DE19631294C2

DE19631294C2 - Getriebeeinheit

Info

Publication number: DE19631294C2
Application number: DE19631294A
Authority: DE
Inventors: Gunter Juergens
Original assignee: LuK GS Verwaltungs GmbH and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1995-08-23
Filing date: 1996-08-02
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2016-08-03
Also published as: DE19631294A1; DE19631236A1; DE19631216A1; DE19631236C2; DE19631243A1; DE19631281A1; DE19631243C2; DE19631281C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit mit Mehrbereichsstruktur mit einem stufenlos verstellbaren Getriebe und mit einem weiteren Getriebe. Bei diesen Ge triebeeinheiten mit Mehrbereichsstruktur ist der Übersetzungsbereich des stufen los verstellbaren Getriebes mehrfach nutzbar.

Derartige Getriebe sind in der EP 0 210 053, DE 41 13 386, GB 2 045 368 und GB 2 108 599 offenbart. Die EP 0 210 053 zeigt eine Getriebeeinheit mit einem stufenlos verstellbaren Getriebe, wie Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, wo bei die Wellen der Kegelscheibenpaare an- oder abtriebsseitig geschaltet werden können, wobei die Eingangswelle und/oder Ausgangswelle der Getriebeeinheit mittels Kupplungen und anderer Getriebestufen derart geschaltet werden können, dass jeweils eine Verbindung mit den Wellen der Kegelscheibenpaare in An- oder Abtriebsrichtung geschaltet werden kann.

Die GB 2 045 368 und die GB 2 108 599 offenbaren jeweils eine Getriebeeinheit mit einem stufenlos verstellbaren Getriebe, wie Kegelscheibenumschlingungsge triebe, Reibradgetriebe oder Toroid-Getriebe, wobei der Ausgang des stufenlos verstellbaren Getriebes auf einen Eingang eines Überlagerungsgetriebes, wie Summiergetriebes, übertragen wird und ein zweiter Eingang des Überlagerungs getriebes, wie Summiergetriebes, über eine Getriebestufe mit fester Übersetzung mit dem Eingang des stufenlos verstellbaren Getriebes verbunden werden kann, wobei der Ausgang des Summiergetriebes mit der Getriebeabtriebswelle verbun den ist. Über Kupplungen kann sowohl das Getriebe mit fester Übersetzungsstufe auf den einen Eingang des Summiergetriebes als auch das Summiergetriebe zu- und abgeschaltet werden, das heißt blockiert oder freigegeben werden.

Aus dem Aufsatz "Getriebe im Fahrzeugbau"; VDI Berichte 579, Seiten 125 bis 150 ist eine Getriebeeinheit bekannt (Bild 20), bei der der Übersetzungsbereich des stufenlos verstellbaren Getriebes eine Übersetzung aufweist, bei welcher bei gegebener Eingangsdrehzahl der Getriebeeinheit die Abtriebsdrehzahl der Ge triebeeinheit null ist und bei einer der gegenüber veränderten Übersetzung eine positive oder negative Übersetzung erfolgt und am Ausgangsteil der Getriebeein heit eine Ausgangsdrehzahl und ein Ausgangsmoment anliegt, welche positive o der negative Vorzeichen aufweisen.

Gemeinsam ist den Getrieben der oben genannten Offenlegungsschriften, dass der Übersetzungsbereich des stufenlos verstellbaren Getriebes mehr als einmal durchfahrbar ist und die Bereichsumschaltung mittels Kupplungen vorgenommen wird, wobei die offenbarte Getriebestruktur der EP-Offenlegungsschrift als i²- Getriebe bezeichnet wird und die offenbarte Getriebestruktur der GB-Offenle gungsschriften als Geared-Neutral-Strukturen bekannt sind.

Bei diesen Getriebestrukturen erfolgt die Umschaltung der Übersetzungsbereiche mittels Kupplungen, die formschlüssig oder reibschlüssig sein können.

Aus der Druckschrift DE 40 11 850 A1 ist ein Verfahren zum Steuern einer zwi schen einer Antriebsmaschine und einem Getriebe wirksamen automatisierten Reibungskupplung für den Anfahrvorgang bekannt, mit der ein sanftes und gleichmäßiges Anfahren (= Ankriegen) bei optimalem Drehmoment ermöglicht wird und Motorschwingungen auf den Antriebsstrang weitgehend ausgeschaltet wer den, wobei die Schlupfregelung (= Momentensteuerung) mittels eines Prozessors erfolgt.

Solche Getriebeeinheiten, wie insbesondere die Geared-Neutral-Getriebe, können in ihrem ersten Betriebsbereich bei eingangsseitiger Drehzahl eine abtriebsseitei ge Drehzahl null aufweisen, d. h. bei einer solchen Getriebeeinheit kann mittels Drehzahlveränderung des stufenlos verstellbaren Getriebes ein Anfahrvorgang ohne Ein- oder Auskuppeln vorgenommen werden. Die Drehzahlregelung, bzw. die Übersetzungssteuerung oder -regelung, steuert die Übersetzung derart, dass die in ein Summiergetriebe übertragenen Drehzahlen am Ausgang des Summier getriebes zu der Drehzahl null überlagert werden, so dass ein Neutralzustand er reicht wird.

Ein Anfahren in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung wird durch eine veränderte Drehzahlregelung bzw. Übersetzungsregelung des Variators des stufenlos ver stellbaren Getriebes erreicht.

Die Übersetzungsansteuerung im Neutralbereich erweist sich in der Praxis als sehr problematisch, da bei geringen Schwankungen der Übersetzung des Varia tors des stufenlos verstellbaren Getriebes eine geringe Schwankung des Fahr zeuges resultiert. Das Fahrzeug führt in diesem Zustand eine Schwingung nach vorn und nach hinten durch, was von den Fahrzeuginsassen als unangenehm empfunden werden kann.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Getriebeeinheiten mit Mehrbereichs strukturen zu schaffen, welche ein verbessertes Verhalten im Anfahrverhalten und im Neutralbereich als auch einen verbesserten Komfort aufweisen. Weiterhin sollte eine Getriebeeinheit geschaffen werden, welche aufgrund intelligenter Steuerverfahren weniger hohen Aufwand in der Herstellung benötigt.

Dies kann bei Getriebeeinheiten erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, dass ein weiteres Getriebe dem stufenlos verstellbaren Getriebe über wenigstens zwei wechselweise sich öffnende und schließende Kupplungen mit veränderbar ein stellbarem übertragbarem Moment zuschaltbar sind, mit einem Steuergerät, wel ches die Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes steuert und die An steuerung des jeweiligen übertragbaren Drehmomentes der Kupplungen vornimmt und eine Übersetzungsansteuerung und eine Ansteuerung eines gezielten übertragbaren Drehmomentes zumindest einer Kupplung mittels der Steuereinheit durchgeführt wird, wobei ein Schleifen oder Schlupfen der Kupplungen angesteu ert wird, so dass ein Ankriechen des Fahrzeuges erfolgt.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn erfindungsgemäß bei einer Getriebeein heit mit Mehrbereichsstruktur mit einem stufenlos verstellbaren Getriebe, wie bei spielsweise Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, Reibradgetriebe oder Toroid- Getriebe, dessen Übersetzungsbereich mehr als einmal durchfahrbar ist, und weitere Getriebe mittels mindestens zwei Kupplungen bei Erreichen eines be stimmten Übersetzungsverhältnisses des stufenlos einstellbaren Getriebes im Kraftfluss der Getriebeeinheit zu- und abschaltbar sind, wobei bei dem Umschalt punkt auch eine Betätigungsrichtungsumkehr oder eine Umkehr des Leistungs flusses des stufenlos verstellbaren Getriebes erfolgt, mit einem Steuergerät, wel ches die Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes steuert, und die Steuerung des übertragbaren Drehmomentes der einzelnen Kupplungen vor nimmt, und mittels einer Übersetzungssteuerung und einer Ansteuerung eines gezielten übertragbaren Drehmomentes von zumindest einer Kupplung, ein ge zieltes Schleifen oder Schlupfen der Kupplung angesteuert wird, so dass ein An kriechen des Fahrzeuges erfolgt.

Weiterhin kann es nach einem weiteren erfindungsgemäßen Gedankens vorteil haft sein, wenn bei Getriebeeinheiten mit Mehrbereichsstruktur mit einem stufenlos verstellbaren Getriebe, wie beispielsweise Kegelscheibenumschlingungsge triebe oder Toroid-Getriebe, dessen Übersetzungsbereich mehr als einmal durchfahrbar ist, indem mindestens zwei Kupplungen bei Erreichen eines be stimmten Übersetzungsverhältnisses des stufenlos verstellbaren Getriebes im Kraftfluss der Getriebeeinheit zu- und abschaltbar sind, wobei bei dem Umschalt punkt auch eine Betätigungsrichtungsumkehr des stufenlos verstellbaren Getrie bes erfolgt und mit einem Steuergerät, welches die Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes steuert und die Steuerung des jeweiligen übertragbaren Drehmomentes der einzelnen Kupplungen vornimmt und eine Übersetzungssteu erung und eine Ansteuerung eines gezielten übertragbaren Drehmomentes von zumindest einer Kupplung ein gezieltes Schleifen oder Schlupfen der Kupplung ansteuert, so dass ein Ankriechen des Fahrzeuges erfolgt.

Erfindungsgemäß kann es vorteilhaft sein, wenn bei einer Getriebeeinheit, bei der dem stufenlos verstellbaren Getriebe ein Überlagerungsgetriebe, wie beispiels weise Summiergetriebe, mit zwei Eingängen im Drehmomentfluss nachgeordnet zu- und abschaltbar ist, wobei wechselweise der eine Eingang mit vorgeschalteter Getriebestufe zu- und abschaltbar ist und der andere Eingang mit dem Aus gangsteil des stufenlos verstellbaren Getriebes verbunden ist und über eine weite re Kupplung das Ausgangsteil des Summiergetriebes mit dem Ausgangsteil des stufenlos verstellbaren Getriebes direkt oder indirekt verbindbar ist oder das Summiergetriebe blockierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes und das übertragbare Drehmoment von zumindest einer Kupplung derart angesteuert werden, dass das Fahrzeug an kriecht.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Kupplungen zum Zu- und Abschalten von Getriebestufen zu oder in den Drehmomentfluss, einen steuerbaren Bereich aufweisen, in welchem das übertragbare Drehmoment im Wesentlichen kontinu ierlich ansteuerbar ist. In diesem Bereich kann das übertragbare Drehmoment zwischen einem vollständig eingerückten Kupplungszustand mit voll übertrage nem Moment und einem vollständig ausgerückten Zustand mit Drehmoment null eingestellt werden.

