sein, über dem vollen Bereich von Geschwindigkeiten, der bei den mehreren virtuellen Gangstufen zur Verfügung steht, die angeforderte Maschinengeschwindigkeit zu erzeugen. Demzufolge können alle Einstellungen der Abtriebsdrehzahl der Maschine 100 mittels des CVT 110 vorgenommen werden, während die Antriebsquelle 106 mit einer festen Drehzahl läuft. Derartige Anordnungen können jedoch einen wahrgenommenen Mangel der Antriebsquelle 106 zur Folge haben. Beispielsweise, wenn ein Maschinenführer das erste Pedal 130 niederdrückt, um die Maschine zu beschleunigen, kann er eine hörbare Reaktion der „auf Touren kommenden” Kraftmaschine oder eine fühlbare Reaktion zunehmender Vibrationen, die von der Kraftmaschine erzeugt werden, erwarten. Durch ausschließliches Modifizieren der Leistungsabgabe des Antriebsstrangs 108 durch das CVT 110 werden keine derartigen Reaktionen hervorgerufen. Von daher kann der Controller 190, bei einer Ausführungsform, die Abgabeleistung der Antriebsquelle 106 unabhängig und gleichzeitig einstellen.
Mit Bezug auf 6: Zur Unterstützung der Regelung der Antriebsquelle kann der Controller ein Antriebsquellen-Drehzahlkennfeld 250 enthalten, das den Bereich der verfügbaren Drehzahlen enthält, welche die Antriebsquelle erzeugen kann. Wie oben erwähnt wurde, kann beispielsweise eine Dieselverbrennungskraftmaschine Drehzahlen zwischen einer Mindestdrehzahl oder „niedrigen Leerlaufdrehzahl” von etwa 800 rpm und einer Höchstdrehzahl oder „hohen Leerlaufdrehzahl” von etwa 1850 rpm erzeugen, die im Antriebsquellen-Drehzahlkennfeld auf der y-Achse 252 abgetragen sein können. Für ein Korrelieren der Antriebsquellendrehzahl mit dem Maschinenführereingabesignal 232, das durch Bewegen des ersten Pedals erzeugt wird, kann bei dem Kennfeld 250 der Betrag des Maschinenführereingabesignals auf der x-Achse 254 abgetragen sein. Die Beziehung zwischen beiden kann durch Aufnehmen einer Ansprechkurve 256 hergestellt werden, die empirisch bestimmt werden kann, nämlich indem bei einer vorhandenen Maschine das Ansprechverhalten der Kraftmaschine in Bezug auf die Pedalbetätigung gemessen wird. Zwar ist bei der veranschaulichten Ausführungsform die Ansprechkurve eine Gerade, doch in anderen Ausführungsformen kann die Ansprechkurve andere Formen aufweisen.
Neben oder alternativ zu dem Antriebsquellen-Drehzahlkennfeld 250 kann der Controller eine zweite Steuerungsstrategie 260 verfolgen, wie etwa jene, die in 7 angegeben ist, um für ein Regeln der Antriebsquelle einen Antriebsquellen-Drehzahlbefehl zu erzeugen. Um die Abtriebsdrehzahl der Antriebsquelle innerhalb der physikalischen Grenzen der Kraftmaschine zu halten, kann die Steuerungsstrategie 260 eine Abfrageroutine 262 umfassen, welche die Mindestdrehzahl 264 der Antriebsquelle und die Höchstdrehzahk 266 der Antriebsquelle von beispielsweise dem Antriebsquellen-Drehzahlkennfeld abfragt. Die Mindestdrehzahl und die Höchstdrehzahl der Antriebsquelle können von der ausgewählten virtuellen Gangstufe unabhängig sein. Außerdem kann die Abfrageroutine 262 durch Subtrahieren der Mindestdrehzahl von der Höchstdrehzahl der Antriebsquelle ein Antriebsquellendrehzahldelta 268 (PSS_Δ) erzeugen. Für die beispielhafte Dieselkraftmaschine kann PSS_Δ wie folgt berechnet werden: 1850 rpm – 800 rpm = 1250 rpm. PSS_Δ und die Mindestdrehzahl 264 der Antriebsquelle 264 können zur weiteren Verarbeitung übergeben werden.
