DE3212091A1

DE3212091A1 - Einrichtung zur steuerung eines automatischen, stufenlosen getriebes

Info

Publication number: DE3212091A1
Application number: DE19823212091
Authority: DE
Inventors: Paulus Dipl.-Ing. 3180 Wolfsburg Heidemeyer; Hermann Dr. 3300 Braunschweig Oetting; Frank Dipl.-Ing. 3300 Braunschweig Zimmermann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1982-04-01
Filing date: 1982-04-01
Publication date: 1983-10-13
Anticipated expiration: 2002-04-02
Also published as: DE3212091C2; US4543855A; FR2524401B1; FR2524401A1

Description

AKTIENGESELLSCHAFT

3180 Wo'lfsburg 1

Unsere Zeichen: K 3164
1702pt-we-sch

Einrichtung zur Steuerung eines automatischen, stufenlosen Getriebes

Die Erfindung' bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung eines automatischen, stufenlosen Getriebes für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei bekannten automatischen, stufenlos veränderbaren Getrieben ist ein z. B. durch eine Kurvenscheibe gebildetes Steuergerät zur Verstellung des die Getriebeübersetzung bestimmenden Stellgliedes fest mit dem Gaspedal des Fahrzeugs bzw. einer Drosselklappe (bei Ottomotoren) verbunden, wobei jeder Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung eine bestimmte Motordrehzahl und ein bestimmter Wert der Getriebeübersetzung zugeordnet ist.

Um einen möglichst günstigen Verbrauch zu erreichen, wird dabei schon bei kleinen Gaspedalwinkeln die Übersetzung schnell auf den größtmöglichen Wert erhöht und dort gehalten. Da aber häufig die Getriebe so ausgebildet sind, daß bei der höchsten einstellbaren Übersetzung, die einer Übersetzung ins Schnelle (overdrive) entspricht, nicht die maximale Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erreicht werden kann, sind ab einem definierten Gaspedal- bzw. Drosselklappenwinkel in der Nähe der Vollaststellung den Gaspedalstellungen wieder kleiner werdende Übersetzungen und größere Motordrehzahlen' zugeordnet. Bei voll durchgetretenem Gaspedal ist dann eine Übersetzung eingestellt,

mit der bei maximal zulässiger Motordrehzahl die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs und die maximale Motorleistung erreicht wird.

Diese Ausbildung der Getriebesteuerung hat jedoch zur Folge, daß beim vollen oder nahezu vollen !Durchtreten des Gaspedals aus einem Fahrzustand mit niedrigerer Last heraus nie die verbrauchsgünstigste höchste, sondern immer nur die der Gaspedalstellung entsprechende niedrigere Übersetzung mit entsprechend höheren zugeordneten Drehzahlen eingestellt wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Steuereinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art zu schaffen, die einen verbrauchsgünstigeren Betrieb und ein besseres Fahrverhalten des Fahrzeugs ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Dadurch, daß auf nahezu dem gesamten Gaspedalweg die Getriebeübersetzung auf den höchstmöglichen Wert eingestellt wird und erst bei Erreichen der in dieser Getriebeübersetzung möglichen höchsten Motordrehzahl einer Reduzierung der Getriebeübersetzung auf den die maximale Fahrgeschwindigkeit ermöglichenden Wert' vorgenommen wird, wird zum einen ein in weiten Bereichen verbrauchsgünstiger Betrieb des Fahrzeugs unter Einhaltung der höchsten Getriebeübersetzungen ermöglicht, zum andern aber auch sichergestellt, daß die über die maximale Fahrgeschwindigkeit in diesem höchsten Getriebegang hinausgehende Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs erreicht werden kann.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich in den Unteransprüchen, die im Zusammenhang mit der Zeichnungsbeschreibung näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt in

Figur 1 ein Schaltbild eines Fahrzeugantriebε

mit dem erfindungsgemäßen automatischen stufenlosen Getriebe,

Figuren 2 bis 4 in Motorleistungsdiagraminen, in denen

über der Motordrehzahl das Drehmoment aufgetragen ist und in denen der Drosselklappenwinkel und die Leistung als Parameter eingetragen sind, verschiedene Möglichkeiten für die Ansteuerung des automatischen, stufenlosen Getriebes und

Figur 5 für eine bestimmte Steuerung den Verlauf der Getriebeübersetzung und des Drosselklappenwinkels über dem Gaspedalwinkel.