Erfindungsgemäß kann es vorteilhaft sein, wenn die Kupplungen reibschlüssige Kupplungen, wie beispielsweise Reibungskupplungen und/oder Magnetpulver kupplungen, sind.

Vorteilhaft kann es ebenso sein, wenn mit Hilfe der Einstellung der Getriebeüber setzung des stufenlos verstellbaren Getriebes das Vorzeichen oder die Richtung des Ankriechmomentes und somit die Richtung des Ankriechens des Fahrzeuges festgelegt wird. Bei einem oben genannten Geared-Neutral-Getriebe wird eine abtriebsseitige Drehzahl auf den Wert null eingestellt, in dem die Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes einen vorbestimmten Wert annimmt. Wird nun die Übersetzung in die eine oder in die andere Richtung geringfügig verändert, so liegt am Ausgang der Getriebeeinheit eine Drehzahl vor, die ungleich null ist und ein positives oder negatives Vorzeichen aufweist. Wird nun mit der zumindest ei nen Kupplung, welche in dem einen Betriebsbereich des Mehrbereichsgetriebes geschlossen ist, ein gezieltes übertragbares Drehmoment eingestellt, so erfolgt eine Momentensteuerung oder -regelung und das abtriebsseitige Drehmoment kann auf einen Wert eingestellt werden, welcher das Fahrzeug ankriechen lässt. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, die eine Kupplung mit Schlupf anzu steuern, welche in dem Betriebsbereich des Neutralpunktes geschlossen ist, um eine, in der Kupplung vorherrschende Differenzdrehzahl zu minimieren. Ebenso kann eine Ansteuerung der in diesem Betriebsbereich geöffneten Kupplung zur Momentensteuerung verwendet werden.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn der Übersetzungsbereich des stufenlos verstellbaren Getriebes eine Übersetzung kennzeichnet, bei welchem bei gege bener Eingangsdrehzahl der Getriebeeinheit die Abtriebsdrehzahl der Getriebe einheit null ist und bei einer dem gegenüber veränderten Übersetzung eine positi ve oder negative Übersetzung erfolgt und am Ausgangsteil der Getriebeeinheit ein Ausgangsdrehzahl und ein Ausgangsmoment anliegt, welches ein positives oder ein negatives Vorzeichen aufweist und mittels einer Momentensteuerung mittels zumindest einer Kupplung ein Ankriechen des Fahrzeuges erfolgt.

Weiterhin kann es nach einem weiteren erfinderischen Gedanken vorteilhaft sein, wenn bei einem Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Getriebeeinheit mit einem stufenlos verstellbaren Getriebe und weiteren über Kupplungen zu- und abschaltbaren Getrieben mit einer Steuereinheit und zumindest einem Stellglied zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses des stufenlos verstellbaren Ge triebes und des übertragbaren Drehmomentes der jeweiligen Kupplungen je nach Einstellung einer Vorwärts- oder Rückwärtsfahrstufe das Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes so angesteuert wird, dass abtriebsseitig ei ne Vorwärts- oder Rückwärtsfahrgeschwindigkeit resultiert, wobei das abtriebssei tig resultierende Drehmoment mittels zumindest einer gezielt angesteuerten Kupplung eingestellt wird.

Die Steuereinheit steuert das Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes mittels Stellmitteln, wie z. B. Hydraulikzylindern, um die geeignete Übersetzung einzustellen, bzw. um eine geeignete Anpressung des Umschlin gungsmittels des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes zu gewährleisten. Die Steilmittel können aber auch mechanische oder elektromotorisch betriebene Mittel zur Einstellung der axialen Position der Kegelscheiben vorsehen.

Die Stellmittel zur Kupplungsansteuerung können mechanisch, hydraulisch, elekt romotorisch oder magnetisch angesteuert und betätigt werden.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn mittels zumindest eines gezielt ange steuerten übertragbaren Drehmomentes zumindest einer Kupplung eine Momen tensteuerung der Getriebeeinheit beim Anfahren oder beim Ankriechen erreicht wird.

Im Wesentlichen kann es vorteilhaft sein, wenn mittels einer gezielten Ansteue rung des übertragbaren Drehmomentes von zumindest einer Kupplung die in dem Betriebsbereich bei antriebsseitiger Drehzahl der Getriebeeinheit und abtriebssei tiger Drehzahl null geschlossen ist und einer gezielten Übersetzungssteuerung des stufenlos verstellbaren Getriebes eine Momentensteuerung realisiert ist, wel che das Fahrzeug ankriechen lässt.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf einen Triebstrang zwischen einer An triebseinrichtung und Antriebsrädern eines Kraftfahrzeugs mit einem stufenlos verstellbaren Drehzahlwandler mit Schlupfverhalten, einem mit dem Drehzahl wandler in Reihe angeordneten, stufenlos verstellbaren Drehmomentwandler, ei ner Regeleinrichtung für die Übertragungsverhältnisse des Drehzahl- und des Drehmomentwandlers und einem mit der Regeleinrichtung verbundenen Sollwert geber, durch den ein Vorwärtsfahr-, ein Rückwärtsfahr- und ein Standbereich in Abhängigkeit von einem gewünschten Drehmoment einstellbar sind.

Bei einem bekannten Triebstrang dieser Art, der ein Nullregelgetriebe (auch "Gea red-Neutral-Getriebe" genannt) enthält, wird das die Abtriebsdrehzahl bestimmen de Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Drehmomentwandlers, ei nes Umschlingungsgetriebes, so geregelt, dass die Drehzahl der Antriebseinrich tung bei der gewünschten Fahrgeschwindigkeit möglichst niedrig ist, um den Energieverbrauch der Antriebseinrichtung möglichst gering zu halten. Hierbei bleibt der Wirkungsgrad des Triebstrangs jedoch weitgehend unberücksichtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Triebstang der eingangs ge nannten Art anzugeben, bei dem der Abtriebsdrehmomentverlauf in Abhängigkeit vom Drehmoment und der Drehzahl der Antriebseinrichtung selbsttätig derart ein stellbar ist, dass ein einem konventionellen Automatikgetriebe entsprechender Eindruck mit möglichst geringen Verlusten in den Triebstrangelementen entsteht.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe bei einem Triebstrang der eingangs genann ten Art dadurch gelöst, dass der Sollwertgeber in Abhängigkeit von dem ge wünschten Drehmoment selbsttätig so einstellbar ist, dass

a) im Vorwärts- und Rückwärtsfahrbereich und im Standbereich das über tragbare Drehmoment im Drehzahlwandler proportional dem gewünschten Drehmoment ist, und dass
b) in allen Bereichen das Übersetzungsverhältnis des Drehmomentwand lers so geregelt wird, dass die die Drehmomentrichtung bestimmende Drehzahldifferenz zwischen Ein- und Ausgang des Drehzahlwandlers nahe Null ist.

Während der Komforteindruck aufgrund der stufenlos verstellbaren Steuerung der Drehzahl weiterhin dem eines herkömmlichen Automatikgetriebes mit stufenlos verstellbarem Drehmomentwandler entspricht, bleiben die hauptsächlich durch den schlupfenden Drehzahlwandler im Triebstrang bedingten Verluste sehr ge ring, weil die die Verluste mitbestimmende Drehzahldifferenz und damit sein Schlupf stets nahe Null gehalten wird.

Vorzugsweise ist der Drehzahlwandler eine schlupfende Kupplung, und bei dem Drehmomentwandler kann es sich um ein stufenlos verstellbares Getriebe, insbe sondere ein Umschlingungsgetriebe, handeln. Hierbei handelt es sich um gängige Triebstrangelemente, die auf einfache Weise steuerbar oder regelbar sind.

Sodann kann dafür gesorgt sein, dass der Sollwertgeber so einstellbar ist, dass das durch das Getriebe bestimmte Übersetzungsverhältnis des Triebstrangs in beiden Fahrbereichen (vorwärts oder rückwärts) eine niedrige Abtriebsdrehzahl, entsprechend einem gewünschten Kriechmoment, ergibt. Bei dieser Art der Über setzungsregelung des stufenlos verstellbaren Getriebes kann sich das Kraftfahr zeug entsprechend dem durch die schlupfende Kupplung vorgegebenen Kriech moment nur langsam vorwärts oder rückwärts bewegen. Da das Kupplungsmo ment aufgrund der Getriebestruktur direkt proportional dem Abtriebsmoment ist, ohne dass die Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes eingeht, ist eine präzise Steuerung des Kriechmoments einfach möglich. Die Übersetzungsrege lung bestimmt nur die Richtung des Kriechmoments und die Höhe der Verluste.

Bei einer Übersetzung, die genau dem Geared-Neutral-Punkt entspricht (d. h. ei ner Abtriebsdrehzahl Null), ist mithin die Richtung des Kriechmoments unbe stimmt, aber auch die Verlustleistung Null.

Bislang schwingt die Übersetzung bei der Übersetzungsregelung immer etwas um den Sollwert, so dass im Stillstand ein "Schwingen" des Fahrzeugs spürbar ist. Durch die vorgeschlagene Übersetzungsregelung, nämlich eine geringe Abtriebs drehzahl je nach Fahrbereich vorwärts oder rückwärts vorzugeben, kann das Schwingen vermieden werden, da das Moment im Antriebsstrang dann nur vom Moment der Kupplung abhängt. Das Schwingen der Drehzahlregelung ergibt ein Schwingen der Verlustleistung, ist aber nicht spürbar.

Im Standbereich "Neutral" bewirkt die Übersetzungsregelung, dass die Drehzahl differenz in der Kupplung je nach Geschwindigkeitsbereich und Motordrehzahl nahe Null ist. Da jedoch die Kupplung nicht druckbeaufschlagt ist, ist der Trieb strang nicht kraftschlüssig, also in "Neutral".

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, dass die Regelung des Übersetzungsverhältnis ses des Drehmomentwandlers und des übertragbaren Drehmoments des Dreh zahlwandlers in Betriebsbereichen wirksam ist, in denen das Eingangsdrehmo ment des Triebstrangs stufenlos oder nicht stufenlos steuerbar ist. Auf diese Wei se ist die Regelung bei einer Schubabschaltung, bei der es sich um einen Betriebsbereich mit nicht stufenlos verstellbarem Moment handelt, ebenfalls wirk sam.

