DE3926717A1 - Vehicle adjustable drive unit operating system - has controlled combustion engine and hydrostatic-mechanical power branching gearing and control device - Google Patents

Vehicle adjustable drive unit operating system - has controlled combustion engine and hydrostatic-mechanical power branching gearing and control device

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DE3926717A1
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Abstract

The system has a control device (3) reducing the speed (nl) of the combustion engine (2) before reaching a transfer ratio in the power branching gearing (6) at which the secondary unit (14) has a max. angular speed. The setting signal for a pivoting disc (25) belonging to the primary unit (13) is changed so that a roughly constant angular speed is present at the output shaft (8) of the gearing (6) when the engine's speed drops. The control device (3) changes the setting signal for the pivoting disc (25) on reaching a switching point to a value calculated from the difference between the largest setting signal and a given setting signal and the ratio of the transfer ratios in the branch (16). ADVANTAGE - Greater effciency and less wear.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer stufenlos verstellbaren Antriebseinheit für Kraftfahrzeuge mit einer regelbaren Brennkraftmaschine und einem hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebe mit stufenlos veränderlichem Übersetzungsverhältnis nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device and a Method for operating a continuously adjustable Drive unit for motor vehicles with an adjustable Internal combustion engine and a hydrostatic-mechanical Power split transmission with continuously variable Transmission ratio according to the preamble of claim 1.

Aus der Patentschrift (DE 35 12 523) ist ein stufenlos einstellbares leistungsverzweigendes Verbundlastschaltgetriebe mit Gruppenschaltungen bekannt. Das Getriebe besteht aus zwei Teilgetrieben. Das eine ist ein stufenlos einstellbares leistungsverzweigendes Koppelgetriebe mit mehreren Wellen. Das andere Teilgetriebe ist ein Schaltgetriebe mit einer Ganggruppe und mehreren Gruppengängen, die auf die Hauptabtriebswelle wirken. Die beiden Koppelwellen treiben alternativ das Schaltgetriebe an. Die Gangschaltungen erfolgen bei Synchrondrehzahlen lastfrei und ohne Zugkraftunterbrechung. Das Getriebe wirkt wie ein stufenloses Getriebe mit großem Stellbereich und erlaubt in einem Fahrzeug das Betreiben der Brennkraftmaschine entlang der Kurve für minimalen Kraftstoffverbrauch und ermöglicht so Kraftstoffeinsparung.From the patent (DE 35 12 523) is a stepless adjustable power split Composite powershift transmission with group shifts known. The transmission consists of two sub-transmissions. One is an infinitely variable power split Coupling gear with several shafts. The other sub-transmission is a manual transmission with one gear group and several Group gears that act on the main output shaft. The alternatively, two coupling shafts drive the manual transmission at. The gear shifts take place at synchronous speeds load-free and without interruption of tractive power. The gear works like a continuously variable transmission with a large adjustment range and allows the operation of the in a vehicle Internal combustion engine along the curve for minimal Fuel consumption and thus enables fuel savings.

Derartige hydrostisch mechanische Leistungsverzweigungsgetriebe für Kraftfahrzeuge sind in bestimmten Betriebszuständen mit besonders hohen Verlusten behaftet, da sich der Wirkungsgrad im hydrostatischen Zweig bei großem Fördervolumen zwischen Primäreinheit und Sekundäreinheit verschlechtert. Die bei großem Fördervolumen der Primäreinheit im hydrostatischen Zweig auftretenden hohen Drücke führen im Zusammenhang mit den von einer Brennkraftmaschine auf die Primäreinheit übertragenen hohen Drehzahlen zu hohen Verlusten, frühzeitigem Verschleiß und zu hoher Geräuschemission des Getriebes.Such hydro table mechanical Power split transmissions for motor vehicles are in certain operating conditions with particularly high losses affected because the efficiency in the hydrostatic branch with a large funding volume between the primary unit and Secondary unit deteriorated. The with large funding volume the primary unit occurring in the hydrostatic branch  high pressures associated with that of a Internal combustion engine transferred to the high unit Speeds to high losses, premature wear and tear excessive transmission noise.

Da der Leistungsanteil des hydrostatischen Zweiges bei großem Fördervolumen der Primäreinheit im Verhältnis zur gesamten Leistung, die durch das Leistungsverzweigungsgetriebe fließt, groß ist, wirkt sich dessen schlechter Wirkungsgrad sehr nachteilig für den Gesamtwirkungsgrad des Leistungsverzweigungsgetriebes aus.Because the power share of the hydrostatic branch at large funding volume of the primary unit in relation to overall performance by that Power split transmission flows, is large, affects whose poor efficiency is very disadvantageous for the Total efficiency of the power split transmission.

