DE19903554C2 - Kraftfahrzeug-Antriebsstrang und Verfahren zu seiner Steuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang und ein Verfahren zu seiner automatischen Steuerung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.

Ein Kraftfahrzeug-Antriebsstrang dieser Art und ein Verfahren zu seiner Steuerung sind aus der DE 43 24 810 A1 bekannt. Sie bewirken, daß bei besonders starken Drehmomentstößen, welche von der Abtriebsseite her in den Antriebsstrang eingeleitet werden, die Anfahrkupplung rutscht, jedoch nicht das endlose Antriebselement des Variators.

Bei Drehmomentstößen, welche von der Abtriebsseite des Antriebsstranges her in den Antriebsstrang eingeleitet werden, besteht die Gefahr, daß das endlose Antriebselement des Variators auf dem Antriebsrad und/oder dem Abtriebsrad des Variators zu rutschen beginnt. Das endlose Antriebselement kann ein Riemen, ein auf Zug beanspruchbares Band oder ein auf Schub beanspruchbares Schub-Gliederband oder ein ähnliches Element sein. Das Antriebsrad und das Abtriebsrad sind vorzugsweise von der Art, daß der Durchmesser des einen in gleicher Weise vergrößerbar ist, wie der Durchmesser des anderen verkleinerbar ist, und umgekehrt, um dadurch die Übersetzung oder insbesondere die Untersetzung der Drehzahl eines den Antriebsstrang auf seiner Antriebseite antreibenden Motors zu übersetzen bzw. zu untersetzen. Variatoren dieser Art sind bekannt.

Von der Abtriebsseite her können insbesondere dann Drehmomentstöße in den Antriebsstrang eingeleitet werden, wenn die von dem Antriebsstrang angetriebenen Fahrzeugräder von Glatteis auf eine griffige Fahrbahn gelangen oder wenn ein angetriebenes Rad springt, beispielsweise bei schneller Kurvenfahrt oder auf welliger Fahrbahn. Die von den angetriebenen Rädern auf den Antriebsstrang einwirkenden Drehmomentstöße sind bzgl. ihrer Art und Größe unvorhersehbar und deshalb eine besondere Gefahr.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang der eingangs genannten Art, bei welchem eine Kupplung derart ausgebildet ist, daß sie anstelle des endlosen Antriebselementes des Variators in Rutschbetrieb geht, wenn von der Abtriebsseite des Antriebsstranges Drehmomentstöße in ihn eingeleitet werden, auf einfache, preiswerte und sichere Weise kritische Betriebssituationen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung je gemäß dem kennzeichnenden Teil der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Es wäre nachteilig und in einigen Fällen gefährlich, wenn zur Durchführung einer Adaption der vorgenannten Art der Kupplungsschließdruck automatisch so weit abgesenkt würde, daß die Kupplung zu rutschen beginnt, wenn sich das Kraftfahrzeug in einer kritischen Fahrsituation befindet, bzw. Antriebskraft für das Überholen eines anderen Fahrzeuges oder eine steile Bergfahrt benötigt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Adaption des Schließdruckes der Kupplung an sich im Laufe der Zeit ändernde Reibwerte der Reibschlußelemente der Kupplung, in vorbestimmten Wiederholungsabständen der Kupplungsschließdruck automatisch so weit abgesenkt wird, bis die Kupplung zu rutschen beginnt, und daß dann, ausgehend von dem letzten Kupplungsschließdruck, bei welchem sehr nahe an der Rutschgrenze kein Rutschen mehr aufgetreten ist, der Kupplungsschließdruck unter Berücksichtigung des Sicherheitsfaktors gegen Rutschen automatisch neu berechnet und dann der neu berechnete Kupplungsschließdruck eingestellt wird.

Dadurch wird es möglich, den Kupplungsschließdruck für alle Betriebssituationen knapp oberhalb des Wertes, welcher der Rutschgrenze der Kupplung entspricht, zu halten. Je näher die Kupplung an ihrer Rutschgrenze betrieben werden kann, ohne daß ihre Reibschlußelemente relativ zueinander rutschen, desto niedriger kann der Kontaktdruck des endlosen Antriebselementes relativ zu den Rädern des Variators eingestellt werden. Dadurch werden Energieverluste durch Reibung im Variator wesentlich reduziert.