Um dem Maschinenführereingabesignal 232 Rechnung zu tragen, kann die zweite Steuerungsstrategie eine Skalierungsroutine verwenden, die der bei der ersten Steuerungsstrategie verwendeten Skalierungsroutine 230 ähnlich bzw. in manchen Ausführungsformen gleich ist. Die Skalierungsroutine 230 erzeugt einen SF 234 zwischen 0,0 und 1,0, der den Grad der Modulation des ersten Pedals durch den Maschinenführer widerspiegelt, z. B. 0,5. SF 234 und PSS_Δ werden an eine Multiplikationsroutine 270 übergeben, welche die zwei Werte multipliziert, um eine skalierte geforderte Drehzahl 272, die die Soll-Drehzahl der Antriebsquelle darstellt, gemäß der folgenden Gleichung zu berechnen: PSS_Δ × SF = skalierte geforderte Drehzahl (2)
Bei dem vorliegenden Beispiel kann die skalierte geforderte Drehzahl 272 wie folgt berechnet werden: 1250 × 0,5 = 625. Da die skalierte geforderte Drehzahl 272 nicht direkt mit dem wahren Bereich der Antriebsquellendrehzahlen korreliert und tatsächlich unterhalb der Festbremsdrehzahl sein kann, kann in einer Additionsroutine 274 die skalierte geforderte Drehzahl mit der Mindestdrehzahl 264 der Antriebsquelle kombiniert werden. Ergebnis dieser Additionsroutine 274 ist ein Antriebsquellen-Drehzahlbefehl 278, z. B. 625 rpm + 800 rpm = 1425 rpm. Der Controller übermittelt den Antriebsquellen-Drehzahlbefehl 278 an die Antriebsquelle, um ihre Abtriebsdrehzahl gemäß der Anforderung des Maschinenführers zu regeln. Wie dem Fachmann geläufig sein wird, kann bei diesen Ausführungsformen, die eine Dieselverbrennungskraftmaschine verwenden, die Abtriebsdrehzahl durch Vergrößern oder Verringern der Menge des in die Brennkammern eingespritzten und dort verbrannten Kraftstoffs eingestellt werden. Bei einigen weiteren Ausführungsformen kann der Antriebsquellen-Drehzahlbefehl mit dem Ziel einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit, einer festen Drosselklappenstellung, situationsbezogener Strategien zur Geschwindigkeitsbegrenzung, einer Verbesserung von Leistungsmerkmalen usw. weiter korrigiert werden.
Das Ergebnis der zweiten Steuerungsstrategie kann eine Reaktion von der Antriebsquelle hervorrufen, welche die sensorischen Erwartungen von Maschinenführern, die die Maschinen steuern, erfüllen. Bei manchen Ausführungsformen kann der zusätzlichen Leistung der Antriebsquelle 106 in Form eines erhöhten Drehmoments oder einer erhöhten Drehzahl im CVT 110 Rechnung getragen werden, indem beispielsweise die Drehmoment- oder Drehzahländerung im hydrostatischen Kraftübertragungsweg 170 oder im mechanischen Kraftübertragungsweg 160 beseitigt wird. In anderen Ausführungsformen kann die Änderung der Abgabeleistung der Antriebsquelle 106 durch eine im Antriebsstrang 108 angeordnete Kupplung 108 aufgefangen werden. Wenn die rotatorische Leistung der Antriebsquelle 106 zunimmt, kann die Kupplung unvollständig ausgerückt werden, was zu Schlupf im Antriebsstrang 108 führt, sodass die Drehzahl der Antriebsvorrichtungen 104 gleich bleibt. Auf diese Weise können Einstellungen der Abtriebsdrehzahl der Antriebsquelle vorgenommen werden, ohne die Geschwindigkeit der Maschine wesentlich zu beeinflussen, die in direktem Zusammenhang mit der Ausgabegeschwindigkeit des CVT stehen kann.