Bei Getrieben mit hydrostatisch-mechanischer Leistungsverzweigung über den gesamten Fahrbereich tritt in der Regel während des Schaltvorgangs im mechanischen Zweig die Belastungskombination mit großem Fördervolumen der Primäreinheit und hohem Druck im hydrostatischen Zweig auf. Während eines Schaltvorgangs wird die Getriebeausgangswelle von einer der Koppelwellen des Koppelgetriebes getrennt und mit einer anderen Koppelwelle verbunden. Dieser Schaltvorgang erfolgt bei synchroner Drehzahl der beteiligten Koppelwellen. Die Koppelwellen sind über Kupplungen mit der Ausgangswelle des Getriebes verbunden, wobei Überschneidungen in der Kupplungsbetätigung während des Schaltvorganges auftreten, bei welchem ein starres Übersetzungsverhältnis zwischen hydrostatischem und mechanischem Getriebezweig besteht.For transmissions with hydrostatic-mechanical Power split across the entire driving range occurs usually during the switching process in the mechanical branch the load combination with a large volume of funding Primary unit and high pressure in the hydrostatic branch. During a shift, the transmission output shaft separated from one of the coupling shafts of the coupling gear and connected to another coupling shaft. This Switching takes place at synchronous speed coupling waves involved. The coupling shafts are over Couplings connected to the transmission output shaft, with overlaps in clutch actuation during of the switching process occur in which a rigid Ratio between hydrostatic and mechanical transmission branch exists.

Der Betrieb des Leistungsverzweigungsgetriebes unter Last führt zu Leckageverlusten im hydrostatischen Zweig. Um diese Verluste zu kompensieren, muß ein verändertes Fördervolumen der Primäreinheit vorgegeben werden, um eine bestimmte Drehzahl der von der Sekundäreinheit getriebenen Eingangswellen des Koppelgetriebes zu erreichen, und demzufolge muß auch, um Synchrondrehzahl der zu schaltenden Koppelwellen zu erreichen, der Winkel der Schwenkscheibe der Primäreinheit im hydrostatischen Zweig je nach den an der Ausgangswelle des Getriebes anliegenden Drehmomenten unterschiedlich eingestellt werden.Operation of the power split transmission under Load leads to leakage losses in the hydrostatic branch. Around To compensate for these losses must be changed Funding volume of the primary unit can be set to one determined speed of the driven by the secondary unit Reach input shafts of the coupling gear, and consequently, in order to synchronous speed of the to be switched To reach coupling shafts, the angle of the swash plate the primary unit in the hydrostatic branch depending on the  torque applied to the output shaft of the gearbox can be set differently.

Im Zug- bzw. Schubbetrieb der Antriebseinheit muß die Schwenkscheibe der Primäreinheit auf einen größeren bzw. kleineren Winkel eingestellt werden, um die Sekundäreinheit auf die zur Erreichung des Schaltpunkts nötige Drehzahl zu bringen.When the drive unit is pulling or pushing, the Swivel plate of the primary unit on a larger or smaller angles can be set around the secondary unit towards the speed required to reach the switching point bring.