Das Überlagerungsgetriebe kann in einfacher Weise als Planetengetriebe ausge bildet sein, dessen Steg über ein Stirnradgetriebe mit der Abtriebsseite des Dreh zahlwandlers verbunden ist. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des erfin dungsgemäßen Triebstrangs für eine Hybridantriebsanordung. Hierfür werden bislang i²-Getriebe verwendet, bei denen der Regelbereich eines stufenlos ver stellbaren Getriebes, eines Umschlingungswandlers, durch Zusatzelemente, wie Zahnräder und Klauenkupplungen, dadurch vergrößert wird, dass der Stellbereich des Getriebes mehr als einmal ausgenutzt und funktionsmäßig hintereinander ge schaltet wird. Die Anwendung des vorliegenden Triebstrangs, der ein Nullregel getriebe (Geared-Neutral-Getriebe) enthält, hat den Vorteil, dass sein Aufbau einfacher als der eines i²-Getriebes ist. Insbesondere kommt man ohne form schlüssige Kupplungen, wie Klauenkupplungen, und deren Synchronisierung mit der neuen Drehzahl zum Einrücken aus. Durch die erfindungsgemäße Drehzahl differenz zwischen Ein- und Ausgang des Drehzahlwandlers, d. h. der stufenlos verstellbaren Kupplung, ist in Unabhängigkeit vom Zu- und Abschalten der Antrie be (Energiequellen) und/oder von motorbetriebenen Hilfsaggregaten (Kompres sor, Servolenkungsantrieb des Kraftfahrzeugs das übertragbare Drehmoment ste tig so steuerbar, dass Schaltstöße mit hohem Komfort weitgehend vermieden werden. Ferner sind Triebstrangschwingungsprobleme, die bei i²-Strukturen mit nur zwei Reibungskupplungen und zusätzlichen zwei formschlüssigen Kupplungen auftreten können, wie zuvor erwähnt, weitgehend vermeidbar. Das heißt, der Abtriebsmomentenverlauf ist weitgehend stetig, da das übertragbare Drehmoment der schlupfenden Kupplung im Triebstrang nach dem Wunschmoment des Fah rers beeinflusst wird. Ergibt sich aus der Momentenbilanz der Antriebe (Energie quellen) bzw. des Fahrzeugs ein Überschuss an der Kupplung, so wird sich der Schlupf in dieser vergrößern. Dies wird als Steuergröße für die Übersetzungsre gelung des stufenlos verstellbaren Getriebes, z. g. für den Betrieb mit Schwungrä dern oder als Führungsgröße für den Verbrennungs- oder Elektromotor, genutzt. Bei Schlupfvergrößerung wird z. B. die Übersetzung im stufenlos verstellbaren Getriebe bei Nutzung der Energiespeicherung eines Schwungrades in Richtung schneller verstellt, so dass das entnommene Moment geringer ist. In der gleichen Weise lassen sich auch Energieflüsse im Schubbetrieb bzw. wechselweise zwi schen Schwungrad und Verbrennungskraftmaschine, oder umgekehrt, steuern. Dies hat den Vorteil, dass die Steuerung der Drehmomentübertragungsfähigkeit der stufenlos verstellbaren Kupplung einfacher durchführbar ist als eine Überset zungsänderung in Getrieben.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Steuern eines leistungsver zweigten Getriebes bei Ausgangsdrehzahl Null. Die Erfindung betrifft weiter die Verwendung eines leistungsverzweigten Getriebes zum Durchführen des Ver fahrens.

Wegen der zunehmenden Bedeutung des Kraftstoffverbrauchs gewinnt die Ge triebetechnologie an Bedeutung, da sich mit modernen Getrieben, die einen Betrieb der Brennkraftmaschine im Bereich günstiger, spezifischer Verbräuche ermöglichen, deutliche Verbrauchseinsparungen erzielen lassen.

Besonders vorteilhaft sind leistungsverzweigte Getriebe mit einem Neutral punkt, d. h. einer Struktur, die es ermöglicht, dass beim Durchfahren des Stell bereiches des stufenlos verstellbaren Getriebes die Gesamtübersetzung des leistungsverzweigten Getriebes den Punkt Unendlich bzw. das Drehzahl verhältnis zwischen dessen Ausgangswelle und dessen Eingangswelle den Wert Null durchläuft. Solche, auch als "Geared-Neutral"-Getriebe bezeichneten leistungsverzweigten Getriebe ermöglichen ein Umsteuern zwischen Vorwärts fahrt und Rückwärtsfahrt ohne zu kuppeln und, wegen der möglichen, sehr ho hen Anfahrübersetzungen, ein sicheres Anfahren auch unter erschwerten Be dingungen.

Ein Beispiel eines solchen Getriebes ist in Lechner, G.; Nauheimer, H.: Fahr zeuggetriebe, Springer-Verlag 1994, S. 145 beschrieben. Oetting, H. und Hei demeier, P. weisen in "Stufenlos verstellbare Getriebe für Personenkraftwa gen", VDI-Berichte 579 darauf hin, dass die Steuerung solcher Getriebe außer ordentlich komplex ist.

Entsprechend den spezifischen Eigenschaften der Geared-Neutral-Getriebe war man bisher bestrebt, die Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes beim Fahrzeughalt bzw. beim Umsteuern von Vorwärtsfahrt auf Rückwärtsfahrt genau auf den Wert zu steuern bzw. zu regeln, der dem Neutralpunkt ent spricht. Das macht regelungstechnisch ganz erhebliche Schwierigkeiten, da solche Regelungen immer um einen Wert schwanken bzw. schwingen. Diese Schwingung teilt sich dem gesamten Fahrzeug mit. Außerdem führt diese um den Stillstand der Ausgangswelle herum verlaufende Schwingung dazu, dass sich Zahnflankenspiele und ähnliche Spiele nachteilig bemerkbar machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern eines leistungsverzweigten Getriebes bei Ausgangsdrehzahl Null anzugeben, das bei einfacher Durchführbarkeit zu einem komfortablen Betrieb des Getriebes führt.

Erfindungsgemäß wird das Geared-Neutral-Getriebe ähnlich betrieben wie ein konventionelles automatisches Getriebe mit Planetenstufen und Drehmoment wandler oder Anfahrkupplung, bei dessen Einsatz in einem Fahrzeug das Fahr zeug ständig zu kriechen versucht. Dadurch, dass erfindungsgemäß das stu fenlos verstellbare Getriebe gegenüber dem Neutralpunkt verstellt wird und die in diesem Betriebsbereich des leistungsverzweigten Getriebes normalerweise geschlossene Reibungskupplung etwas geöffnet wird, wirkt auf die Ausgangs welle ein Kriechmoment, das durch Abbremsen leicht beherrschbar ist und ir gendwelche Spiele unwirksam macht. Dadurch, dass die Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes außerhalb des Neutralpunktes gehalten wird, werden geringfügige Regelungsschwankungen dieser Übersetzung unwirksam.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für alle Arten von Geared- Neutral-Getrieben und ist nicht auf den Fahrzeugeinsatz beschränkt, da die ge schilderten Probleme infolge von Regelungsschwingungen, Zahnflankenspielen usw. auch in anderen Antrieben, beispielsweise von Werkzeugmaschinen, auf treten.

Die Erfindung sei anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Getriebeeinheit,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Getriebeeinheit,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Regeleinheit,

Fig. 4 ein Diagramm,

Fig. 5 ein Diagramm,

Fig. 6 eine schematische Darstellung,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anwen dung eines geringfügig abgewandelten erfindungsgemäßen Trieb strangs für eine Hybridantriebsanordnung,

Fig. 8 ein Prinzipschaltbild eines Geared-Neutral-Getriebes,

Fig. 9 Skizzen zur Erläuterung der Funktionsweise des Getriebes gemäß Fig. 1,

Fig. 10 eine Skizze zur Erläuterung der Wirkungsweise des Getriebes ge mäß Fig. 1 und Fig. 9 und

Fig. 11 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Steue rung bzw. Regelung.

Die Fig. 1 zeigt eine Getriebeeinheit, welche nach dem Prinzip des Geared- Neutral-Getriebes, wie Nullregelgetriebe, aufgebaut ist, mit einer Getriebeein gangswelle 2 und einer Getriebeausgangswelle 3. Die Getriebeeingangswelle 2 kann direkt oder über einen Torsionsschwingungsdämpfer, wie beispielsweise ein Zweimassenschwungrad, mit der Abtriebswelle eines Motors, wie beispielsweise Brennkraftmaschine, wirkverbunden sein. Die Getriebeausgangswelle 3 ist mit ei ner Abtriebswelle verbunden, welche über ein Differential an zumindest eine An triebsachse wirkt, was in Fig. 1 nicht dargestellt ist.

Weiterhin kann die Getriebeeingangswelle 2 auch mit einem Anfahrelement wirk verbunden sein, wobei eine Lamellenkupplung, eine Reibungskupplung oder ein hydrodynamischer Drehmomentwandler vorgesehen sein kann.

Die Getriebeeinheit 1 umfasst ein stufenlos verstellbares Getriebe 1a mit einem ersten Kegelscheibensatz 4 und einem zweiten Kegelscheibensatz 5, wobei ein Umschlingungsmittel 6 die beiden Kegelscheibensätze 4 und 5 im Drehmomentfluss verbindet, und die radiale Lage bzw. die radiale Anordnung des Umschlin gungsmittels 6, wie beispielsweise Kette oder Schubgliederband, die Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes bestimmt. Die Kegelscheiben 4 und 5 set zen sich aus einer mit der Eingangswelle bzw. einer Abtriebswelle drehfest ver bundenen Kegelscheibe 4a, 5a und einer axial verlagerbaren Kegelscheibe 4b, 5b zusammen, wobei die verlagerbaren Kegelscheiben 4b, 5b mittels der Kolben- Zylindereinheiten 7, 8 axial verlagerbar sind. Die axiale Verlagerung der Kegel scheiben 4b, 5b und die dadurch erzeugte Übersetzungsänderung wird mittels ei ner Druckbeaufschlagung der Kolbenzylindereinheiten 7, 8 angesteuert.

