DE19961576B4

DE19961576B4 - Verfahren zur Regelung einer Kraftübertragung bei einem kontinuierlich verstellbaren Getriebe für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19961576B4
Application number: DE1999161576
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Grob; Martin-Peter Bolz; Holger Dr. Huelser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: DE19961576A1; JP2001200922A; JP4673481B2

Abstract

Verfahren zur Regelung einer Kraftübertragung bei einem kontinuierlich verstellbaren Getriebe (16) für Kraftfahrzeuge, wobei ausgehend von einem im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs angeordneten Fahrzeugmotor (12) ein Getriebeeingangsmoment (M_ge) auf ein Umschlingungselement (30) des Getriebes übertragen wird und entsprechend einem eingestellten Kraftschluss (Anpressung) des Umschlingungselementes (30) mit im Getriebe (16) nachfolgend angeordneten Elementen ein Getriebeausgangsmoment (M_ga) über eine Getriebeausgangswelle (24) an die Fahrzeugräder weitergeleitet wird und die Anpressung des Umschlingungselementes (30) in Abhängigkeit von einem von den Fahrzeugrädern auf das Getriebe (16) übertragenen Gegenmoment (M_g,r) festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenmoment (M_g,r) als Funktion der Drehgeschwindigkeiten (φ ._rad,R, φ ._rad,L, φ ._ga) der Getriebeausgangswelle und der Fahrzeugräder bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Kraftübertragung bei einem kontinuierlich verstellbaren Getriebe für Kraftfahrzeuge mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Stand der Technik
Zum Antrieb von Kraftfahrzeugen wird ein von einem Fahrzeugmotor erzeugtes Motormoment über weitere, im Antriebsstrang angeordnete Komponenten an die Fahrzeugräder weitergeleitet. Das an den Fahrzeugrädern anliegende Radmoment ist dabei stets kleiner als das ursprünglich erzeugte Moment im Fahrzeugmotor, da sich bei einer Übertragung der Momente zwischen den einzelnen Komponenten im Antriebsstrang unter anderem Reibungsverluste einstellen. Im Falle eines kontinuierlich verstellbaren Getriebes wird zunächst ein Getriebeeingangsmoment auf ein Umschlingungselement des Getriebes übertragen. Das Umschlingungselement steht in Reibschluß mit im Getriebe nachfolgend angeordneten Elementen, über die letztendlich ein Getriebeausgangsmoment auf eine Getriebeausgangswelle und dann nachfolgend an die Fahrzeugräder weitergeleitet wird. Ein Wirkungsgrad der Momentenübertragung vom Umschlingungselement auf die nachfolgend angeordneten Elemente hängt von dem eingestellten Kraftschluß (Anpressung) ab. Bei zu hoher Anpressung ist der Wirkungsgrad unnötig gering. Dagegen kann bei zu geringer Anpressung ein Abrutschen des Umschlingungselementes zur Beschädigung führen. Demnach ist es erforderlich, die Anpressung stets optimal auf das vom Getriebe zu übertragende Drehmoment anzupassen.
Herkömmliche Steuerungen für kontinuierlich verstellbare Getriebe mit Umschlingungselement bestimmen aus dem Motormoment das zu erwartende Getriebeeingangsmoment und pressen das Umschlingungselement entsprechend diesem Drehmoment an. Hierbei ist immer eine gewisse Überanpressung erforderlich, um Momentenstöße von der Abtriebsseite sicher abzufangen. Prinzipiell kann dabei mit entsprechender Momentensensorik – wie beispielsweise in der Schrift DE 27 27 556 C2 offenbart – ein solcher Momentenstoß (Ruck) detektiert und gegebenenfalls über eine entsprechende Ansteuerung des Getriebes kompensiert werden. Es ist jedoch notwendig, zusätzlich ein Torsionselement in dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges zu integrieren, so daß neben dem erhöhten Baubedarf auch zusätzlich Herstellungskosten entstehen.
Aus der DE 42 03 362 C2 ist Verfahren zur Steuerung eines Kegelscheibengetriebes bekannt, bei dem die Anpresskraft zwischen den Kegelscheibenpaaren und dem Übertragungsmittel bei geringer Last reduziert wird. Hierzu wird die Anpresskraft lastabhängig durch einen auf der Abtriebswelle sitzenden Drehmomentfühler gesteuert.
Vorteile der Erfindung
Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung der Kraftübertragung bei einem kontinuierlich verstellbaren Getriebe mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen läßt sich ein von den Fahrzeugrädern wirkendes Gegenmoment zur Einstellung der Anpressung des Umschlingungselementes nutzen. Indem die Anpressung des Umschlingungselementes in Abhängigkeit von dem von den Fahrzeugrädern auf das Getriebe übertragenen Gegenmoment festgelegt wird, kann während langer Betriebsphasen die Anpressung des Umschlingungselementes reduziert und somit der Wirkungsgrad des Getriebes erhöht werden. Das Gegenmoment wird dabei vorteilhaft als Funktion der Drehgeschwindigkeiten der Getriebeausgangswelle und der Räder bestimmen. Hierbei kann auf die in der Regel sowieso im Fahrzeug verbauten Drehzahlsensoren zurückgegriffen werden.