Die Änderung der Getriebeübersetzung im mechanischen Zweig vor und nach dem Schaltvorgang bestimmt die Drehmomentdifferenz, die vor und nach dem Schaltvorgang auf den hydrostatischen Zweig wirkt. Wird der Winkel der Schwenkscheibe der Primäreinheit, mit dem ein Schaltpunkt unter Last erreicht wird, nach vollzogener Schaltung beibehalten, entspricht das Fördervolumen der Primäreinheit nicht dem Fördervolumen, das für das neu übertragene Drehmoment nötig ist. Der unterschiedliche Bedarf an Fördervolumen im hydrostatischen Zweig vor und nach dem Schaltpunkt führt bei Nichtberücksichtigung zu einem fühlbaren Ruck des mit der Antriebseinheit verbundenen Gesamtsystems, zu einem schlechteren Wirkungsgrad der Antriebseinheit und erhöhtem Verschleiß, insbesondere der Kupplungen im Leistungsverzweigungsgetriebe.The change in gear ratio in mechanical The branch before and after the switching process determines the Torque difference before and after the shift acts on the hydrostatic branch. Will the angle of the Swivel plate of the primary unit with which a switching point is reached under load after the circuit has been completed maintained, the funding volume corresponds to the primary unit not the funding volume for the newly transferred Torque is necessary. The different needs Delivery volume in the hydrostatic branch before and after Switching point leads to a if not taken into account tangible jerk of the associated with the drive unit Overall system, to a poorer efficiency of the Drive unit and increased wear, especially the Couplings in the power split transmission.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung und ein Verfahren zu schaffen, das den Wirkungsgrad eines Leistungsverzweigungsgetriebes im Bereich seiner Schaltpunkte verbessert und den Verschleiß mindert.The object of the invention is a device and a To create procedures that improve the efficiency of a Power split transmission in the area of his Switching points improved and wear reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Regeleinrichtung die Drehzahl n 1 der Brennkraftmaschine vor Erreichen eines Übersetzungsverhältnisses im Leistungsverzweigungsgetriebe, bei welchem die Sekundäreinheit maximale Drehzahl aufweist, auf eine niedrigere Drehzahl reduziert, und das Stellsignal für eine Schwenkscheibe der Primäreinheit derart ändert, daß bei fallender Drehzahl der Brennkraftmaschine annähernd konstante Drehzahl an einer Ausgangswelle des Getriebes erhalten bleibt, daß die Regeleinrichtung das Stellsignal für die Schwenkscheibe der Primäreinheit nach erreichtem Schaltpunkt um einen Wert verändert, der sich aus der Differenz des größten Stellsignals I ist, einem vorgegebenen Stellsignal I soll und dem Verhältnis der Übersetzungen im mechanischen Zweig am Schaltpunkt errechnet und nach abgeschlossenem Schaltvorgang die Regeleinrichtung die Drehzahl der Brennkraftmaschine weiter absenkt und das Stellsignal für die Schwenkscheibe derart ändert, daß die Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes weiterhin annähernd konstant bleibt und anschließend die Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes bei konstanter Übersetzung des Getriebes durch Anheben der Drehzahl der Brennkraftmaschine verändert wird, bis die Drehzahl n 1 wieder erreicht ist und die weitere Änderung der Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes bei konstanter Drehzahl n 1 der Brennkraftmaschine durch Ändern der Übersetzung des Getriebes erfolgt.This object is achieved in that a control device reduces the speed n 1 of the internal combustion engine to a lower speed before reaching a gear ratio in the power split transmission, in which the secondary unit has maximum speed, and changes the control signal for a swivel plate of the primary unit such that at falling speed of the internal combustion engine is approximately constant rotational speed is maintained at an output shaft of the transmission, that the control device changes the setting signal for the swash plate of the primary unit after accomplished shift point by a value which is from the difference of the largest control signal I, a predetermined control signal I is intended and the ratio of the translations in the mechanical branch at the switching point is calculated and, after the switching process has been completed, the control device further reduces the speed of the internal combustion engine and the control signal for the swivel plate d erart changes that the speed of the output shaft of the gearbox remains approximately constant and then the speed of the output shaft of the gearbox is changed with constant gearbox ratio by increasing the speed of the internal combustion engine until the speed n 1 is reached again and the further change in the speed the output shaft of the transmission at constant speed n 1 of the internal combustion engine by changing the transmission ratio.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung und das Verfahren zum Betrieb der Antriebseinheit wird der Vorteil erreicht, daß der schaltpunktnahe Betriebsbereich mit schlechtem Wirkungsgrad des Leistungsverzweigungsgetriebes in kurzer Zeit durchfahren wird bei insgesamt niedrigerer Eingangsdrehzahl von der Brennkraftmaschine, so daß die Verlustleistung und der Verschleiß des Leistungsverzweigungsgetriebes, insbesondere der Kupplungen, geringer werden.By the device according to the invention and The method of operating the drive unit becomes the advantage achieves that the operating range close to the switching point with poor efficiency of the power split transmission drive through in a short time at lower overall Input speed from the internal combustion engine, so that the Power loss and wear of the Power split transmission, especially the couplings, decrease.

Einen besonderen Anteil an der erfindungsgemäßen Verbesserung hat die Anpassung des Fördervolumens der Primäreinheit an das tatsächlich vor und nach dem Schaltpunkt am hydrostatischen Zweig anliegende Drehmoment. A special part of the invention The adjustment of the funding volume has improved Primary unit to that actually before and after Switching point torque applied to the hydrostatic branch.  