Die Abtriebswelle des stufenlos verstellbaren Getriebes 9 ist in diesem Ausfüh rungsbeispiel mit dem Sonnenrad 10 eines Überlagerungsgetriebes, wie Sum miergetriebes, wie beispielsweise Planetengetriebes, verbunden. Zu dem stufen los verstellbaren Getriebe ist ein weiteres Getriebe mit einer festen Übersetzung geschaltet, wobei über eine Kupplung 11 ein Zahnrad 12 mit der Eingangswelle 2 verbindbar ist und das Zahnrad 12 über eine Übersetzungsstufe den Planetenträ ger 13 des Summiergetriebes antreibt. Das Hohlrad 14 des Planetengetriebes ist mit der Abtriebswelle 3 des Getriebes verbunden. Über eine Kupplung 15 kann das Hohlrad und der Planetenträger miteinander drehfest verbunden werden, so dass Planetenträger und Hohlrad als fester Block umlaufen.

Das Mehrbereichsgetriebe der Fig. 1 kann bei geschlossener Kupplung 11 und offener Kupplung 15 im ersten Betriebsbereich bei angetriebener Welle 2 bei ge eigneter Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes eine Abtriebsdrehzahl der Abtriebswelle 3 erzeugen, welche gleich null ist, so dass das Übersetzungs verhältnis von Abtriebsdrehzahl zu Antriebsdrehzahl gleich null ist und durch Vari ation der Variatorübersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes ein Anfahren eines Fahrzeuges in Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung möglich ist, wobei die Übersetzung entsprechend in die eine oder andere Richtung ausgehend von der "Neutralübersetzung" des stufenlos verstellbaren Getriebes verändert werden muss.

In einem weiteren Übersetzungsbereich des Getriebes wird die Kupplung 11 ge öffnet und die feste Übersetzungsstufe von dem einen Eingang 13 des Summier getriebes abgekoppelt und die Kupplung 15 geschlossen, so dass die Welle 9 im Wesentlichen mit der Welle 3 des Getriebes starr gekoppelt ist. Somit kann in ei nem zweiten Betriebsbereich die Getriebeeinheit als reines stufenlos verstellbares Getriebe genutzt werden.

Einer der oben beschriebenen Getriebebereiche wird als Geared-Neutral-Bereich bezeichnet, da bei angetriebenem Eingang des Getriebes die Abtriebswelle mit einer Drehzahl von null betrieben werden kann und ein Fahrzeug entsprechend ohne Kupplungsbetätigung bei laufendem Antriebsmotor im Stillstand gehalten werden kann, wobei die Übersetzungsregelung ein Anfahren, bzw. ein Abbrem sen, in den Neutralbereich ansteuert. Der zweite Betriebsbereich der Mehrbe reichsstruktur dient dazu, den Übersetzungsbereich des stufenlos verstellbaren Getriebes ein weiteres Mal zu nutzen, um eine höhere Getriebespreizung oder ei ne günstigere Dimensionierung zu realisieren.

Die Fig. 2 zeigt ebenfalls eine Getriebeeinheit mit Mehrbereichsstruktur, wobei ein stufenlos verstellbares Getriebe zum Einsatz kommt. Die Getriebeeingangs welle 50 ist mittels einer Getriebestufe und den Kupplungen 51 und 52 mit den Wellen 53 bzw. 54 verbindbar, wobei diese Wellen wiederum mit den Kupplungen 55 und 56 über Getriebestufen mit der Abtriebswelle 57 verbindbar sind.

Die Getriebestufen sind durch die Antriebs- bzw. Abtriebswellenverzahnungen 50a, 57a und die in diese Verzahnungen eingreifenden Zahnräder 51a, 52a, 55a und 56a dargestellt. Somit ergibt sich zwischen den An- und Abtriebswellen 50, 57 und den Kupplungen 52, 51, 55, 56 respektive den Wellen 54, 53 ein Überset zungsverhältnis, das durch die Wahl der Zahnräder und je nach betätigter Kupp lung fest vorgegeben ist.

Die Wirkungsweise eines in der Fig. 2 dargestellten Getriebes kann dadurch er läutert werden, dass die Kupplungen 51, 52 und 55, 56 jeweils wechselseitig ein- bzw. ausgerückt werden, so dass jeweils diametral gegenüberliegende Kupp lungen nach diesem Schema eingerückt sind und die anderen beiden Kupplungen ausgerückt sind. Beginnend mit einer geschlossenen Kupplung 52 und einer offe nen Kupplung 51 wird das antriebsseitige Drehmoment von der Antriebswelle 50 über die Kupplung 52 an den Variator 58 übertragen, wobei die beiden Kegelscheiben 59 über ein Umschlingungsmittel 60 mit den Kegelscheiben 61 im Kraft fluss verbunden sind. Gleichzeitig ist die Kupplung 55 geöffnet und die Kupplung 56 geschlossen, so dass ein Drehmoment von der Welle 53 über die Kegelschei ben und das Umschlingungsmittel 60 auf das Kegelscheibenpaar 61 übertragen wird und von dort über die Welle 54 und die Kupplung 56 an die Abtriebswelle 57 übertragen wird.

In einem zweiten Betriebsbereich sind die Kupplungen 52 und 56 geöffnet und die Kupplungen 51 und 55 geschlossen, so dass der Momentenfluss ausgehend von der Antriebswelle 50 über die Kupplung 51 auf das Kegelscheibenpaar 61 erfolgt und von dort über das Umschlingungsmittel auf das Kegelscheibenpaar 59 und ü ber die Kupplung 55 auf die Abtriebswelle 57. Aufgrund dieser Anordnung kann mittels der Übersetzungsstufen der angetriebenen Wellen 53 bzw. 54 das Über setzungsverhältnis des Variators mehrfach genutzt werden. Das Einrücken der Kupplungen, welche vorzugsweise als reibschlüssige Kupplungen vorgesehen sind, sollte vorzugsweise bei Differenzdrehzahl erfolgen, so dass ein schleifender Schaltvorgang erfolgt. Dadurch kann ein komfortabler Schaltvorgang erreicht wer den.

Die Fig. 3 zeigt eine Steuereinheit 100 mit diversen Eingängen 101 bis 103 für die Verbindung mit Sensoren. Diese Sensoren signalisieren bzw. detektieren den jeweiligen Betriebszustand des Systems, wie beispielsweise Fahrzeuges, wobei solche Sensoren beispielsweise die Motordrehzahl, die Getriebeeingangsdrehzahl, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Drosselklappenstellung des Motors, die Lasthebelposition oder andere Zustandsgrößen kennzeichnen. Weiterhin ist dem Gang-Wahlhebel 105 ein Sensor zugeordnet, welcher den eingelegten Gang bzw. die eingelegte Fahrstufe detektiert und über die Signalleitung 106 an den Eingang 104 der Steuereinheit 100 weiterleitet.

Die Steuereinheit 100 steuert das Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstell baren Getriebes 110, wie Kegelscheibenumschlingungsgetriebe oder Toroid getriebe, wobei eine Druckbeaufschlagung der Druckzylinder, wie Anpress- und Verstellzylinder, 113 und 114 angesteuert wird, wobei unter axialer Verlagerung von zumindest einer Scheibe jedes Scheibensatzes die Übersetzung eingestellt wird. Weiterhin steuert die Steuereinheit 100 die Kupplungen 111 bis 112 an, so dass der Einrückzustand bzw. das von diesen Kupplungen übertragbare Dreh moment gezielt variiert und bestimmt wird.

Die Kupplungen 111 bis 112 sind schematisch dargestellt und in Abhängigkeit des Ausführungsbeispieles können jeweils eine verschiedene Anzahl von Kupplungen mit den Kupplungen 111 bis 112 dargestellt werden. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind zwei Kupplungen 11 und 15 dargestellt, welche bei der Bereichsum schaltung geöffnet bzw. geschlossen werden oder bei einem Ankriechen gezielt angesteuert werden. In Fig. 2 sind vier Kupplungen 51, 52 sowie 55 und 56 dar gestellt, welche bei einem Bereichswechsel angesteuert, geöffnet oder geschlos sen werden.

Bei Bereichswechseln von Getriebeeinheiten mit Mehrbereichsstrukturen können die Zu- und Abschaltstrategien der entsprechenden Kupplungen wie bei Gang wechsel von Stufenautomaten ausgeführt werden. Bei Gangwechsel von Stufen automaten werden in der Regel Drehzahlsprünge im Bereich 1,2 bis 1,6 durch geführt, welche mittels Kupplungen synchronisiert werden müssen. Der vorliegen den Erfindung liegt zugrunde, bei den oben genannten Getriebeeinheiten mit Mehrbereichsstrukturen einen Bereichswechsel derart durchzuführen, dass bei Differenzdrehzahlen geschaltet wird, d. h. nicht am Synchronpunkt geschaltet wird und die Differenzdrehzahlen sehr klein sind, d. h., dass das Verhältnis der Dreh zahlen beim Schaltvorgang von der Drehzahl vor und nach dem Schaltvorgang im Bereich bis 1,1 und speziellen bis 1,05 liegt. Dabei kann jede Bereichsumschal tung in Richtung größerer oder kleinerer Übersetzung ohne Zugkraftunterbre chung erfolgen.

Die Differenzdrehzahl, bei welcher der Bereichswechsel geschaltet wird, kann sich aus der Auflösung der Drehzahlsignale sowie einer Totzeit bei der Bestim mung der Drehzahlsignale und einem Vorhaltewert ergeben, welcher die Dynamik des Systems als Funktion der Zeit berücksichtigt. Somit wird bei einem Bereichs wechsel die Dynamik des Systems insbesondere das Verhalten im Bereich der Ansteuer-Totzeit berücksichtigt, damit einer Ansteuerung bei einer Diffe renzdrehzahl erfolgen kann.

Dieses Steuerverfahren kann sowohl bei den oben genannten Geared-Neutral- Getrieben im Umschaltbereich als auch bei den sogenannten i²-Getrieben beim Bereichswechsel durchgeführt werden.

Beim Bereichswechsel ist wichtig, dass der Drehmomentverlauf abtriebseitig ste tig bleibt und die Verlustleistung an der Kupplung nicht zu groß wird. Dies kann er reicht werden, wenn der Bereichswechsel knapp vor oder nach dem Synchron punkt durchgeführt wird. Der Abtriebsmoment-Verlauf bleibt stetig, auch unter Be rücksichtigung der vorhandenen Elastizitäten in der Getriebestruktur, wenn eine optimale Differenzdrehzahl angesteuert wird.