Der Kupplungsschließdruck, der erforderlich ist, damit die Kupplung mit Sicherheit ohne Schlupf zwischen den Reibschlußelementen ein vorbestimmtes Drehmoment übertragen kann, ist von der Geometrie, den verwendeten Materialien und der Haftreibung der Reibschlußelemente abhängig. Diese Kriterien sind wiederum von Materialtoleranzen und von Herstellungstoleranzen abhängig. Deshalb muß vor der ersten Inbetriebnahme der Kupplung ihr Sicherheitsfaktor gegen Rutschen relativ hoch angesetzt werden. Wenn dann in einem Kraftfahrzeug der Antriebsstrang benutzt wird und eine Adaption des Kupplungsschließdruckes in der vorstehend beschriebenen Weise durchgeführt wird, erhält die Steuereinrichtung den aktuellen Kupplungsschließdruck für die Rutschgrenze. Dieser Wert ist jetzt völlig unabhängig von Fertigungstoleranzen. Deshalb besteht nun die Möglichkeit, den Sicherheitsfaktor zu reduzieren, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Kupplung unbeabsichtigt vom schlupffreien Reibschluß in Schlupfbetrieb geht. Deshalb ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß der Sicherheitsfaktor der Kupplung bei der ersten Adaption, d. h. ersten Berechnung eines neuen Kupplungsschließdruckes oder mindestens bei einer der folgenden Adaption auf einen kleineren Wert reduziert wird.

Eine Adaption der vorgenannten Art sollte vorzugsweise automatisch in bestimmten Abständen erfolgen, beispielsweise automatisch in Abhängigkeit von bestimmten Betriebszeitperioden des Antriebsstranges und/oder beispielsweise automatisch jeweils beim erneuten Starten eines den Antriebsstrang auf seiner Antriebsseite antreibenden Fahrzeugmotors.

Aus der US-A-5 766 110 ist ein Anfahr-Kupplungs-Steuersystem für Kraftfahrzeuge bekannt, welches durch Rutschbetrieb der Anfahrkupplung in der Lage ist, durch plötzliche Gaspedalbetätigungen verursachte Drehmomentstöße des Fahrzeugantriebsmotors zu eliminieren. Die Drehmomentkapazität der Anfahrkupplung wird automatisch dem jeweiligen stationären Zustand des Drosselventils angepaßt, so daß bei plötzlichen Gaspedaländerungen die Anfahrkupplung schlupfen kann.

Das von der Kupplung zu übertragende Antriebs-Drehmoment ändert sich in Abhängigkeit von der von einem Fahrer des Fahrzeuges eingestellten Leistung des Fahrzeug-Motors und in Abhängigkeit von der am Variator jeweils eingestellten Übersetzung. Wenn der Kupplungsschließdruck konstant so eingestellt ist, daß die Reibschlußelemente der Kupplung beim höchsten Antriebs-Drehmomentwert nicht rutschen können (Kupplungsschließdruck knapp oberhalb des Wertes der Rutschgrenze der Kupplung, multipliziert mit dem Sicherheitsfaktor), wäre der Kupplungsschließdruck bei dem kleinsten Antriebs-Drehmomentwert weit überdimensioniert. In diesem Falle müßte auch im Variator eine entsprechend überdimensioniert große Reibschlußkraft erzeugt werden. Damit dies nicht der Fall ist, sondern der Kupplungsschließdruck auch bei niedrigstem Antriebs-Drehmomentwert knapp oberhalb des Wertes der Rutschgrenze der Kupplung ist, ist gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß der Kupplungsschließdruck unter Einhaltung des Sicherheitsfaktors Antriebs-Drehmoment-Änderungen automatisch nachgeführt wird, die im Antriebsstrang auf der Antriebsseite der Kupplung wirken, so daß der Kupplungsschließdruck bei Drehmomenterhöhung entsprechend erhöht und bei Drehmomentreduzierung entsprechend reduziert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kupplung dem Variator in Antriebsrichtung nachgeordnet. Dadurch kommen von der Abtriebsseite her in den Antriebsstrang einwirkende Drehmomentstöße zuerst an der Kupplung zur Wirkung und erst dann am Variator. Wenn diese Drehmomentstöße einen vorbestimmten Wert überschreiten, dann rutschen die Reibschlußelemente der Kupplung relativ zueinander und an den Variator wird nur ein diesem Schlupfbetrieb entsprechendes Rutsch-Drehmoment übertragen.

Wenn dagegen der Variator in Antriebsrichtung des Antriebsstranges der Kupplung nachgeordnet ist, besteht die Gefahr, daß wegen der Massenträgheit der Elemente des Variators sein endloses Antriebselement oder Band relativ zu seinen Rädern rutscht, bevor oder gleichzeitig wenn die Kupplung zu rutschen beginnt.