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung kann ein Maschinenführer durch Modulieren einer Maschinenführereingabevorrichtung, wie etwa eines Pedals, gleichzeitige, unabhängige Reaktionen sowohl in einem mit einem CVT gekoppelten Kraftübertragungssystem als auch in dem CVT auslösen. Nun mit Bezug auf 8: In der Figur ist ein Beispiel für einen Ablaufplan 300 gezeigt, der einen Prozess zum Steuern des Betriebs der Antriebsquelle und des CVT darstellt. In einem Schritt 302 zur Bestimmung einer virtuellen Gangstufe kann der Prozess bestimmen, welche virtuelle Gangstufe der Maschinenführer aus den mehreren verfügbaren virtuellen Gangstufen ausgewählt hat, um die Maschine zu betreiben. In einem Schritt 304 zur Bestimmung der Pedalmodulation kann der Prozess das Maschinenführereingabesignal, wie etwa die Modulation eines Pedals, das sich im Führerstand befindet, messen. Das Maschinenführereingabesignal kann eine Soll-Einstellung bezüglich der Grundgeschwindigkeit der Maschine angeben, wie etwa durch Beschleunigen oder Verlangsamen der Maschine. Aufgrund der Drehzahluntergrenzen, die sowohl für die Antriebsquelle als auch für die ausgewählte virtuelle Gangstufe gelten können, ist das Maschinenführereingabesignal möglicherweise nicht ohne Weiteres in eine direkte Steuerung eines genauen Betriebs des Antriebsstrangs umsetzbar. Deshalb kann der Prozess einen Skalierungsschritt 306 umfassen, wobei das Maschinenführereingabesignal in einen intermediären Skalierfaktor zwischen 0,0 und 1,0 umgewandelt wird. Der Skalierfaktor kann bei den in 5 und 7 dargestellten Steuerstrategien verwendet werden, um die angeforderte Maschinengeschwindigkeit zu bestimmen.
Mit dem intermediären Skalierfaktor kann der Prozess den Betrieb des CVT und der Antriebsquelle unabhängig voneinander steuern, indem gleichzeitig zwei separate Steuerroutinen oder -prozesse, einschließlich eines Teilprozesses 310 zur CVT-Steuerung und eines Teilprozesses 330 zur Antriebsquellensteuerung, ausgeführt werden. Für eine Umwandlung des Skalierfaktors in einen CVT-Drehzahlbefehl kann der Teilprozesses 310 zur CVT-Steuerung in einem Schritt 312 zur Bestimmung der Geschwindigkeitsgrenzen der virtuellen Gangstufe die Mindestgeschwindigkeit und die Höchstgeschwindigkeit des virtuellen Gangs bestimmen, die für die ausgewählte virtuelle Gangstufe gelten. Für jede verfügbare virtuelle Gangstufe können die Mindest- und Höchstgeschwindigkeitsgrenze, enthalten in einem Kennfeld, einem Diagramm, einer Tabelle o. ä., im Controller gespeichert sein. Sobald die Mindest- und Höchstgeschwindigkeitsgrenze der virtuellen Gangstufe bestimmt sind, können sie in einem Subtraktionsschritt 314 voneinander subtrahiert werden, um ein Geschwindigkeitsdelta der virtuellen Gangstufe zu bestimmen. Der Teilprozess 310 zur CVT-Steuerung umfasst einen Rechenschritt 316, bei dem das Geschwindigkeitsdelta der virtuellen Gangstufe mit dem Skalierfaktor multipliziert und das Ergebnis zur Mindestgeschwindigkeitsgrenze der virtuellen Gangstufe addiert wird, um einen CVT-Drehzahlbefehl zu bestimmen. In einem Kommunikationsschritt 318 übermittelt der Teilprozess 310 zur CVT-Steuerung den CVT-Drehzahlbefehl an das CVT, um ein Einstellen der rotatorischen Leistung des CVT entsprechend der geforderten Grundgeschwindigkeitsänderung herbeizuführen.