Die Fig. 4 zeigt ein Diagramm des Übersetzungsverlaufes eines Geared-Neutral- Getriebes. Auf der Ordinate ist die reziproke Übersetzung des stufenlos verstell baren Getriebes 1/i_v und auf der Abszisse die reziproke Gesamtübersetzung 1/i der Getriebeeinheit.

Bei dem dargestellten Geared-Neutral-Getriebe mit Mehrbereichsstruktur existiert ein erster Bereich entsprechend der Kurve 200 und ein zweiter Bereich entspre chend der Kurve 201, wobei die Kupplung 11 im ersten Bereich entsprechend der Kurve 200 geschlossen ist und die Kupplung 15 geöffnet ist, wobei im zweiten Be reich entsprechend der Kurve 201 die Kupplung 11 geöffnet ist und die Kupplung 15 geschlossen ist. Im ersten Bereich schneidet die Kurve 200 die Linie 1/i = 0, d. h. in diesem Punkt ist die Gesamtübersetzung unendlich, wobei die antriebsseitige Eingangsdrehzahl der Getriebeeinheit einen endlichen Wert annimmt und die abtriebsseitige Drehzahl gleich null ist. Dieser Wert der Gesamtübersetzung 202 wird bei einer bestimmten Übersetzung i_v des stufenlos verstellbaren Getriebes er reicht. Ändert man in dem ersten Übersetzungsbereich ausgehend vom Überset zungsverhältnis i_v 202 des stufenlos verstellbaren Getriebes die Übersetzung, so kann man in Richtung 203, im Rückwärtsfahrbereich, die Übersetzung verändern oder in Richtung 204, entsprechend einer Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges. Bei einer Variatorübersetzung im Endbereich (entsprechend dem Punkt 205) fin det die Bereichsumschaltung statt und die Kupplung 11 und 15 werden wechsel seitig geöffnet und geschlossen. Durch weitere Variatorverstellung bewegt man sich entlang der Linie 201 in dem Diagramm der Fig. 4 und es findet eine Über setzung ins schnellere statt, d. h. in Richtung Overdrive.

Die Fig. 5 zeigt ein Diagramm entsprechend der Fig. 4, wobei die Fig. 4 den Stand der Technik widerspiegelt und Fig. 5 bezüglich des Anfahrens bzw. des Ankriechens ein Ausführungsbeispiel entsprechend der Erfindung darstellt. Auf der Ordinate ist das reziproke Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes aufgetragen und auf der Abszisse das reziproke Übersetzungs verhältnis der gesamten Getriebeeinheit, wobei die Kurve 301 im zweiten Über setzungsbereich mit der Kurve 201 der Fig. 4 übereinstimmt. Die Kurve 300a bzw. die Kurve 300b ist in ihrem Verlauf mit einer Abhängigkeit der reziproken Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes entsprechend der Kurve 200 der Fig. 4. Im Bereich 302 um den Neutralpunkt 303 weicht jedoch das Verhalten der Kurven 300a und 300b von der Kurve 200 ab, so dass im Wesentlichen zwei horizontal verlaufende Teilkurven 300c und 300d entstehen, wobei in diesen Be reichen eine entsprechende Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes angesteuert wird, und unter schlupfender Ansteuerung der Kupplung 11. Die bei den Linien 300c und 300d resultieren im Wesentlichen aus der eingestellten Über setzung des stufenlos verstellbaren Getriebes und dem durch die Kupplung 11 angesteuerten Schlupf, wobei aufgrund von Fahrbahngegebenheiten, wie bei spielsweise einer Steigung und einem daraus resultierenden Hangabtriebsmo ment, bei einem positiven Antriebsmoment jedoch auch ein Rückwärtsrollen mög lich ist. Weiterhin ist die Kurve 300c so zu deuten, dass bei einem in Rückwärts fahrt angesteuerten Kriechmoment eine Hangabtriebskraft das Fahrzeug in Vor wärtsrichtung antreiben kann, wobei dieser Antrieb entgegen dem Kriechmoment erfolgen kann. Sind die Hangabtriebskräfte und die Kriechmomente im Gleichge wicht, so findet keine Fortbewegung statt und es resultiert der Betriebspunkt 304 bzw. 305.

Nach Fig. 6 sind im Triebstrang zwischen einer Antriebseinrichtung 401 und An triebsrädern 402 eines Kraftfahrzeugs auf einer mit der Antriebseinrichtung 401 verbundenen Welle 403 ein Torsionsdämpfer 404, eine stufenlos verstellbare kraftschlüssige Kupplung K1, hier eine Lamellen- oder Reibungskupplung, als Drehzahlwandler und die Primärseite eines als Drehmomentwandler dienenden, stufenlos verstellbaren Getriebes 405, hier eines Umschlingungsgetriebes, als Drehmomentwandler angeordnet. Die Sekundärseite des Getriebes 405 treibt über eine Welle 406 das Zentralrad eines Umlaufgetriebes 407, hier eines Plane tengetriebes, an, dessen Hohlkranz über eine Welle 408, ein Stirnradgetriebe 409 und ein Differentialgetriebe 410 mit den Antriebsrädern 402 verbunden ist. Der Steg des Umlaufgetriebes 407 ist über ein Stirnradgetriebe 411 mit der Abtriebs seite der Kupplung K1 verbunden. Das Umlaufgetriebe 407 lässt sich mittels einer zweiten stufenlos verstellbaren schlupfenden Kupplung K2 überbrücken, die ei nerseits mit dem Stirnradgetriebe 411 und dem Umlaufrad des Umlaufgetriebes 407 und andererseits mit dem Hohlrad des Umlaufgetriebes 407 verbunden ist. Durch diese Anordnung ist es möglich, das stufenlos verstellbare Getriebe 405 sowohl für einen Nullregelbetrieb (Geared-Neutral-Betrieb) bei geschlossener Kupplung K1 und geöffneter Kupplung K2 in den Fahrbereichen "Vorwärts", "Rückwärts" und "Neutral" als auch bei geöffneter Kupplung K1 und geschlosse ner Kupplung K2 im üblichen Betriebe zu benutzen.

Mit der Antriebseinrichtung 401 ist der Sollwertgeber 412 für eine Regeleinrich tung 413 verbunden, die ihrerseits mit dem Triebstrang verbunden ist.

Dem Sollwertgeber 412 wird ein auf der Abtriebsseite gewünschtes Drehmoment M_a, das einen festen oder sich zeitlich ändernden Wert aufweisen kann, nach Maßgabe des Fahrers, beispielsweise in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung, als Wählsignal und der Antriebseinrichtung 401 als Steuersignal zugeführt. Die Vorgabe des gewünschten Abtriebsdrehmoments M_a in Abhängigkeit von der Zeit t ist schematisch durch eine Funktionseinheit 414 dargestellt. Ferner erhält der Sollwertgeber 412 aus der Antriebseinrichtung 401 darin gemessene Signale, die der Eingangsdrehzahl n_e und dem Eingangsdrehmoment M_e des Triebstrangs entsprechen. Darüber hinaus kann der Fahrer mittels eines nicht dargestellten Wählhebels am Sollwertgeber 412 einen Standbereich P (Parken) und N (Neutral) sowie einen Rückwärts- und einen Vorwärtsfahrbereich einstellen. Der Sollwert geber 412 enthält einen Speicher, in dem zuvor empirisch ermittelte Wertepaare von Drehzahldifferenzen Δn zwischen Ein- und Ausgangsseite der Kupplung K1 und von Kupplungsmomenten M_K1, die von der Kupplung K1 übertragen werden sollen, in Abhängigkeit von den jeweiligen Größen M_a, n_e und M_e einander so zu geordnet und gespeichert sind, dass ihr Produkt Δn.M_K1 stets ungefähr gleich Null, aber im Wesentlichen nicht gleich Null ist.

Ferner enthält der Speicher für ein gewünschtes Abtriebsmoment M_a, das einem geringen Kriechmoment M_Kr mit einem Betrag B entspricht, der zwischen null und beispielsweise fünfzig Newtonmeter (Nm) liegt, eine diesem Betrag zugeordnete Drehzahldifferenz bzw. Schlupfdrehzahl Δn zwischen Ein- und Ausgangsseite der Kupplung K1 im Betrag von A, der zwischen null und beispielsweise fünfzig Um drehungen pro Minute liegt, jeweils für den Rückwärtsfahrbereich und den Vor wärtsfahrbereich, wobei die Schlupfdrehzahl im Rückwärtsfahrbereich einen ne gativen Wert A und im Vorwärtsfahrbereich einen positiven Wert A hat. Für ge wünschte Abtriebsmomente M_a, die größer als das Kriechmoment M_Kr sind, also Fahrmomenten M_F entsprechen, sind dem gewünschten Moment M_a propor tionale Werte C.M_a für den Vorwärts- bzw. Rückwärtsfahrbereich gespeichert (mit C = const.). In den Standbereichen P, N sind die Momente M_Kr und M_F sowie die Drehzahldifferenz Δn dagegen Null oder nahe Null.

Der Sollwertgeber 412 führt dann der Regeleinrichtung 413 zum einen ein Soll wertsignal zu, das einer nach Maßgabe der Eingangssignale M_a, n_e und M_e aus dem Speicher abgerufenen Drehzahldifferenz Δn entspricht, und zum anderen ein Sollwertsignal für den Druck p_K1 zu, das ebenfalls aus dem Speicher des Soll wertgebers 412 nach Maßgabe seiner Eingangssignale M_a, n_e und M_e abgerufen wird und den Druck bestimmt, mit dem die beiden Kupplungshälften der Kupplung K1 zusammengedrückt werden, um das gewünschte zu übertragende Drehmo ment M_K1 der Kupplung K1 einzustellen.