In der Figur 1 ist ein üblicherweise aus einer Brennkraftmaschine bestehender Antriebsmotor eines Personenkraftfahrzeuges mit 1 und ein automatischeSjStufenlos veränderbares Getriebe mit 2 bezeichnet, das eingangsseitig mit dem Antriebsmotor 1 und ausgangsseitig über ein Achsgetriebe 3 mit den angetriebenen Rädern 4 des Fahrzeugs verbunden ist. 5 stellt eine beispielsweise durch einen Vergaser gebildete Kraftstoffzuführeinrichtung für die Brennkraftmaschine 1 und 6 eine in dem Saugrohr der Brennkraftmaschine angeordnete Drosselklappe dar, wie sie bei Otto-Motoren üblich ist.

8 bezeichnet ein Stellgerät zur Verstellung der Getriebeübersetzung des stufenlos veränderbaren Getriebes 2, dem ein Steuergerät 9 zur Beaufschlagung zugeordnet ist. Dieses Steuergerät 9 erhält Signale über die Motordrehzahl von einem Drehzahlgeber 7 sowie über die Gaspedalstellung von einem dem Gaspedal 10 zugeordneten Stellungsgeber 11 und ermittelt daraus entsprechend einem in aem Steuergerät eingegebenen Programm die dem jeweiligen Betriebszustand des Fahrzeugs angepaßte Übersetzung des stufenlosen Getriebes 2 sowie ggf. die Stellung der Drosselklappe 6, der ein Stellmotor 12 zur Betätigung zugeordnet ist.

Erfindungsgemäß soll nun die Verstellung des automatischen, stufenlosen Getriebes in der Weise erfolgen, daß praktisch über den nahezu vollständigen Drosselklappenweg die größte Getriebeübersetzung ü eingestellt wird. Ausgehend von dem Ruhezustand 0 wird leim Anfahrvorgang also mit etwa konstanter Betätigung des Gaspedals, wie in der Figur 2 ersichtlich ist, bei etwa konstant gehaltener Motordrehzahl die übersetzung bis zum maximalen Wert erhöht (Punkt I). Bei konstant gehaltener maximaler Getriebeübersetzung kann dann durch Erhöhung der Motordrehzahl η . die Fahrgeschwindigkeit vergrößert werden bis zum Punkt II, in dem in der maximalen Getriebeübersetzung bei voll geöffneter Drosselklappe die bei dieser Übersetzung maximal erreichbare Motordrehzahl erzielt wird. Diese Fahrgeschwindigkeit entspricht jedoch noch nicht der von der Leistung her maximal möglichen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Diese Höchstgeschwindigkeit kann aber oft nur bei einer niedrigeren Übersetzung als der maximalen Getriebeübersetzung erreicht werden, da die maximale Übersetzung eine Übersetzung ins Schnelle (overdrive) darstellt, in der wegen der verringerten Motordrehzahl nicht die volle Leistung erzielbar ist.

Um diese Höchstgeschwindigkeit zu erreichen, ist das Steuergerät nun so ausgebildet, daß bei Erreichen des Punktes II, d.h. bei Erreichen der höchsten in der maximalen Getriebeübersetzung möglichen Motordrehzahl automatisch die Getriebeübersetzung auf niedrigere Werte eingestellt wird. Eine mögliche Ausführung sieht dabei so aus, daß bei Erreichen der in der höchsten Getriebeübersetzung maximal erzielbaren Motordrehzahl (Punkt II) die Getriebeübersetzung unter Einhaltung einer konstanten Fahrzeugbeschleunigung bis zur Erreichung eines die maximale Fahrgeschwindigkeit ergebenden Übersetzungswertes zurückgenommen wird. Die Verstellung erfolgt also so, daß die am Fahrzeug gemessene Beschleunigung konstant bleibt, bis die maximale Fahrgeschwindigkeit erreicht ist (Punkt IV), In dem Bereich zwischen den Punkten II und IV ist allerdings bei dieser Variante kein stationärer Zustand möglich.