Zum Einstellen des Betriebs der Antriebsquelle auf eine Weise, die der Maschinenführer erwarten kann, bestimmt der Teilprozess 330 zur Antriebsquellensteuerung zunächst in einem Schritt 332 zur Bestimmung der Antriebsquellendrehzahl die Mindest- und Höchstdrehzahl der Antriebsquelle. In einem Subtraktionsschritt 334 subtrahiert der Teilprozess 330 zur Antriebsquellensteuerung die Mindest- und Höchstdrehzahl, um ein Antriebsquellendrehzahldelta zu bestimmen. In einem Rechenschritt 336 wird das Antriebsquellendrehzahldelta mit dem Skalierfaktor multipliziert, und das Ergebnis wird zur Mindestdrehzahl der Antriebsquelle addiert, um einen Antriebsquellen-Drehzahlbefehl zu bestimmen. In einem weiteren Kommunikationsschritt 338 übermittelt der Teilprozess 330 zur Antriebsquellensteuerung den Antriebsquellen-Drehzahlbefehl an die Antriebsquelle, um ein Einstellen ihres Betriebs zu veranlassen. Die Antriebsquelle funktioniert dadurch auf eine Weise, die der Maschinenführer erwarten kann, derart, dass ein Eindruck eines „Auf-Touren-Kommen” der Antriebsquelle verschafft wird, wenn der Maschinenführer ein Beschleunigen der Maschine verlangt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Antriebsquellen-Drehzahlbefehl unabhängig von der ausgewählten virtuellen Gangstufe erzeugt, sodass für jede der mehreren virtuellen Gangstufen der volle Bereich von Antriebsquellendrehzahlen zwischen Mindestwert und Höchstwert auf den vollen Bereich von Geschwindigkeiten der virtuellen Gangstufe angewendet werden kann. Außerdem kann dadurch, dass die Teilprozesse zur CVT-Steuerung und zur Antriebsquellensteuerung dasselbe Maschinenführereingabesignal und, in manchen Ausführungsformen, denselben Skalierfaktor verwenden können, um das CVT und die Antriebsquelle unabhängig voneinander einzustellen, ein Gefühl von Proportionalität oder Korrelation bei der Erhöhung der Drehzahl der zwei Komponenten verschafft werden. Da beispielsweise das CVT die Abtriebsdrehzahl der Maschine erhöhen kann, kann der Maschinenführer eine proportionale oder korrelierte Zunahme der Abtriebsdrehzahl der Antriebsquelle entsprechend der herkömmlichen Reaktion wahrnehmen, die bei Maschinen mit Schaltgetrieben mit Gängen erwartet wird. Ein weiterer möglicher Vorteil der Offenbarung ist, dass durch die unabhängige Steuerung der Antriebsquelle und des CVT den Grenzwerten für die Mindest- und Höchstdrehzahl, die der Antriebsquelle und dem CVT zugeordnet sind, unabhängig voneinander Rechnung getragen werden kann. Beispielsweise kann die Steuerungsstrategie für die Antriebsquelle so wirken, dass der Betrieb der Antriebsquelle nur innerhalb ihrer physikalischen Grenzen erfolgt. Die Steuerungsstrategie für das CT hingegen kann separaten Drehzahlbeschränkungen Rechnung tragen, die auf jede der verfügbaren virtuellen Gangstufe angewendet werden können. Bei jeder der mehreren virtuellen Gangstufen kann eine individuelle Steuerungsstrategie für die Antriebsquelle verwendet werden.
Die voneinander unabhängige Steuerung von CVT und Antriebsquelle kann außerdem dem Maschinenführer helfen zu bestimmen, wann virtuelle Gänge zu schalten sind. Beispielsweise kann der Maschinenführer das Pedal vollständig niederdrücken, um eine Absicht einer vollen Beschleunigung anzuzeigen. Das CVT kann jedoch der Höchstgeschwindigkeit der ausgewählten virtuellen Gangstufe nahekommen oder diese Höchstgeschwindigkeit erreicht haben. Da das CVT keine ausreichende hörbare oder vibratorische Reaktion liefert, ist es dem Maschinenführer möglicherweise nicht bewusst, dass das CVT seine Höchstgrenzen erreicht hat. Aufgrund der Korrelation zwischen der Drehzahlzunahme des CVT und der Zunahme bei der Antriebsquelle, derart, dass die Antriebsquelle sich ebenfalls ihrer Höchstdrehzahl nähert, könnte der Maschinenführer anhand der Antriebsquelle entscheiden, dass sich die Maschine den Grenzen der ausgewählten virtuellen Gangstufe nähert. Der Maschinenführer kann diese Bestimmung direkt vornehmen, beispielsweise indem er auf einen Drehzahlmesser schaut, der die Abtriebsdrehzahl der Antriebsquelle angibt, oder indirekt durch die spürbaren Empfindungen oder möglicherweise das hörbare Geräusch, das die Antriebsquelle erzeugt. Der Maschinenführer kann sich daher für ein Schalten der virtuellen Gänge entscheiden, um die Beschleunigung der Maschine fortzusetzen.