Ein die Drehzahl n₁ auf der Primärseite des Umschlingungswandlers 405 mes sender Drehzahlfühler 415 und ein die Drehzahl n₂ auf der Sekundärseite des Umschlingungswandlers 405 messender Drehzahlfühler 416 führen der Regelein richtung 413 jeweils ein den gemessenen Drehzahlen n₁ und n₂ entsprechendes Istwertsignal zu, welche in der Regeleinrichtung 413 zu einem Differenzsignal verarbeitet werden und, wobei dieses mit dem Sollwertsignal für die Drehzahldiffe renz Δn in der Kupplung verglichen wird. In Abhängigkeit von dem Vergleichser gebnis wird dann dem Umschlingungswandler 405 ein Stellsignal für den Druck p₁ auf der Primärseite und ein Stellsignal für den Druck p₂ auf der Sekundärseite des Umschlingungswandlers 405 zugeführt. Diese Stellsignale verstellen dann über die primär- und sekundärseitigen Druckzylinder des Umschlingungswandlers 405 durch Zusammendrückung des jeweiligen Scheibenpaares die Lage des Um schlingungsmittels und damit das Übersetzungsverhältnis i = n₁/n₂ des Umschlin gungswandlers 405 so, dass sich die den jeweiligen Eingangssignalen des Soll wertgebers 412 zugeordnete Drehzahldifferenz Δn an der Kupplung K1 ergibt. Desgleichen misst ein (nicht dargestellter) Druckfühler an der Kupplung K1 den Istwert p_K1 des Drucks, mit dem die Kupplungshälften der Kupplung K1 zusam mengedrückt werden, und führt diesen Istwert der Regeleinrichtung 413 zu. Die Regeleinrichtung 413 vergleicht dann den Istwert mit dem ihr vom Sollwertgeber 412 zugeführten Drucksollwert p_K1 und regelt eine Differenz zwischen Soll- und Istwert so aus, dass am Drucksignalausgang für den Druck p_K1 der Kupplung K1 ein dem Sollwert entsprechendes Steilsignal erzeugt wird und die Kupplung K1 entsprechend zusammendrückt. Bei geöffneter Kupplung K2 entspricht dann das Übersetzungsverhältnis i bei positivem Sollwert der Drehzahldifferenz Δn (siehe das in der Regeleinrichtung 413 eingetragene Diagramm) einem Vorwärtsüber setzungsverhältnis i_vw und bei negativem Sollwert für die Drehzahldifferenz Δn ei nem Rückwärtsübersetzungsverhältnis i_lw, dagegen für den Park- und Neutralbe reich bei dem Sollwert Null für die Drehzahldifferenz Δn einem Drehzahlverhältnis i_Q für den Geared-Neutral-Punkt, bei dem die Abtriebsdrehzahl n_a gleich null ist.

Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Verluste in der Kupplung K1 über den gesamten Betriebsbereich sehr klein sind, da das diese Verluste bestimmende Produkt Δn × M_K1 über den gesamten Betriebsbereich ungefähr null, d. h. sehr klein, aber ungleich null ist.

Da ferner ein sehr niedriges Abtriebsmoment B, entsprechend einem Kriechmo ment, bei sehr kleiner, aber im Wesentlichen immer höher als Null liegender, Schlupfdrehzahl A und entsprechendem Übersetzungsverhältnis i für geringe Ab triebsdrehzahl, sichergestellt ist, kann das bei bisherigen Übersetzungsregelun gen im Stillstand auftretende Schwingen des Fahrzeugs vermieden werden, da das Moment im Triebstrang dann nur vom Moment der Kupplung K1 abhängt.

Fig. 7 stellt schematisch die Anwendung des Triebstrangs nach Fig. 6 in einer Hybridantriebsanordnung dar, bei der die Antriebseinrichtung 501 mehrere Antrie be, im weitesten Sinne "Energiequellen", enthält. Dargestellt ist eine Verbren nungskraftmaschine 518 mit zugehöriger Kupplung 519 in Form einer Reibkupp lung, ein Schwungrad 520 mit zugehöriger Kupplung 521, ebenfalls eine Reib kupplung, eine elektrische Maschine 522, die als Elektromotor oder Generator betrieben werden kann, und eine Batterie 523 mit zugehörigem Steuergerät 524 zwischen der elektrischen Maschine 522 und der Batterie 523. Der Sollwertgeber 412 und die Regeleinrichtung 413 nach Fig. 6 sind in einem Steuergerät 525 ent halten, dem wie bisher dem gewünschten Abtriebsdrehmoment M_a als Funktion der Zeit t, der Drehzahl n_M und dem Drehmoment M_M der Verbrennungskraftma schine 518 entsprechende Signale, und den Istwerten der Drehzahlen n₁ und n₂ des Umschlingungswandlers 505 entsprechende Signale und das Istwertsignal des Drucks P_ki der Kupplung K1 zugeführt werden. Zusätzlich wird dem Steuerge rät 525 ein der Drehzahl n_a des Schwungrads 520 entsprechendes, durch einen Drehzahlfühler 526 gemessenes Signal zugeführt. Das Steuergerät 525 erzeugt ferner ein Stellsignal für den Druck P_KM der Kupplung 519 und ein Stellsignal für den Druck P_ks der Kupplung 521 des Schwungrads und steuert darüber hinaus das Steuergerät 524.

Die Verwendung des im Triebstrang enthaltenen Nullregelgetriebes (Geared- Neutral-Getriebes) anstelle bisher verwendeter i²-Getriebe hat den Vorteil, dass der Aufwand an Kupplungen im Triebstrang geringer ist.

Sodann lässt sich mittels des Steuergeräts 525 ein stetiger, stoßfreier (dem Fah rer angenehmer) Wechsel der Antriebe und Energieflussrichtungen mit weitge hend gleichmäßiger Abtriebsdrehmomentabgabe an das Fahrzeug erzielen, auch wenn die Höhe und Richtung der Energieflüsse zu und von den Antrieben bzw. Energiequellen oder dem Fahrzeug schwanken kann. Dies wird durch die Beein flussung der schlupfenden Kupplung K1 entsprechend dem vom Fahrer ge wünschten Abtriebsdrehmoment erreicht. Ergibt sich aus der Momentenbilanz der Antriebe bzw. dem Schub des Fahrzeugs ein Überschuss an der Kupplung K1, so wird sich der Schlupf in dieser vergrößern. Dieser wird als Steuergröße für die Übersetzungsregelung des stufenlos verstellbaren Getriebes 505 herangezogen, z. B. für den Betrieb mit dem Schwungrad 520, oder als Führungsgröße für die Verbrennungskraftmaschine 518 oder den Elektromotor 522. Bei einer Schlupf vergrößerung wird z. B. die Übersetzung in dem stufenlos verstellbaren Getriebe 505 bei Nutzung der Energiespeicherung des Schwungrads 520 in Richtung langsamer verstellt, so dass das entnommene Moment höher ist. In gleicher Weise lassen sich auch die Energieflüsse im Schubbetrieb bzw. wechselweise zwischen Schwungrad 520 und Verbrennungskraftmaschine 518, oder umgekehrt, steuern.

Der Vorteil einer derartigen Steuerung besteht darin, dass sich die Drehmoment übertragungsfähigkeit der Kupplung K1 präzise und besser steuern lässt als Übersetzungsänderungen in Getrieben.

Wenn bei einem gewünschten Abtriebsdrehmoment M_a und dazu proportionalem Moment in der Kupplung K1 eine Änderung im Eingangsmoment M_Ge des Nullre gelgetriebes eintritt, wird sich bei Erhöhung dieses Eingangsmoments der Schlupf in der Kupplung K1 vergrößern. Das höhere Eingangsmoment wird zur Drehzahl erhöhung des getriebeeingangsseitigen Zweigs führen. Für das getriebeein gangsseitige Moment M_ge gilt

M_Ge ≅ M_a/i_g (1)

Darin ist i_g die Gesamtübersetzung des Nullregelgetriebes

Das Moment in der Kupplung K1 ist proportional dem gewünschten Drehmoment M_a. Wird nun die Gesamtübersetzung i_g (gemäß Fig. 3) in Richtung "kleiner" ver stellt, ist bei gleichem Abtriebsdrehmoment M_a (wegen des veränderlichen Mo ments der Kupplung K1) das getriebeeingangsseitige Moment M_Ge gemäß Glei chung (1) größer. Das überschüssige Moment zur Drehzahlerhöhung des getriebeeingangsseitigen Zweigs wird geringer; die Drehzahlerhöhung kann ausgere gelt werden, so dass die Drehzahldifferenz Δn den gewünschten Betrag wieder annimmt. Dies hat den Vorteil, dass das gewünschte Abtriebsdrehmoment M_a konstant bleibt, direkt beeinflusst durch das Moment in der schlupfenden Kupp lung K1. Aus energetischen Gründen ist dieser Schlupf sehr klein.

Ein Triebstrang zwischen einer Antriebseinrichtung 501 und Antriebsrädern 502 eines Kraftfahrzeugs enthält einen stufenlos verstellbaren Drehzahlwandler (K1) mit Schlupfverhalten, einen mit diesem in Reihe angeordneten, stufenlos verstell baren Drehmomentwandler 505, ein abtriebsseitiges Überlagerungsgetriebe 507, eine Regeleinrichtung 504 für die Übertragungsverhältnisse von Drehzahl- und Drehmomentwandler (K1, K2) und einen mit der Regeleinrichtung 504 verbunde nen Sollwertgeber 512, durch den ein Vorwärtsfahr-, ein Rückwärtsfahr- und ein Standbereich in Abhängigkeit von einem gewünschten Drehmoment (M_a) einstell bar sind. Um einen Abtriebsmomentverlauf in Abhängigkeit vom Drehmoment (M_e) und der Drehzahl (n_e) der Antriebseinrichtung zu erzielen, der einen ge wünschten Komforteindruck, z. B. einem konventionellen Automatikgetriebe ent sprechen, mit möglichst geringen Verlusten in den Triebstrangelementen ergibt, ist dafür gesorgt, dass der Sollwertgeber 512 in Abhängig von dem gewünschten Drehmoment (M_a) selbsttätig a) im Vorwärts- und Rückwärtsfahrbereich und im Standbereich das übertragbare Drehmoment (M_K1) im Drehzahlwandler (K1) nur gleich dem gewünschten Drehmoment (M_a) ist, und dass b) in allen Bereichen das Übersetzungsverhältnis i des Drehmomentwandlers 5 so geregelt wird, dass die die Drehmomentrichtung bestimmende Drehzahldifferenz (Δn) zwischen Ein- und Ausgang des Drehzahlwandlers (K1) und sinngemäß auch für K2 nahe Null ist. Dieser Triebstrang kann mit Vorteil in einer Hybridantriebsanordnung verwendet werden.

Gemäß Fig. 8 weist ein Geared-Neutral-Getriebe eine von einem nicht darge stellten Motor angetriebene Eingangswelle e und eine Ausgangswelle a zum Antrieb einer Arbeitsmaschine oder beispielsweise eines Fahrzeugs auf. An ei nem ersten leistungsverzweigenden Knoten 603 teilt sich der Übertragungspfad von der Eingangswelle e zur Ausgangswelle a auf. Ein erster Pfad enthält eine Reibungskupplung K1, der eine Übersetzungsstufe 605 folgt, an die sich ein Differentialgetriebe 607 anschließt, dessen Ausgang über einen zweiten Ver zweigungsknoten 609 mit der Ausgangswelle a verbunden ist.