Wenn zusätzlich noch die Federkonstanten der Antriebswellen und Triebstranglagerung berücksichtigt werden, läßt sich zunächst der Ruck berechnen. Durch Integration kann wiederum auf das von den Fahrzeugrädern in das Getriebe geleitete Gegenmoment geschlossen werden.
Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, die Integration ständig mit gültigen Momentenwerten abzugleichen, um einen Fehler möglichst gering zu halten. Dazu eignen sich besonders die Phasen eines Lastwechsels, da sich diese bei geringen Lasten sehr exakt als Sprung auf den Drehzahlsignalen erkennen lassen. Auf diese Weise kann das am Getriebe anliegende Gegenmoment in besonders exakter Weise vorausgesagt werden und nachfolgend die Anpressung des Umschlingungselementes entsprechend eingeregelt werden.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstrangs für Kraftfahrzeuge mit einem kontinuierlich verstellbaren Getriebe zeigt, näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Figur zeigt in einer Prinzipdarstellung die im wesentlichen zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges notwendigen Aggregate im Antriebsstrang 10. Diese umfassen unter anderem einen Fahrzeugmotor 12, eine Kupplung 14, ein Getriebe 16 sowie eine Fahrzeugachse 18 mit einem Differential 26 und Rädern. Vom Fahrzeugmotor 12 wird ein Motormoment M_mot über eine Abtriebswelle 20 auf die Kupplung 14 übertragen. Bei geschlossener Kupplung 14 wird dieses Moment in ein Getriebeeingangsmoment M_ge gewandelt und über eine Getriebeeingangswelle 22 dem Getriebe 16 zur Verfügung gestellt. Eine Getriebeausgangswelle 24 wird über das Getriebe 16 in noch näher zu erläuternder Weise mit einem Getriebeausgangsmoment M_ga beaufschlagt. Die Getriebeausgangswelle 24 steht in Wirkeingriff mit dem Differential 26 der Hinterachse 18, so daß letztendlich ein zum Antrieb des Kraftfahrzeuges notwendiges Radmoment M_rad an den Fahrzeugrädern anliegt.
Das Getriebe 16 ist ein kontinuierlich verstellbares Getriebe, das über eine Getriebesteuerung 28 automatisierbar ist. Dabei wird das letztendlich von dem Fahrzeugmotor 12 zur Verfügung gestellte Getriebeeingangsmoment M_ge auf ein Umschlingungselement 30 des Getriebes 16 übertragen. Entsprechend einem eingestellten Kraftschluß (Anpressung) des Umschlingungselementes 30 mit den im Getriebe nachfolgend angeordneten Elementen 32 resultiert hieraus das Getriebeausgangsmoment M_ga. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Anpressung des Umschlingungselementes 30 in Abhängigkeit von einem von den Fahrzeugrädern auf das Getriebe 16 übertragenen Gegenmoment M_g,r festgelegt. Auf diese Weise soll die Einstellung einer optimalen Anpressung ermöglicht werden.
Zur Erfassung des von der Abtriebsseite her wirkenden Gegenmomentes M_g,r muß eine Verspannung zwischen den Fahrzeugrädern und Getriebeausgang abgeschätzt werden. Hierzu werden die Informationen von Drehzahlsensoren 34 an den angetriebenen Rädern und am Getriebeausgang ausgewertet. Diese Drehzahlsensoren 34 sind üblicherweise bereits in dem Kraftfahrzeug integriert und werden beispielsweise zur Koordination der Aggregate der Antriebssteuerung 10 benötigt. Eine Phasenlage – also die Verspannung der Antriebswellen – ist ein direktes Maß für das durch die Wellen geleitete Gegenmoment M_g,r. Dieses läßt sich über den Zusammenhang
bestimmen. Dabei steht K für eine Funktion der Federkonstanten der Antriebswellen und Triebstranglagerung, während φ_ga, φ_rad,R, φ_rad,L die Winkelsignale der Getriebeausgangswelle 24 beziehungsweise des hier dargestellten linken und rechten Rades sind. Da die Winkelsignale aus meßtechnischen Gründen nicht zur Verfügung stehen, jedoch die Ableitung der Winkelsignale nach der Zeit über die Drehzahlsensoren 34 erfaßbar ist, kann ein Ruck R, das heißt eine zeitliche Änderung des Gegenmomentes M_g,r berechnet werden. Es gilt:
Durch Integration von R kann auf das von den Rädern in das Getriebe 16 geleitete Gegenmoment M_g,r geschlossen werden. Um einen Fehler bei der Integration möglichst gering zu halten, muß das derart ermittelte Moment ständig mit gültigen Momentwerten abgeglichen werden. Besonders einfach kann dies in Phasen eines Lastwechsels erfolgen, da bei geringen Lasten durch eine unvermeidliche Lose im Differential 26 ein Sprung auf den Drehzahlsignalen erkennbar ist.
Nach Ermittlung des von den Fahrzeugrädern übertragenen Gegenmomentes M_g,r kann über die Getriebesteuerung 28 der Kraftschluß zwischen dem Umschlingungselement 30 und den nachfolgend angeordneten Elementen 32 des Getriebes 16 eingestellt werden. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, daß während langer Betriebsphasen, insbesondere unter im wesentlichen konstanten Übersetzungsverhältnissen, die Anpressung reduziert und somit der Wirkungsgrad des Getriebes 16 erhöht wird.