Bei manchen Ausführungsformen kann der Maschinenführer die Wahlmöglichkeit zwischen einer Implementierung einer Steuerungsstrategie zum Einstellen des Betriebs nur des CVT bei Beibehaltung der Abgabeleistung der Antriebsquelle auf einem festen Wert oder einem Einstellen beider, des CVT und der Antriebsquelle, haben. Folglich können verschiedene Maschinenführer, denen dieselbe Maschine zugewiesen wird, die Steuerungsstrategie zum Betreiben der Maschine entsprechend ihren Präferenzen modifizieren. In manchen Ausführungsformen kann die offenbarte Steuerungsstrategie zusammen mit weiteren Steuerungsstrategien verwendet werden.
Es versteht sich, dass die vorangehende Beschreibung Beispiele für das offenbarte System und die offenbarte Technik gibt. Es wird jedoch in Erwägung gezogen, dass andere Implementierungen der Offenbarung im Detail von den vorangehenden Beispielen abweichen können. Sämtliche Bezugnahmen auf die Offenbarung oder Beispiele daraus sollen nur als Verweis auf das spezielle Beispiel, das gerade an dieser Stelle erörtert wird, dienen, wobei nicht beabsichtigt ist, dem Schutzbereich der Offenbarung im Allgemeinen Beschränkungen aufzuerlegen. Alle Sprachverwendungen zur Unterscheidung und Abgrenzung mit Bezug auf bestimmte Merkmale sind vorgesehen, um eine fehlende Präferenz für diese Merkmale anzugeben, jedoch nicht, um solche vollständig aus dem Schutzbereich der Offenbarung auszuschließen, sofern nichts anderes angegeben ist.
Die Verwendung der Ausdrücke „ein” und „der”, „die”, „das” sowie „mindestens ein” usw. im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erfindung (insbesondere im Zusammenhang mit den folgenden Ansprüchen) soll sowohl die Einzahl als auch die Mehrzahl abdecken, sofern hier nichts anderes angegeben ist oder klar im Widerspruch zum Kontext steht. Die Verwendung des Ausdrucks „mindestens ein(es)” gefolgt von einer Liste, die eine oder mehrere Positionen enthält (beispielsweise „mindestens eines von A und B”), ist so zu interpretieren, dass aus den aufgelisteten Positionen eine Position (A oder B) oder eine Kombination von zwei oder mehr aufgelisteten Positionen (A und B) ausgewählt ist, sofern hier nichts anderes angegeben ist oder klar im Widerspruch zum Kontext steht.
Angaben von Bereichen von Werten sollen hier lediglich als kurzschriftliches Verfahren dienen, um sich jeweils auf jeden einzelnen Wert zu beziehen, der in den Bereich fällt, sofern hier nicht anderes angegeben ist, und jeder einzelne Wert ist Bestandteil der Beschreibung, als wenn er hier einzeln aufgeführt worden wäre. Sämtliche hier beschriebenen Verfahren können in einer beliebigen geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden, sofern hier nichts anderes angegeben ist oder klar im Widerspruch zum Kontext steht.
Dementsprechend umfasst diese Offenbarung sämtliche Modifikationen und Entsprechungen des in den beigefügten Ansprüchen genannten Sachgegenstandes, wie nach geltendem Recht möglich. Außerdem umfasst die Offenbarung jede Kombination der oben beschriebenen Elemente in all ihren möglichen Varianten, sofern hier nichts anderes angegeben ist oder klar im Widerspruch zum Kontext steht.