Der zweite Übertragungspfad enthält ein stufenlos verstellbares Getriebe, das beispielsweise als Umschlingungsgetriebe mit zwei Scheiben veränderbaren Durchmessers ausgebildet ist, aber auch ein Reibradgetriebe, hydrostatisches Getriebe oder sogar ein Stufengetriebe mit geglätteten Stufen sein kann. Der Ausgang des stufenlos verstellbaren Getriebes ist über einen. Knoten 611 mit einem Stützglied des Differentialgetriebes 607 verbunden und über eine zweite Reibungskupplung K2 mit dem zweiten Verzweigungsknoten 609.

Die durch das Differentialgetriebe 607 bestimmten Übersetzungsverhältnisse sind derart, dass die Ausgangswelle a mit der N-fachen Drehzahl der von der Übersetzungsstufe 605 her kommenden Welle dreht.

Der Aufbau eines solchen Getriebes ist an sich bekannt. Es hat einen Syn chronpunkt, der derjenigen Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes entspricht, bei der die Drehzahlverhältnisse derart sind, dass beide Kupplungen K1 und K2 geschlossen sein können, d. h. ohne Differenzdrehzahl arbeiten. Es hat weiter einen Neutralpunkt, bei dem die Übersetzung des stufenlos verstell baren Getriebes derart ist, dass trotz drehender Eingangswelle die Ausgangs welle steht.

Die Funktion des Getriebes wird anhand der Fig. 9 erläutert, bei der auf der Ab szisse das Drehzahlverhältnis des gesamten Getriebes und auf der Ordinate das Drehzahlverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes aufgetragen sind.

Dabei bedeuten:
ν_G das Drehzahlverhältnis des gesamten Getriebes,
ν_CVT das Drehzahlverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes,
ω_a die Drehzahl der Ausgangwelle a,
ω_e die Drehzahl der Eingangswelle e und
w_Wa die Drehzahl der Abtriebswelle des stufenlos verstellbaren Getriebes.

Im Bereich niedriger Gesamtdrehzahlverhältnisse ist die Kupplung K1 geschlos sen und die Kupplung K2 geöffnet, wobei in der linken unteren Hälfte der Fig. 9 die Relativdrehzahl Δω_K2/ω_e der Kupplung K2 angegeben ist. Diese Relativdreh zahl nimmt mit abnehmendem Drehzahlverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes CVT ab und wird im dargestellten Beispiel bei dem Drehzahlverhält nis 0,45, dem Synchronpunkt des Getriebes, Null. Bei Drehzahlverhältnissen ν_G über 0,45 ist die Kupplung K2 geschlossen und die Kupplung K1 offen, wobei in der rechten unteren Hälfte der Fig. 9 die Relativdrehzahl an der Kupplung K1 angegeben ist.

Wie aus Fig. 9 weiter ersichtlich, vermindert sich das Übersetzungsverhältnis n_G des Getriebes bei einer Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses des stu fenlos verstellbaren Getriebes bei geschlossener Kupplung K1 zu immer kleine ren Werten und nimmt schließlich bei etwa 0,45 des Übersetzungsverhältnisses ν_CVT den Wert Null an. Wird das Übersetzungsverhältnis ν_CVT weiter vergrößert, so nimmt ν_G negative Werte an, d. h. die Ausgangswelle beginnt bei weiterem Vorwärtsdrehen der Eingangswelle rückwärts zu drehen. Der Punkt, in dem das Übersetzungsverhältnis n_G Null ist, wird als Neutral-Punkt bezeichnet.

Erfindungsgemäß wird das leistungsverzweigte Getriebe nun derart gesteuert, dass beispielsweise bei seiner Anwendung in einem Kraftfahrzeug im Vor wärtsfahrbereich das Übersetzungsverhältnis ν_CVT geringfügig unter dem Neu tralpunkt gehalten wird, und gleichzeitig die Kupplung K1 etwas geöffnet wird, so dass sie schlupft und die Abtriebswelle mit einem Moment in Vorwärtsfahrt richtung beaufschlagt ist.

Im Rückwärtsfahrbereich wird die Übersetzungsregelung so gewählt, dass sich das Fahrzeug langsam rückwärts bewegen würde und die wiederum die schlup fende Kupplung K1 das bei Stillstand herrschende Kriechmoment vorgibt.

Da das Kupplungsmoment K1 aufgrund der Struktur des Geared-Neutral- Getriebes gemäß Fig. 8 direkt proportional dem Abtriebsmoment ist, ohne dass die Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes eingeht, ist in einfacher Weise eine präzise Steuerung des Kriechmoments möglich. Die Übersetzungs regelung bestimmt nur die Richtung des Kriechmoments und die Höhe der Verluste. Da das Moment immer in gleicher Richtung wirkt, sind im Stillstand des Fahrzeugs keine Schwingungen spürbar. Drehzahlschwankungen des Mo tors führen lediglich zu Schwankungen in der Verlustleistung der Kupplung K1.

Die Funktion des Getriebes gemäß Fig. 1 ist anhand der Fig. 10 erläutert. Auf der Abszisse ist das Gesamtdrehzahlverhältnis ν_G als der Quotient aus der Drehzahl ω_a der Ausgangswelle a und der Drehzahl ω_e der Eingangswelle e aufgetragen. Die Ordinate zeigt das Drehzahlverhältnis ν_CVT des stufenlos ver stellbaren Getriebes als Verhältnis der Durchmesser von dessen Riemenschei ben S₂/S₁. Im leistungsverzweigten Betrieb, bei dem die Übersetzungsstufe 605 und das Differentialgetriebe 607 zusätzlich zum stufenlos verstellbaren Getriebe wirksam sind, ist die Kupplung K1 geschlossen und die Kupplung K2 geöffnet; im direkten Betrieb, in dem die Kupplung K2 geschlossen und die Kupplung K1 offen ist, ist nur das stufenlos verstellbare Getriebe wirksam.

Wie aus Fig. 10 ersichtlich, wird im leistungsverzweigten Betrieb auch hier ein Neutralpunkt durchlaufen, in dem sich die Drehrichtung der Ausgangswelle um kehrt.

Fig. 11 stellt ein Anwendungsbeispiel des Getriebes gemäß Fig. 1 in einem Kraftfahrzeug dar:
Die Ausgangswelle des Getriebes a ist über ein Achsdifferential 619 mit den angetriebenen Rädern 621 des Kraftfahrzeugs verbunden.

Die Eingangswelle e ist über ein Zweimassenschwungrad 623 mit der Brenn kraftmaschine 625 verbunden. Das Hohlrad 613 arbeitet mit einer Kupplung KL zum Stillsetzen des Fahrzeugs zusammen.

Ein Fahrpedal 627 ist ebenso wie ein Wählhebel 628 mit einem programmier baren elektronischen Steuergerät 629 verbunden, das die Brennkraftmaschine 625 und das leistungsverzweigte Getriebe steuert. Dem Steuergerät 629 wer den als Eingangssignal unter anderem die Stellung α des Fahrpedals 627, die Stellung W des Wählhebels 628, die Drehzahl ω_a der Ausgangswelle a, das Drehmoment M_D der Brennkraftmaschine und die Drehzahl n der Brennkraft maschine, die der Drehzahl der Eingangswelle entspricht, zugeführt. Aus die sen Werten rechnet das elektronische Steuergerät 629 entsprechend in ihm abgelegten Kennfeldern und Programmen Werte zur Ansteuerung eines Leis tungsstellgliedes LG der Brennkraftmaschine 625 und der Kupplungen K1 und K2, sowie der Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes aus, wobei je nach Aufwand gesteuert oder mittels Rückkoppelung geregelt werden kann.

Die Ansteuerung des stufenlos verstellbaren Getriebes sowie der Kupplungen K1 und K2 kann, wie an sich bekannt, elektronisch-hydraulisch erfolgen, wobei die Betätigungskräfte hydraulisch aufgebracht werden und die Größe der Kräfte elektrisch/elektronisch festgelegt wird. Die Hydraulikteile können durch elek trische Stellmotoren ersetzt werden.

Im Folgenden wird die Funktion der beschriebenen Anordnung erläutert:
Steht der Wählhebel in der Stellung P (parken), so wird die Kupplung KL ge schlossen und die Kupplungen K1 und K2 werden geöffnet, wenn die Brenn kraftmaschine 625 läuft.

In der Stellung R (rückwärts) des Wählhebels 628 wird normalerweise die Kupplung K1 geschlossen und die Kupplung K2 geöffnet und das stufenlos ver stellbare Getriebe innerhalb eines Übersetzungsverhältnisses betrieben, in dem die Ausgangswelle a rückwärts dreht. Wird das Fahrpedal nicht betätigt oder durch Betätigen der Fahrzeugbremse das Fahrzeug zum Stillstand gebracht, so wird das stufenlos verstellbare Getriebe auf eine Übersetzung etwas links vom Neutralpunkt gemäß Fig. 11 eingestellt und die Kupplung K1 teilweise geöffnet, so dass sie schlupft und so das Fahrzeug das Bestreben hat, rückwärts zu krie chen. Wird Gas gegeben, so schließt die Kupplung K1, der Motor vergrößert seinen Drehmoment, und das Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellba ren Getriebes (S₁/S₂ gemäß Fig. 11) wird vermindert.

In der Stellung N (Neutral) des Wählhebels 628 sind beide Kupplungen K1 und K2 geöffnet und das stufenlos verstellbare Getriebe CVT wird vom Steuergerät 629 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der Motor drehzahl so eingestellt, dass die jeweilige normalerweise geschlossene Kupp lung mit möglichst kleiner Differenzdrehzahl läuft.

In den Stellungen D, S und B (Drive, Sport, Berg) des Wählhebels 628 wird je nach Stellung des Fahrpedals 627 und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ei ne Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes gemäß Fig. 11 rechts vom Abszissenwert Null eingestellt, wobei im Synchronpunkt (etwa bei 0,45) ei ne Umschaltung der Kupplungen erfolgt. Die Fahrstufen D, S und B aktivieren jeweils unterschiedliche, im Steuergerät 629 abgelegten Programme, wobei die Stellung D einem wirtschaftlichen Normalbetrieb entspricht, die Stellung S sportlicher ist, d. h. insgesamt mit kürzeren Übersetzungen arbeitet, und die Stellung B speziell zum Fahren in bergigen Gelände geeignet ist.