Elektronische Regeleinrichtungen weisen ein besonders günstiges Preisleistungsverhältnis auf und ermöglichen in besonders vorteilhafter Weise die Kombination der erfindungsgemäßen Regelungsfunktion mit Fahrprogrammen.Electronic control devices have a special favorable price performance ratio and enable in the combination of the control function according to the invention with driving programs.

Wird die Kraftmaschine in der Nähe zum Beispiel bei 90% ihrer Eckleistung betrieben, unterbleibt die Regelung der Brennkraftmaschinendrehzahl entsprechend dem kennzeichnenden Teil des ersten Anspruchs, um einer möglichen Drehzahldrückung und damit Leistungsverringerung der Brennkraftmaschine vorzubeugen.For example, if the engine is nearby The regulation does not operate 90% of its basic output the engine speed corresponding to the characterizing part of the first claim to one possible speed reduction and thus reduction in performance to prevent the internal combustion engine.

Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.The invention is not based on the combination of features Claims limited. There are more for the person skilled in the art reasonable combinations of claims and individual claim characteristics from the task.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung, Fig. 1 shows the device according to the invention,

Fig. 2 zeigt den Verlauf der Brennkraftmaschinendrehzahl und der Verstellung der Schwenkscheibe im Leistungsverzweigungsgetriebe in Abhängigkeit von der Zeit, Fig. 2 shows the variation of the engine speed and the adjustment of the swash plate in the power branching transmission in function of time,

Fig. 3 zeigt den tatsächlichen und den idealen Verlauf des Schwenkwinkels der Verstelleinheit im Hydrostaten über den gesamten Geschwindigkeitsbereich und die erfindungsgemäße Korrektur des Schwenkwinkels am Schaltpunkt aus errechneten Werten. Fig. 3 shows the actual and the ideal course of the swing angle of the adjustment unit in the hydrostatic drive over the entire speed range and the correction according to the invention of the swing angle at the switching point from the calculated values.

An einem Fahrschalter 1 wird eine frei wählbare Geschwindigkeit und ein Economy- oder Vollastprogramm zum Betrieb einer Brennkraftmaschine 2 bei Drehzahlen mit Verbrauchsbestwerten oder bei Nenndrehzahl voreingestellt. Eine Regeleinrichtung 3 tauscht über Leitungen 4, 5 elektrische Signale, zum Beispiel Vorgabe und Rückmeldung, mit dem Fahrschalter 1 aus. Eine stufenlos verstellbare Antriebseinheit besteht aus der regelbaren Brennkraftmaschine 2 herkömmlicher Bauart, die ein hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe 6 antreibt. Zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Leistungsverzweigungsgetriebe 6 befindet sich keine schaltbare Kupplung. Die zum Beispiel elektronisch ausgebildete Regeleinrichtung 3 kontrolliert automatisch die Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 und das Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes 6, so daß die vorgewählte Geschwindigkeit erreicht wird. Hierzu befinden sich nicht dargestellte Meßwertaufnehmer an einer motordrehzahlabhängig angetriebenen Eingangswelle 7 und an einer Getriebeausgangswelle 8, die die Wellendrehzahlen über Leitungen 9, 10 an die Regeleinrichtung 3 weitergeben. Die Regeleinrichtung 3 vergleicht die Drehzahlmeßwerte mit den Vorgaben vom Fahrschalter 1. In Abhängigkeit von in der Regeleinrichtung 3 gespeicherten Fahrprogrammen gehen von der Regeleinrichtung 3 Stellsignale über die Leitungen 11, 12 an die Kraftmaschine 2 und an das Leistungsverzweigungsgetriebe 6.A freely selectable speed and an economy or full-load program for operating an internal combustion engine 2 are preset at a speed switch 1 at speeds with best consumption values or at nominal speed. A control device 3 exchanges electrical signals, for example specification and feedback, with the travel switch 1 via lines 4 , 5 . A continuously adjustable drive unit consists of the controllable internal combustion engine 2 of conventional design, which drives a hydrostatic-mechanical power split transmission 6 . There is no switchable clutch between the internal combustion engine 2 and the power split transmission 6 . The, for example, electronically designed control device 3 automatically controls the speed of the internal combustion engine 2 and the transmission ratio of the continuously variable hydrostatic-mechanical power split transmission 6 , so that the preselected speed is reached. For this purpose, measuring sensors (not shown) are located on an input shaft 7 driven as a function of the engine speed and on a transmission output shaft 8 , which transmit the shaft speeds to the control device 3 via lines 9 , 10 . The control device 3 compares the speed measurement values with the specifications from the travel switch 1 . In response to data stored in the controlling means 3 driving modes go from the control unit 3 control signals via the lines 11, 12 to the engine 2 and the power split transmission. 6

Die Brennkraftmaschine 2 wird in üblicher Weise durch Drosselung des Luftansaugquerschnittes oder der Brennstoffeinspritzmenge geregelt und vorwiegend bei konstanter Drehzahl, zum Beispiel der Drehzahl mit niedrigen Verbrauchswerten, betrieben.The internal combustion engine 2 is regulated in the usual way by throttling the air intake cross section or the fuel injection quantity and is operated predominantly at a constant speed, for example the speed with low consumption values.