Die Kupplung hat die Funktion einer Sicherheits- Rutschkupplung. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist jedoch, daß eine solche Sicherheits-Rutschkupplung nicht zusätzlich in den Antriebsstrang eingebaut zu werden braucht, sondern daß hierfür eine im Antriebsstrang sowieso für die Drehmomentübertragung zwangsweise erforderliche Kupplung verwendet werden kann, beispielsweise eine Fahrzeug- Anfahrkupplung oder eine Wende-Kupplung, welche zum Umschalten von Vorwärtsfahrt auf Rückwärtsfahrt oder umgekehrt im Antriebsstrang vorhanden ist. Meistens wird als Sicherheits-Rutschkupplung die für Vorwärtsfahrt erforderliche Kupplung verwendet werden. Dies schließt jedoch nicht die Möglichkeit aus, die Erfindung auch im Rückwärtsfahr-Antriebszweig des Antriebsstranges einzusetzen und dort eine für die Rückwärtsfahrt erforderliche Kupplung für die erfindungsgemäße Funktion zu verwenden.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform als Beispiel beschrieben. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 schematisch einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Signalflußplan (Ablaufplan) des Verfahrens nach der Erfindung, und

Fig. 3 ein Drehmoment-Druck-Diagramm, welches in Abhängigkeit von dem zu übertragenden Drehmoment "M" den dafür erforderlichen Kupplungsschließdruck "p" zeigt.

Der in Fig. 1 dargestellte Antriebsstrang nach der Erfindung enthält in Antriebsrichtung nacheinander einen Fahrzeugsantriebs-Motor 2, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 4, parallel zu ihm eine reibschlüssige Überbrückungskupplung 6 zur Überbrückung des Drehmomentwandlers 4, eine Getriebestufe 8 mit zwei Zahnrädern 10, 12, einen Variator 14, ein Wendegetriebe 16 mit einer Kupplung 18 in Form einer schaltbaren Lamellenkupplung für Vorwärtsfahrt und mit einer Kupplung oder Bremse 20 für Rückwärtsfahrt des betreffenden Fahrzeuges, eine zweite Getriebestufe 22 mit zwei Zahnrädern 24, 26 und eine Abtriebswelle 28, welche bei geschlossener Kupplung 18 und gleichzeitig geöffneter Bremse 20 in der einen Drehrichtung für Vorwärtsfahrt, jedoch bei geöffneter Kupplung 18 und gleichzeitig geschlossener Bremse 20 in der anderen Drehrichtung für Rückwärtsfahrt antreibbar ist. Die Abtriebswelle 28 ist antriebsmäßig mit Fahrzeugrädern 30 verbunden. Soweit nicht anderes ausdrücklich gesagt ist, bedeuten in der folgenden Zeichnungsbeschreibung "Motor" der Fahrzeugantriebs-Motor 2 und "Kupplung" die Vorwärtsfahr-Kupplung 18.

Der hydrodynamische Drehmomentwandler 4 enthält in bekannter Weise mindestens ein Pumpenrad 32, ein Leitrad 34 und ein Turbinenrad 36.

Der Variator 14 enthält in bekannter Weise ein endloses Antriebselement 38, welches sich über ein Antriebsrad 40 und ein Abtriebsrad 42 erstreckt, mit welchen es durch Reibung verbunden ist, so daß sich die beiden Räder 40 und 42 ohne Schlupf mit dem Antriebselement 38 mitdrehen. Die Seitenscheiben der beiden Räder 40 und 42 sind durch eine elektronische Steuereinrichtung 44 in Axialrichtung relativ zueinander verschiebbar, so daß der Radius, auf welchem das Antriebselement 38 auf den Rädern 40 und 42 umläuft, verstellt werden kann. Bei einer Vergrößerung des Radius des einen Rades wird der Radius des anderen Rades entsprechend verkleinert.

Die elektronische Steuereinrichtung 44 enthält mindestens einen Mikroprozessor und auch das sogenannte Motormanagement, durch welches für eine gewünschte Leistung und/oder Drehzahl des Motors 2 die erforderlichen Brennstoffmengen, Luftmengen, Zündwinkel usw. einstellbar sind. Dadurch ist in der Steuereinrichtung 44 jeweils feststellbar, welches Drehmoment vom Motor 2 zu erzeugen ist. Das tatsächliche Drehmoment des Motors 2 entspricht im wesentlichen dem von der Steuereinrichtung 44 in Abhängigkeit von Wünschen eines Fahrers vorgegebenen Drehmoment.

Das Wendegetriebe 16 kann entsprechend der Fig. 1 ein Planetengetriebe oder eine andere Getriebetype sein.