Eine Besonderheit der beschriebenen Vorrichtung liegt in einer sogenannten automatischen Rücklaufsperre:
Ist beispielsweise der Fahrbereich D am Wählhebel 628 eingelegt und wird das Fahrzeug auf einer Steigung zum Stillstand gebracht, so wird das stufenlos ver stellbare Getriebe auf eine Übersetzung gemäß Fig. 11 geringfügig rechts vom Punkt Null auf der Abszisse eingestellt und die Kupplung K1 leicht geöffnet, so dass die Antriebsräder mit einem Drehmoment in Vorwärtsrichtung beauf schlagt sind. Genügt dieses Drehmoment nicht, den Steigungswiderstand zu ü berwinden, so dass das Fahrzeug rückwärts rollen will, so wird dieses Rück wärtsrollen von dem Sensor für die Drehzahl der Ausgangswelle a erfasst und das Steuergerät 629 betätigt die Kupplung K1 etwas in Schließrichtung, so dass sich das Vorwärtsmoment erhöht. Reicht dies immer noch nicht oder sinkt die Drehzahl der Brennkraftmaschine ab, so wird vom Steuergerät 629 die Dreh zahl der Brennkraftmaschine erhöht, bis das Vorwärtsmoment des Fahrzeugs zur Überwindung des Steigungswiderstands ausreicht und das Fahrzeug sich nicht mehr rückwärts bewegt.

Die Regelungsvorgänge laufen bei eingelegter Rückwärtsfahrstufe in umge kehrter Richtung ab, d. h. hier sorgt das Steuergerät 629 dafür, dass sich das Fahrzeug auf einem Gefälle nicht vorwärts bewegt.

Insgesamt wird mit der beschriebenen Vorrichtung trotz einfachen Aufbaus des Antriebsstrangs mit dem leistungsverzweigten Getriebe und lediglich zwei kon ventionellen Reibungskupplungen ein außerordentlich komfortabler und ver brauchsgünstiger Betrieb erzielt.

Ein Verfahren zum Steuern eines leistungsverzweigten Getriebes bei Aus gangsdrehzahl Null mit einer Eingangswelle (e) und einer Ausgangswelle (a) und zwei, mittels wenigstens je einer Reibungskupplung (K1, K2) schaltbaren Übertragungspfaden zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle, welche Übertragungspfade ein stufenlos verstellbares Getriebe enthalten und derart ausgebildet sind, dass bei einer bestimmten Übersetzung (Neutralpunkt) des stufenlos verstellbaren Getriebes und wenigstens einer geschlossenen Rei bungskupplung (K1) die Ausgangswelle trotz sich drehender Eingangswelle stillsteht, ist dadurch gekennzeichnet, dass bei stillstehender Ausgangswelle (a) die Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes gegenüber dem Neutral punkt leicht verstellt wird und die im Neutralpunkt normalerweise geschlossene Reibungskupplung (K1) etwas geöffnet wird, so dass die stillstehende Aus gangswelle bei schlupfender Kupplung (K1) mit einem Drehmoment beauf schlagt wird.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Getriebeeinheit, mit einem stu fenlos verstellbaren Getriebe (5, 405) und einem weiteren, mittels zwei Kupp lungen (K1, K2) mit dem stufenlos verstellbaren Getriebe (5, 405) verbindba ren Getriebe (407), mit einer Steuereinheit (413) und Stellgliedern (7) zur Ein stellung des Übersetzungsverhältnisses des stufenlos verstellbaren Getriebes und des übertragbaren Drehmomentes von zumindest einer Kupplung (K1, K2), wobei nach Einstellung einer Vorwärts- oder Rückwärtsfahrstufe das Ü bersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes (5, 405) so ange steuert wird, dass abtriebsseitig eine Vorwärts- oder Rückwärtsfahrgeschwin digkeit resultiert, wobei das abtriebsseitig resultierende Drehmoment mittels zumindest einer angesteuerten Kupplung (K1, K2) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Steuerung des übertragbaren Drehmo mentes von zumindest der Kupplung (K1, K2), die in dem Betriebsbereich bei antriebsseitiger Drehzahl der Getriebeeinheit und abtriebsseitiger Drehzahl null geschlossen ist, und einer gezielten Übersetzungssteuerung des stufenlos verstellbaren Getriebes (5, 405) eine Momentensteuerung realisiert ist und das Fahrzeug ankriecht.

2. Triebstrang zwischen einer Antriebseinrichtung (401) und Antriebsrädern (402) eines Kraftfahrzeugs, mit einer stufenlos verstellbaren Kupplung (K1), einem mit der Kupplung (K1) in Reihe angeordneten, stufenlos verstellbaren Getriebe (5, 405), einem abtriebsseitigen Überlagerungsgetriebe (407), einer Regelein richtung für die Übertragungsverhältnisse der Kupplung (K1) und des stufenlos verstellbaren Getriebes (5, 405) und einem mit der Regeleinrichtung verbun denen Sollwertgeber, durch den ein Vorwärtsfahr-, ein Rückwärtsfahr- und ein Standbereich in Abhängigkeit von einem gewünschten Drehmoment (M_a) ein stellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwertgeber in Abhängigkeit von dem gewünschten Drehmoment (M_a) selbsttätig so einstellbar ist, dass

a) im Vorwärts- und Rückwärtsfahrbereich und im Standbereich das über tragbare Drehmoment (Mk_a) in der Kupplung (K1) proportional dem ge wünschten Drehmoment (M_a) ist, und dass
b) in allen Bereichen das Übertragungsverhältnis (1) des stufenlos verstellba ren Getriebes (5, 405) so geregelt wird, dass die die Drehmomentrichtung bestimmende Drehzahldifferenz (Δn) zwischen Ein- und Ausgang der Kupplung (K1) nahe Null ist.

3. Triebstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (K1, K2) eine schlupfende Kupplung ist.

4. Triebstrang nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das stu fenlos verstellbare Getriebe (5, 405) ein Umschlingungsgetriebe ist.

5. Triebstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwertge ber so einstellbar ist, dass das durch das stufenlos verstellbare (5, 405) Ge triebe bestimmte Übersetzungsverhältnis des Triebstrangs in beiden Fahrbe reichen (vorwärts oder rückwärts) eine Abtriebsdrehzahl (n_a) zum Erreichen eines Kriechmoments ergibt.

6. Triebstrang nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsgetriebe (407) ein Umlaufradgetriebe ist, von dem ein Ele ment über ein Getriebe (411) mit der Abtriebsseite der Kupplung (K1) verbun den ist.

7. Triebstrang nach einem der Ansprüche 5 oder 6, zur Anwendung für eine Hyb ridantriebsanordnung mit zumindest einer Antriebseinheit (518) und einer weiteren Antriebseinheit (522) und/oder einem Energiespeicher (520, 523).

8. Verfahren zum Steuern eines leistungsverzweigten Getriebes bei Ausgangs drehzahl Null mit einer Eingangswelle (e) und einer Ausgangswelle (a) und zwei, mittels wenigstens je einer Reibungskupplung (K1, K2) schaltbaren Übertragungspfaden zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle, welche Übertragungspfade ein stufenlos verstellbares Getriebe enthalten und derart ausgebildet sind, dass bei einer bestimmten Übersetzung (Neutralpunkt) des stufenlos verstellbaren Getriebes und wenigstens einer geschlossenen Rei bungskupplung (K1) die Ausgangswelle trotz sich drehender Eingangswelle stillsteht, dadurch gekennzeichnet, dass bei stillstehender Ausgangswelle (a) die Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes gegenüber dem Neut ralpunkt leicht verstellt wird und die im Neutralpunkt normalerweise geschlos sene Reibungskupplung (K1) etwas geöffnet wird, so dass die stillstehende Ausgangswelle bei schlupfender Kupplung (K1) mit einem Drehmoment be aufschlagt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8 zum Steuern eines in einem Fahrzeug vorgese henen leistungsverzweigten Getriebes mit einem Wählhebel (628) zum Ein stellen von Vorwärtsfahrt oder Rückwärtsfahrt, dadurch gekennzeichnet, dass bei in Vorwärtsstellung befindlichem Wählhebel (628) und stillstehendem Fahrzeug die Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes derart einge stellt wird, dass die Ausgangswelle (a) mit einem Drehmoment in Vorwärts richtung beaufschlagt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei in Rückwärts stellung befindlichem Wählhebel (628) und stillstehendem Fahrzeug die Über setzung des stufenlos verstellbaren Getriebes derart eingestellt wird, dass die Ausgangswelle (a) mit einem Drehmoment in Rückwärtsrichtung beaufschlagt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlupfmoment der Kupplung (K1) auf einen vorbestimmten Wert einge stellt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlupfmoment der schlupfenden Kupplung (K1) und das Antriebs moment eines die Eingangswelle (e) antreibenden Motors (629) derart gere gelt werden, dass bei in Vorwärtsstellung befindlichem Wählhebel (628) keine Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs und bei in Rückwärtsstellung befindlichem Wählhebel (628) keine Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs erfolgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Wählhebel (628) ei ne Neutralstellung hat, in der durch Öffnen der Kupplungen (K1, K2) keine Drehmomentübertragung im Getriebe erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzung des stufenlos verstellbaren Getriebes (CVT) derart gesteuert wird, dass die Differenzdrehzahl der jeweiligen bei der entsprechenden Fahr zeuggeschwindigkeit und Motordrehzahl bei drehmomentübertragendem Ge triebe geschlossenen Kupplung (K1, K2) nahe Null ist.

14. Verwendung eines leistungsverzweigten Getriebes zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der erste Übertra gungspfad die erste Kupplung (K7) und ein Planetengetriebe enthält, dessen Planetenradträger mit der ersten Kupplung verbunden ist und der zweite Übertragungspfad das stufenlos verstellbare Getriebe enthält, dessen An triebswelle drehfest mit der Eingangswelle (e) und dessen Abtriebswelle drehfest mit dem Sonnenrad (617) des Planetengetriebes verbunden ist, vor bei das drehfest mit der Ausgangswelle (a) verbundene Hohlrad (613) des Planetengetriebes über eine zweite Kupplung (K2) mit dem Planetenradträger verbunden ist.