Anders verhält es sich dagegen bei einer Ausführung, bei der dem Gaspedal ein an die Vollgasstellung anschließender Leerweg zugeordnet ist, in dem bei voller Drosselklappenöffnung eine kontinuier-

lieh kleiner werdende Getriebeübersetzung bis zu dem im Endanschlag die Höchstgeschwindigkeit ergebenden Übersetzungswert einstellbar ist. Hier wird also bei Vollgas die Höchstgeschwindigkeit im maximalen Getriebegang (Punkt II) erreicht und anschließend läßt sich durch entsprechende Betätigung des Gaspedals im nach der Vollgasstellung anschließenden Leerweg jeder beliebige Betriebspunkt auf der Kurve zwischen den beiden Punkten II und IV stationär einstellen. Der Endanschlag dieses Leerweges entspricht dann einer Kick-down-Stellung (Übergasbereich) des Gaspedals in der auch in der zuvor beschriebenen Variante aus jeder beliebigen Betriebsstellung heraus sofort die der Höchstgeschwindigkeit zugeordnete Getriebeübersetzung eingestellt werden kann, in der bei maximaler Motordrehzahl die höchste Motorleistung erzielbar ist.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Steuerungen besteht nun darin, daß bei jeder Vollgasstellung des Gaspedals, nicht dagegen bei der über die Vollgasstellung hinausgehenden Kick-down-Stellung, immer die größte Getriebeübersetzung eingestellt wird, in der ein sehr verbrauchsgunstiger Betrieb des Fahrzeugs möglich ist. Der Beginn des Übergasbereichs wird sinnvollerweise durch eine Betätigungskraftschwelle, d.h. einen sprungartigen Anstieg der Pedal-Betätigungskraft, angezeigt, die damit der Fahrerinformation und der leichteren Einhaltung einer kraftstoffsparenden Betriebsweise dient.

In der Figur 3 ist eine andere Steuerungsvariante gezeigt, bei der nach Erreichen des Punktes II, also bei Erreichen der in dem höchsten Getriebegang erzielbaren maximalen Motordrehzahl unter gleichzeitiger Schließung der Drosselklappe die Übersetzung automatisch zunächst um einen festen Betrag zurückgenommen wird, so daß der Punkt III erreicht wird. Anschließend kann durch weiteres Gasgeben die Drosselklappe wieder bis zur vollen Öffnung betätigt werden, wobei die Getriebeübersetzung gleichzeitig bis zu dem der maximalen Fahrgeschwindigkeit entsprechenden Wert reduziert wird. Auch hier ist also sichergestellt, daß in der Vollgasstellung des Gaspedals immer erst die maximale Getriebeübersetzung eingestellt wird und daß erst nach Erreichen der maximalen, in dieser Über-

Setzung erzielbaren Motordrehzahl (Punkt II) eine Reduzierung
der Übersetzung bei Schließung der Drosselklappe automatisch
eingeleitet wird, sofern dies vom Fahrer abgerufen wird. Infolge der anschließenden Drosselklappenöffnung von III nach IY wird
dem Fahrzeugführer wieder die Möglichkeit gegeben, jeden Punkt
auf der Linie zwischen den Punkten III und IV durch entsprechende feinfühlige Betätigung des Gaspedals in der Nähe der Vollgasstellung zu erreichen, da dort wieder jeder Gaspedalstellung eine bestimmte Drosselklappenstellung und eine vorgegebene Übersetzung zugeordnet sind.

In der Figur 4 schließlich ist eine von den bisherigen Steuerungen abweichende Steuerungsmöglichkeit angedeutet, bei der die maximale Getriebeübersetzung nicht über den vollen Gaspedalweg einstellbar ist. Hier erfolgt die Steuerung vielmehr so, daß, wie auch aus der Figur 5 näher ersichtlich ist, etwa bis zur Hälfte des gesamten
Gaspedalweges die Getriebeübersetzung auf ihrem höchsten Wert gehalten wird, während gleichzeitig die Drosselklappe linear bis z.B. 90 % ihres maximalen Öffnungswinkels geöffnet wird. Dieser Punkt, der in der Figur 4 mit II' angegeben ist, ist durch einen an dem
Gaspedal vorgesehenen Druckpunkt definiert, bei Überschreitung
dessen auf weiteren 30 % des Gaspedalweges der Drosselklappenwinkel konstant gehalten wird, während gleichzeitig die Getriebeübersetzung bis zu der der maximalen Fahrgeschwindigkeit entsprechenden Übersetzung ü reduziert wird. Auf den letzten 20 ia des
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Gaspedalweges erfolgt dann eine lineare Öffnung der Drosselklappe bis zu ihrem maximalen Öffnungsgrad, während die Übersetzung dann konstant gehalten wird. Auf diese Weise kann jeder Punkt des Kurvenzuges I-II¹-III¹-IY eingestellt und stationär gehalten werden. Darüberhinaus ergibt sich durch den Druckpunkt an dem Gaspedal
für den Fahrzeugführer ein eindeutiger Hinweis darauf, daß er bei Überschreitung dieses Druckpunktes bewußt eine von dem verbrauchsgünstigsten Übersetzungswert abweichende Übersetzung einstellt.
Im übrigen entspricht der Endanschlag bei voller Gaspedalbetätigung dann einem Kick-down-Punkt, in dem also die Übersetzung ü von