Das endlose Antriebselement 38 des Variators 14 kann ein Riemen, ein Band oder ein ähnliches Element sein, welches an die Räder 40 und 42 angepresst wird und dadurch durch Reibung vom Antriebsrad 40 angetrieben wird und das Abtriebsrad 42 antreibt. Das Antriebselement 38 kann derart ausgebildet sein, daß es das Antriebsdrehmoment durch Zug überträgt, oder derart, daß es das Antriebsdrehmoment durch Schub überträgt. Für die Schubübertragung des Antriebsdrehmoments eignen sich sogenannte Schubgliederbänder.

Bei Drehmomentstößen, die von der Abtriebsseite 24, 26, 28 her in den Antriebsstrang eingeleitet werden, besteht die Gefahr, daß durch den momenten Stoß das endlose Antriebselement 38 relativ zum einen oder anderen seiner Räder 40 und/oder 42 zu rutschen beginnt. Um ein solches Rutschen des endlosen Antriebselementes relativ zu seinen Rädern 40 und/oder 42 zu verhindern, sind gemäß der Erfindung die dem Variator 14 nachgeschaltete Kupplung 18 für Vorwärtsfahrt und die elektronische Steuereinrichtung 44 derart ausgebildet, daß diese Kupplung 18 als Sicherheits-Rutschkupplung wirkt. Somit hat diese Kupplung 18 zwei Funktionen, nämlich die Fahrantriebsleistung zu übertragen und als Sicherheits- Rutschkupplung zu wirken.

Für die Funktion als Sicherheits-Rutschkupplung muß die Vorwärtsfahrt-Kupplung 18 mit einem Kupplungschließdruck betrieben werden, welcher knapp oberhalb des Druckwertes liegt, bei welchem die Kupplung 18 ihre Rutschgrenze hat. Die Sicherheit gegen Rutschen muß an der Kupplung 18 ständig kleiner sein als im Variator 14 zwischen dem enlosen Antriebselement 38 und den Rädern 40 und 42. Ein Drehmomentstoß vorbestimmter Mindestgröße auf der Abtriebsseite 24, 26, 28 führt damit zum Rutschen der Kupplung 18 bzw. ihrer Reibschlußelemente 46 und 48 relativ zueinander, an den Variator 14 wird jedoch lediglich das Rutschmoment der Kupplung 18 übertragen.

Ein Betrieb mit einem Kupplungsschließdruck, der knapp über dem der Rutschgrenze entsprechenden Wert der Kupplung 18 liegt, erfordert wegen des sich im Laufe der Zeit verändernden Reibwertes der Kupplung 18 immer wieder erneut eine Adaption des Kupplungsschließdruckes an den aktuellen Reibwert "µ" der Reibschlußelemente 46 und 48 der Kupplung 18. Der Reibwert der Kupplung 18 kann anhand der verwendeten Materialien und der Geometrie der Kupplung errechnet werden. Dieser errechenbare Reibwert "µ" ist jedoch ungenau wegen der Genauigkeitsschwankungen der verwendeten Materialien und innerhalb von bestimmbaren Tolerazen schwankenden Ungenauigkeiten der Geometrie der Kupplung 18. Deshalb muß für die Berechnung des von der Kupplung 18 übertragbaren Drehmoments ein verhältnismäßig hoher Sicherheitsfaktor "sf" in die Berechnung aufgenommen werden. Erst wenn die Kupplung 18 in einem Antriebsstrang eingebaut ist und für eine Adaption ihres Kupplungsschließdruckes der für die Übertragung eines bestimmten Antriebsdrehmomentes aktuell erforderliche Kupplungsschließdurck von der Steuereinrichtung 44 ermittelt wird, liegen den tatsächlichen Gegebenheiten entsprechende korrekte Reibwerte vor.

Für die Bestimmung des Kupplungsschließdurckes der Kupplung 18 vor Durchführung einer ersten Adaption gilt:

Formel 1

p = sf . ([M_(KV)

/k0] + p_Rückdruckfeder - p_Fliehkraft)

Hierin bedeuten:
k0 = f(Reibwert µ, Geometrie) Konstante
sf Sicherheitsfaktor
M_(KV) Drehmoment an Vorwärtsfahrt- Kupplung 18
p_Rückdruckfeder Druck aufgrund Rückdruck­ feder in der Kupplung 18
p_Fliehkraft Druck aufgrund Fliehkraft in der Kupplung

Eine Adaption sollte in vorbestimmten Perioden jeweils automatisch durchgeführt werden. Eine Adaption kann beispielsweise jeweils nach einer bestimmten Zeitdauer oder jedesmal beim Starten des Motors 2 durchgeführt werden, oder sowohl nach einer bestimmten Zeit als auch bei jedem Starten.