Claims

Verfahren zum Steuern einer Maschinengeschwindigkeit einer Maschine (100) mit einem stufenlosen Getriebe (CVT) (110), das mit einer Antriebsquelle (106) in einer Wirkbeziehung gekoppelt ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Auswählen einer virtuellen Gangstufe (214) aus mehreren virtuellen Gangstufen; Empfangen eines Maschinenführereingabesignals (232), das eine Soll-Einstellung der Maschinengeschwindigkeit angibt; Umwandeln des Maschinenführereingabesignals (232) in einen CVT-Drehzahlbefehl (248), dem die virtuelle Gangstufe (214), die ausgewählt wurde, zugeordnet ist, und Übermitteln des CVT-Drehzahlbefehls (248) an das CVT (110); Einstellen der Maschinengeschwindigkeit durch Betreiben des CVT gemäß dem CVT-Drehzahlbefehl (248); Umwandeln des Maschinenführereingabesignals (232) in einen Antriebsquellen-Drehzahlbefehl (278) und Übermitteln des Antriebsquellen-Drehzahlbefehls (278) an die Antriebsquelle (106); und Einstellen einer Drehzahl der Antriebsquelle (106) gemäß dem Antriebsquellen-Drehzahlbefehl (278) im Wesentlichen unabhängig vom CVT-Drehzahlbefehl (248).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Umwandelns des Maschinenführereingabesignals (232) in einen Antriebsquellen-Drehzahlbefehl (278) ein Vergleichen des Maschinenführereingabesignals (232) mit einem Antriebsquellen-Drehzahlkennfeld (25) umfasst, das eine Mindestdrehzahl (264) und eine Höchstdrehzahl (266) der Antriebsquelle enthält, wobei die Mindestdrehzahl (264) und die Höchstdrehzahl (266) der Antriebsquelle von der Maschinengeschwindigkeit unabhängig dargestellt sind.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei jede der mehreren virtuellen Gangstufen einen Bereich von Geschwindigkeiten zwischen einer Mindestgeschwindigkeit (222) und einer Höchstgeschwindigkeit (224) der virtuellen Gangstufe aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei für jede virtuelle Gangstufe die Drehzahl der Antriebsquelle (106) proportional zum Bereich der Geschwindigkeiten der virtuellen Gangstufe eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der CVT-Drehzahlbefehl (248) unabhängig vom Antriebsquellen-Drehzahlbefehl (278) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei jede virtuelle Gangstufe einem Kennfeld (200) virtueller Gänge zugeordnet ist und wobei das Kennfeld virtueller Gänge die Mindestgeschwindigkeit (222) und die Höchstgeschwindigkeit (224) für die virtuelle Gangstufe (214), die ausgewählt wurde, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner Folgendes umfasst: Umwandeln des Maschinenführereingabesignals (232) in einen Skalierungsfaktor (234); Vergleichen des Skalierungsfaktors (234) mit einem Antriebsquellen-Drehzahlkennfeld (250), um die Drehzahl der Antriebsquelle (106) zu bestimmen; und für die virtuelle Gangstufe, die ausgewählt wurde, Vergleichen des Skalierungsfaktors (234) mit dem Kennfeld (200) virtueller Gänge, um die Maschinengeschwindigkeit zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Einstellens der Maschinengeschwindigkeit durch Betreiben des CVT (110) gemäß dem CVT-Drehzahlbefehl (248) von einem im Allgemeinen in einer Umkehrrelation erfolgenden Einstellen auf eine CVT-Drehmomentabgabe begleitet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner ein Vernichten mindestens eines Teils einer Antriebsquellen-Abgabeleistung von der Antriebsquelle (106) im CVT (110) umfasst.
Maschine (100) mit einem stufenlosen Getriebe (CVT) (110), das mit einer Antriebsquelle (106) in einer Wirkbeziehung gekoppelt ist; wobei die Maschine (100) Folgendes umfasst: ein CVT (110) mit mehreren wählbaren virtuellen Gangstufen, wobei jede virtuelle Gangstufe einen Bereich von Geschwindigkeiten zwischen einer Mindestgeschwindigkeit (222) und einer Höchstgeschwindigkeit (224) der virtuellen Gangstufe aufweist; eine Antriebsquelle (106), die einen Bereich von Antriebsquellendrehzahlen zwischen einer Mindestdrehzahl (264) und Höchstdrehzahl (266) der Antriebsquelle aufweist; eine Maschinenführereingabevorrichtung (130), die mit dem CVT (110) kommuniziert, um die Geschwindigkeit in dem virtuellen Gang zwischen der Mindestgeschwindigkeit (222) und Höchstgeschwindigkeit (224) für die virtuelle Gangstufe (214), die ausgewählt wurde, einzustellen; und wobei die Maschinenführereingabevorrichtung (130) mit der Antriebsquelle (106) kommuniziert, um die Antriebsquellendrehzahl zwischen der Mindestdrehzahl (264) und der Höchstdrehzahl (266) der Antriebsquelle unabhängig von der virtuellen Gangstufe (214), die ausgewählt wurde, einzustellen.