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jedem beliebigen, vorherigen stationären Betriebspunkt aus sofort eingestellt wird.

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ANSPRÜCHE

1J Einrichtung zur Steuerung eines automatischen, stufenlosen Getriebes für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge, mit einem ein Stellglied zur Verstellung der Getriebeübersetzung in Abhängigkeit von der Stellung des Gaspedals beaufschlagenden Steuergerät, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (9) das Stellglied (θ) zur Verstellung der Getriebeübersetzung in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung und der Motordrehzahl in der Weise beaufschlagt, daß bei stationären Betriebszuständen über im wesentlichen den gesamten Gaspedalstellweg die höchste Getriebeübersetzung eingestellt wird und daß in der Vollgasstellung erst bei Erreichen der in der höchsten Getriebeübersetzung maximal erzielbaren Motordrehzahl die Getriebeübersetzung zur Gewinnung noch höherer Fahrgeschwindigkeiten zurückgenommen wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen der in der höchsten Getriebeübersetzung maximal erzielbaren Motordrehzahl die Getriebeübersetzung unter Einhaltung einer konstanten Fahrzeugbeschleunigung bis zu einem die Erreichung der maximalen Fahrgeschwindigkeit bewirkenden Wert zurückgenommen wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeübersetzung nach Erreichen der in der höchsten Übersetzung erzielbaren Motordrehzahl unter gleichzeitiger Schließung der Drosselklappe (6) automatisch zunächst um einen festen

Betrag zurückgenommen wird und daß anschließend durch weiteres Gasgeben die Drosselklappe bis zur vollen Öffnung betätigt und dabei gleichzeitig die Getriebeübersetzung bis zu dem die maximale Fahrgeschwindigkeit ermöglichenden Vert zurückgenommen wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gaspedal (1O) ein nach der Vollgasstellung anschließender Leerweg zugeordnet ist, in dem bei voller Drosselklappenöffnung eine kontinuierlich kleiner werdende Getriebeübersetzung bis zu dem im Endanschlag die Höchstgeschwindigkeit ergebenden Vert einstellbar ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß dem Gaspedal (1O) eine Übergassteilung (Kick-down-Stellung) zugeordnet ist, in der mit angemessener, den Fahrkomfort berücksichtigender Schaltgeschwindigkeit der Übersetzungsänderung des Getriebes baldmöglichst eine der maximalen Motorleistung entsprechende Getriebeübersetzung bzw. Motordrehzahl einstellbar ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß dem Leerweg oder der Übergassteilung des Gaspedals (1O) eine sprungartige Betätigungskrafterhöhung zugeordnet ist.
7. Einrichtung zur Steuerung eines automatischen, stufenlosen Getriebes für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge, mit einem ein Stellglied zur Verstellung der Getriebeübersetzung in Abhängigkeit von der Stellung des Gaspedals beaufschlagenden Steuergerät, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (9) zur Verstellung der Getriebeübersetzung und der Drosselklappe (6) derart ausgebildet ist, daß in einem ersten, bis zu einem Druckpunkt etwa auf dem halben Gaspedalweg reichenden Bereich des Gaspedalweges bei konstanter maximaler Übersetzung die Drosselklappe linear bis zu einem vorgegebenen Drosselklappenwinkel geöffnet wird, daß in einem zweiten Bereich des Gesamtweges des Gaspedals bei konstant gehaltenem Drosselklappenwinkel

die Getriebeübersetzung linear bis zu dem Wert reduziert wird, bei dem die maximale Fahrgeschwindigkeit erreicht wird, und daß in dem letzten Bereich des Gaspedalgesamtweges die Drosselklappe bei konstant gehaltener Getriebeübersetzung bis zur maximalen Öffnung verstellt wird.