Außerdem sollte die Adaption nur dann durchgeführt werden, wenn vorbestimmte definierte Betriebszustände vorliegen, z. B. ein stationärer Fahrzustand (z. B. keine Drehmomentänderungen auf der Eingangsseite und/oder auf der Ausgangsseite des Antriebbstranges und/oder keine Geschwindigkeitsänderungen auf der Antriebsseite und/oder der Abtriebsseite der Kupplung 18), eine bestimmte Temperatur oder ein bestimmter Temperaturbereich eines im Antriebsstrang verwendeten Schmier- und/oder Kühlmittels, z. B. Getriebeöl-Temperatur, ein bestimmter Wert oder Wertebereich des Motor-Drehmoments, und/oder der Motordrehzahl, und/oder keine Drehzahldifferenz zwischen der Primärseite und der Sekundärseite der Kupplung 18. Vor der ersten Adaption entspricht der Kupplungsschließdruck einem errechneten Wert. Ausgehend von diesem errechneten Kupplungsschließdruck wird in einem stationären Fahrzustand der Kupplungsschließdruck soweit abgesenkt, bis die Kupplung 18 zu rutschen beginnt. Ausgehend von dem letzten Wert des Kupplungsschließdruckes p_haft, bei welchem kein Rutschen in der Kupplung 18 auftritt, wird der Faktor ko_ada errechnet, welcher eine Funktion des Reibwertes der Reibschlußelemente 46, 48 in der Kupplung 18 und eine Funktion der Geometrie dieser Kupplung 18 ist:

Formel 2

ko_ada = f(µ, Geometrie)

Hierin bedeuten:
f(µ, Geometrie) Eine Funktion, die vom Reibwert µ und der Geometrie der Vorwärtsfahr-Kupplung 18 abhängig ist.

Formel 3

ko_ada = M_kupp_akt/(p_haft - p_Feder + p_Flieh)

Hierin bedeuten:
M_kupp_akt: aktuelles Drehmoment, welches von der Vorwärtsfahr-Kupplung 18 ohne Schlupf übertragen wird
p_haft: Kupplungsschließdruck, bei welchem die Reibschlußelemente 46, 48 der Kupplung 18 ohne Schlupf aneinander haften und damit mit gleicher Drehzahl rotieren
p_Feder: Federkraft einer oder mehrerer die Kupplung 18 in Öffnungsrichtung drängender Federn
p_Flieh: in der Kupplung 18 durch Fliehkraft entstehender Druck

Das aktuelle Drehmoment M_kupp_akt, welches von der Kupplung. 18 übertragen wird, ist eine Funktion "f" des Drehmomentes Mmot des Fahrantriebs-Motors 2, der Übersetzung "i" im Antriebsstrang zwischen dem Motor 2 und der Vorwärtsfahr- Kupplung 18, und der Drehmomentwandlung in dem Drehmomentwandler 4:

Formel 4

M_kupp_akt = f(Mmot, i, Drehmomentwandlung)

Mit diesem aus dem Fahrantriebsstrang ermittelten neuen Faktor ko_ada anstelle des ursprünglichen Faktors k0 wird jetzt von der elektronischen Steuereinrichtung 44 der neue Kupplungsschließdruck entsprechend der vorgenannten Formel 1 errechnet und eingestellt.

Hierbei kann gleichzeitig der Sicherheitsfaktor "sf" auf einen kleineren Sicherheitsfaktor "sf_neu" reduziert werden, welcher sehr viel kleiner als der ursprüngliche Sicherheitsfaktor "sf" ist, da der Faktor ko_ada nicht mehr auf rechnerischen Werten beruht, sondern auf der realen Geometrie und dem aktuellen Reibwert µ der Kupplung 18.

Demgemäß wird von der Steuereinrichtung 44 der neue Kupplungsschließdruck wie folgt berechnet und eingestellt:

Formel 5

p = sf_neu . ([M(KV)/k0_ada] + p_Rückdruckfeder - p_Fliehkraft)