Claims

Verfahren zur Regelung einer Kraftübertragung bei einem kontinuierlich verstellbaren Getriebe (16) für Kraftfahrzeuge, wobei ausgehend von einem im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs angeordneten Fahrzeugmotor (12) ein Getriebeeingangsmoment (M_ge) auf ein Umschlingungselement (30) des Getriebes übertragen wird und entsprechend einem eingestellten Kraftschluss (Anpressung) des Umschlingungselementes (30) mit im Getriebe (16) nachfolgend angeordneten Elementen ein Getriebeausgangsmoment (M_ga) über eine Getriebeausgangswelle (24) an die Fahrzeugräder weitergeleitet wird und die Anpressung des Umschlingungselementes (30) in Abhängigkeit von einem von den Fahrzeugrädern auf das Getriebe (16) übertragenen Gegenmoment (M_g,r) festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenmoment (M_g,r) als Funktion der Drehgeschwindigkeiten (φ ._rad,R, φ ._rad,L, φ ._ga) der Getriebeausgangswelle und der Fahrzeugräder bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein Ruck (R) über den Zusammenhang
bestimmt wird, wobei K eine Funktion der Federkonstanten der Antriebswellen und der Triebstranglagerung ist, φ ._rad,R, φ ._rad,L, die Drehgeschwindigkeiten eines linken und rechten Rades sind, φ ._ga die Drehgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle ist, M ._g,r die zeitliche Änderung des Gegenmomentes ist und anschließend über eine Integration des Rucks (R) auf das Gegenmoment (M_g,r) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das über Integration ermittelte Gegenmoment (M_g,r) in Phasen eines Lastwechsels mit weiteren aktuell gültigen Momenten abgeglichen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressung des Umschlingungselementes (30) in langen Betriebsphasen unter im wesentlichen konstanten Übersetzungsverhältnissen, reduziert wird.