Für die vorstehend beschriebene Adaption benötigt die elektronische Steuereinrichtung 44 Drehzahlsignale eines Sensors 50 auf der Primärseite und eines Sensors 52 auf der Sekundärseite der Kupplung 18 zur Erkennung, wann die Kupplung 18 schlupffrei oder mit Schlupf arbeitet. Ferner benötigt die Steuereinrichtung 44 das jeweils aktuelle Drehmoment auf der Primärseite der Kupplung 18 durch einen Sensor 54 oder, vorzugsweise, das von einem elektronischen Motormanagement der Steuereinrichtung 44 dem Fahrantriebs- Motor 2 vorgegebene Antriebsdrehmoment. Wenn die Steuereinrichtung 44 das von ihr dem Motor 2 vorgegebene Motordrehmoment verrwendet, muß sie auch eine Drehmomentwandlung im Drehmomentwandler 4 und eine Drehmomentwandlung durch die Übersetzungen oder Untersetzungen im Variator 14 und im Wendegetriebe 16 berücksichtigen. Daraus ist erkennbar, daß das aktuelle Drehmoment, welches von der Vorwärtsfahr-Kupplung 18 schlupffrei übertragen wird, an jeder beliebigen Stelle zwischen dem Motor 2 und der Kupplung 18 gemessen werden kann, unter Berücksichtigung eventueller Drehmomentwandlungen bzw. Übersetzungen oder Untersetzungen.

Im folgenden einige Beispiele für Randbedingungen, die für eine Adaption zu berücksichtigen sind und/oder berücksichtigt werden können:
Adaption nur, wenn die Temperatur "der Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit" höher als ein vorgegebener Temperaturwert ist, damit die Flüssigkeit bzw. das Öl bei jeder Adaption die gleiche Viskosität hat; Adaption nur dann, wenn ein stationärer Fahrzustand innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters vorliegt, innerhalb welchem bestimmte Parameter vorbestimmte Grenzen nicht überschreiten dürfen, beispielsweise Änderungen des Drehmomentes des Motors 2, Änderungen der Stellung eines Leistungseinstellelementes, z. B. Gaspedals, mit welchem ein Fahrer ein gewünschtes Drehmoment am Motor 2 einstellen kann, Änderungen der Abtriebsdrehzahl des Antriebsstranges auf seiner Ausgangsseite 24, 26, 28, Änderungen der Drehzahl des Motors 2, Änderungen der Übersetzung "i" im Variator 14 und/oder im Drehmomentwandler 4; Adaption nur dann, wenn ein von einem Fahrer bedienbares Fahr-Wählelement, beispielsweise ein Wählhebel zur Einstellung der gewünschten Fahrrichtung, der gewünschten Übersetzung oder eines gewünschten Übersetzungsbereiches, innerhalb von welchem die Steuereinrichtung 44 die Übersetzung des Variators 14 automatisch einstellt, eine bestimmte Stellung hat; z. B. eine Stellung "D" (Dauerbetriebsstellung, bei welcher der gesamte Übersetzungsbereich des Variators 14 von der Steuereinrichtung 44 in Abhängigkeit vom Leistungseinstellelement bzw. Gaspedal und anderen Kriterien automatisch eingestellt wird). Das Wahlelement kann eine sogenannte Tippfunktion haben, durch welche der Fahrer durch Antippen des Wählelements eine bestimmte Übersetzung des Variators 14 fest einstellen kann.

Fig. 2 zeigt den Signalfluß zum Betrieb der Vorwärtsfahr- Kupplung 18 als Sicherheitsrutschkupplung. Die in Fig. 2 gezeigten Pfeile zeigen die Richtung an, in welcher die einzelnen Verfahrensschritte nacheinander durchgeführt werden. In Fig. 2 bedeuten die gezeigten Kästchen jeweils folgende Verfahrensschritte:
60: Prüfen der Bedingung zur Wiederholung einer Adaption (z. B. Zeit abgelaufen oder Motor 2 neu initialisiert bzw. gestartet);
62: Bedingung erfüllt Ja/Nein;
64: Prüfen, ob stationärer Fahrzustand vorliegt;
66: Entscheidung Ja/Nein, ob stationärer Fahrzustand vorliegt;
68: kontinuierliches oder vorzugsweise stufenweises Absenken des Kupplungsschließdruckes der Kupplung 18 und Speicherung des jeweils zuletzt gemessenen Kupplungsschließdruckes zur gegebenenfalls weiteren Verwertung für die Adaption;
70: Entscheidung Ja/Nein, ob Kupplung 18 rutscht;
72: Berechnung einer neuen Haltedruckkurve, welche die Abhängigkeit des Kupplungsschließdruckes der Kupplung 18 von den rutschfrei zu übertragenden Drehmomenten darstellt, wobei der Kupplungsschließdruck stets so eingestellt wird, daß bei einem Drehmomentstoß im Antriebsstrang je nach Drehmomentwert entweder weder die Reibschlußelemente 46, 48 der Kupplung 18 relativ zueinander rutschen noch das endlose Antriebselement bzw. Band 38 relativ zu den Rädern 40 und 42 des Variators 14 rutscht, oder bei Überschreiten eines vorbestimmten Drehmomentwertes nur die primären und sekundären Reibschlußelemente 46 und 48 der Kupplung 18 relativ zueinander rutschen, jedoch nie das Antriebselement 38 relativ zu den Rädern 40 und 42 des Variators 14 rutscht;
74: Betrieb der Kupplung 18 entsprechend der neu berechneten Haltedruckkurve bis zur nächsten Adaption.

Das Diagramm von Fig. 3 zeigt auf der horizontalen Achse Drehmomente "M" der als Sicherheitsrutschkupplung dienenden Kupplung 18 und auf der vertikalen Achse die Kupplungsschließdrücke "p" dieser Kupplung 18, welche zur Übertragung der Drehmomente erforderlich sind. In Fig. 3 sind folgende Situationen dargestellt: eine errechnete Haltedruckkurve 76 vor einer Adaption und eine neu berechnete Haltedruckkurve 78 nach einer Adaption. Zur schlupffreien Übertragung eines Drehmomentes M1 durch die als Sicherheitsrutschkupplung dienende Kupplung 18 sehr knapp unterhalb der Rutschgrenze (Kupplungsschließdruck wird knapp oberhalb der Druckes gehalten, bei dem die Kupplung in Schlupfbetrieb gehen würde) ist ein Kupplungsschließdruck p1 erforderlich, welcher jedoch aus Sicherheitsgrünen nicht verwendet wird. Stattdessen wird dieser Druckwert p1 mit dem Sicherheitsfaktor "sf" multipliziert, so daß sich ein tatsächlich verwendeter Kupplungsschließdruck p2 ergibt, durch welchen sich über die errechnete Haltedruckkurve 76 ein übertragbares Drehmoment M2 ergibt.

In Fig. 3 wurde angenommen, daß sich daß der Reibungswiderstand der Kupplung 18 nach einer bestimmten Betriebszeit reduziert hat, so daß zur Übertragung des gleichen Drehmomentes M1 ein höherer Kupplungsschließdruck p3 erforderlich ist. Da jedoch für die Adaption die gemessenen tatsächlichen Werte vorliegen, statt nur theoretische Rechenwerte, kann jetzt anstelle des ursprünglichen Sicherheitsfaktors "sf" ein neuer, kleinerer Sicherheitsfaktor "sf_neu" zur Multiplikation des Kupplungs- Schließdruckwertes p3 verwendet werden. Dies ergibt einen neuen Kupplungsschließdruck p4, der von der Steuereinrichtung 44 eingestellt wird und zur Übertragung eines Drehmomentes M3 ausreicht.

Claims (10)

1. Verfahren zum automatischen Steuern eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges, welcher einen Variator (14) und mindestens eine reibschlüssige Kupplung (18) enthält, von welchen der Variator ein endloses Antriebselement (38) um ein Antriebsrad (40) und um ein Abtriebsrad (42) zur stufenlos einstellbaren Antriebsübersetzung aufweist und das endlose Antriebselement (38) mit dem Antriebsrad (40) und mit dem Abtriebsrad (42) in reibschlüssigem Kontakt ist, wobei der Sicherheitsfaktor gegen Rutschen der Kupplung (18) ständig so weit niedriger gehalten wird als der Sicherheitsfaktor des Variators (14) gegen Rutschen des endlosen Antriebselementes (38) relativ zu seinem Antriebsrad (40) und seinem Abtriebsrad (42), daß bei einem von der Abtriebsseite des Antriebsstranges her in den Antriebsstrang wirkenden Drehmoment je nach dessen Wert entweder weder die Kupplung (18) noch der Variator (14) oder nur die Kupplung (18) in Rutschbetrieb gehen kann, jedoch nie der Variator (14), und wobei eine Adaption des Schließdruckes der Kupplung (18) an sich im Laufe der Zeit ändernde Reibwerte ihrer Reibschlußelemente (46, 48) in vorbestimmten Perioden erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß vor jeder Adaption des Kupplungsschließdruckes an die Reibwerte der Reibschlußelemente der Kupplung (18) automatisch überprüft wird, ob für die Durchführung einer solchen Adaption vorbestimmte Betriebszustände vorhanden sind, und daß eine Adaption jeweils nur dann durchgeführt wird, wenn die vorbestimmten Betriebszustände vorliegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Adaption des Schließdruckes der Kupplung (18) an sich im Laufe der Zeit ändernde Reibwerte ihrer Reibschlußelemente (46, 48), in vorbestimmten Wiederholungsabständen der Kupplungsschließdruck automatisch so weit abgesenkt wird, bis die Kupplung (18) zu rutschen beginnt, und daß dann, ausgehend von dem letzten Kupplungsschließdruck, bei welchem sehr nahe an der Rutschgrenze kein Rutschen mehr aufgetreten ist, der Kupplungsschließdruck unter Berücksichtigung des Sicherheitsfaktors gegen Rutschen automatisch neu berechnet und dann der neu berechnete Kupplungsschließdruck eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherheitsfaktor der Kupplung (18) bei der ersten Adaption ihres Kupplungsschließdruckes oder mindestens bei einer der folgenden Adaptionen auf einen kleineren Wert reduziert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsschließdruck, unter Einhaltung des Sicherheitsfaktors, Antriebs-Drehmoment-Änderungen automatisch nachgeführt wird, die im Antriebsstrang auf der Antriebsseite (24, 26, 28) der Kupplung (18) in Antriebsrichtung zu übertragen sind, so daß der Kupplungsschließdruck bei Drehmomenterhöhung entsprechend erhöht und bei Drehmomentreduzierung entsprechend reduziert wird.

5. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, welcher eine elektronische Steuereinrichtung (44), einen Variator (14) und mindestens eine reibschlüssige Kupplung (18) enthält, von welchen der Variator (14) ein endloses Antriebselement (38) um ein Antriebsrad (40) und um ein Abtriebsrad (42) zur stufenlos einstellbaren Antriebsübersetzung aufweist und das endlose Antriebselement (38) mit dem Antriebsrad (40) und mit dem Abtriebsrad (42) in reibschlüssigem Kontakt ist, wobei die Steuereinrichtung (44) derart ausgebildet ist, daß der Sicherheitsfaktor gegen Rutschen der Kupplung (18) ständig so weit niedriger gehalten wird als der Sicherheitsfaktor des Variators (14) gegen Rutschen des endlosen Antriebselementes (38) relativ zu seinem Antriebsrad (40) und seinem Abtriebsrad (42), daß bei einem von der Abtriebsseite (24, 26, 28) des Antriebsstranges her in den Antriebsstrang wirkenden Drehmoment je nach dessen Wert entweder weder die Kupplung (18) noch der Variator (14) oder nur die Kupplung (18) in Rutschbetrieb gehen kann, jedoch nie der Variator (14), und wobei eine Adaption des Schließdruckes der Kupplung (18) an sich im Laufe der Zeit ändernde Reibwerte ihrer Reibschlußelemente (46, 48) in vorbestimmten Perioden erfolgt, dadurch gekennzeichnet,
daß durch die Steuereinrichtung (44) vor jeder Adaption des Kupplungsschließdruckes an die Reibwerte der Reibschlußelemente der Kupplung (18) automatisch überprüft wird, ob für die Durchführung einer solchen Adaption vorbestimmte Betriebszustände vorhanden sind,
und daß eine Adaption jeweils nur dann durchgeführt wird, wenn die vorbestimmten Betriebszustände vorliegen.

6. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (44) derart ausgebildet ist, daß zur Adaption des Schließdruckes der Kupplung (18) an sich im Laufe der Zeit ändernde Reibwerte ihrer Reibschlußelemente, in vorbestimmten Wiederholungsabständen der Kupplungsschließdruck automatisch so weit abgesenkt wird, bis die Kupplung (18) zu rutschen beginnt, und daß dann, ausgehend von dem letzten Kupplungsschließdruck, bei welchem sehr nahe an der Rutschgrenze kein Rutschen mehr aufgetreten ist, ein neuer Kupplungsschließdruck unter Berücksichtigung des Sicherheitsfaktors gegen Rutschen automatisch neu berechnet und dann der neu berechnete Kupplungsschließdruck eingestellt wird.

7. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuereinrichtung (44) der Sicherheitsfaktor der Kupplung (18) bei der ersten Adaption ihres Kupplungsschließdruckes oder mindestens bei einer der folgenden Adaptionen auf einen kleineren Wert reduziert wird.

8. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuereinrichtung (44) der Kupplungsschließdruck, unter Einhaltung des Sicherheitsfaktors, Antriebs-Drehmoment-Änderungen automatisch nachgeführt wird, die im Antriebsstrang auf der Antriebsseite der Kupplung (18) in Antriebsrichtung zu übertragen sind, so daß der Kupplungsschließdruck bei Drehmomentänderungen entsprechend erhöht und bei Drehmomentreduzierung entsprechend reduziert wird.

9. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (18) eine dem Variator (14) in Antriebsrichtung nachgeordnete Kupplung ist.

10. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (18) kein zusätzliches Element des Antriebsstranges ist, sondern eine in ihm für die Drehmomentübertragung zwangsweise erforderliche Kupplung.