Das Übersetzungsverhältnis des hydrostatisch- mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes 6 wird stufenlos verändert, indem das Fördervolumen einer Primäreinheit 13 und damit die Drehzahl einer Sekundäreinheit 14 eines hydrostatischen Zweiges 15 des Leistungsverzweigungsgetriebes 6 kontinuierlich beeinflußt wird. Die Primäreinheit 13 im hydrostatischen Getriebezweig 15 ist über die Eingangswelle 7 von der regelbaren Brennkraftmaschine 2 direkt angetrieben und dreht sich mit einer Drehzahl proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine 2.The transmission ratio of the hydrostatic-mechanical power split transmission 6 is continuously changed by the delivery volume of a primary unit 13 and thus the speed of a secondary unit 14 of a hydrostatic branch 15 of the power split transmission 6 being continuously influenced. The primary unit 13 in the hydrostatic transmission branch 15 is driven directly by the controllable internal combustion engine 2 via the input shaft 7 and rotates at a speed proportional to the speed of the internal combustion engine 2 .

Der hydrostatische Getriebezweig 15 ist mit dem mechanischen Getriebezweig 16 über ein Vorgelege 17 und eine Hohlwelle 18 verbunden. Der kontinuierliche Übersetzungsbereich des hydrostatischen Getriebezweiges 15 im Leistungsverzweigungsgetriebe 6 wird durch Getriebeelemente, zum Beispiel Planetengetriebe im mechanischen Getriebezweig 16 des Leistungsverzweigungsgetriebes 6, vervielfacht.The hydrostatic transmission branch 15 is connected to the mechanical transmission branch 16 via a countershaft 17 and a hollow shaft 18 . The continuous transmission range of the hydrostatic transmission branch 15 in the power split transmission 6 is multiplied by gear elements, for example planetary gears in the mechanical transmission branch 16 of the power split transmission 6 .

Die Brennkraftmaschine 2 treibt über ein Vorgelege 19 und eine Antriebswelle 20 den mechanischen Getriebezweig 16 an, der mindestens ein Koppelgetriebe (nicht dargestellt) enthält. Koppelwellen 21, 22 der Koppelgetriebe sind angetrieben mit stufenlos variablen Drehzahlen, die sich aus der Summierung der stufenlos variablen Drehzahlen der Sekundäreinheit 14 und der konstanten Drehzahl der Welle 20 ergeben. Kupplungen 23 verbinden wahlweise eine der Koppelwellen 21 oder 22 mit der Getriebeausgangswelle 8, die eine Hinterachse 24 antreibt. Während des Schaltvorgangs sind zumindest für eine kurze Zeit beide Koppelwellen 21 und 22 über die Kupplung 23 mit der Getriebeausgangswelle 8 verbunden.The internal combustion engine 2 drives the mechanical transmission branch 16 , which contains at least one coupling gear (not shown), via a countershaft 19 and a drive shaft 20 . Coupling shafts 21 , 22 of the coupling gear are driven with continuously variable speeds, which result from the summation of the continuously variable speeds of the secondary unit 14 and the constant speed of the shaft 20 . Couplings 23 optionally connect one of the coupling shafts 21 or 22 to the transmission output shaft 8 , which drives a rear axle 24 . During the switching process, both coupling shafts 21 and 22 are connected to the transmission output shaft 8 via the clutch 23 at least for a short time.

Fig. 2: Ansteuern eines Schaltpunkts gemäß der Erfindung. Die Brennkraftmaschine 2 der Antriebseinheit läuft vorwiegend mit konstanter Drehzahl n mot = n 1 entsprechend Linie L 1. Die vorgewählte Geschwindigkeit wird durch Änderung des Übersetzungsverhältnis (Linie L 2) des Leistungsverzweigungsgetriebes 6 erreicht. Die Linie L 3 charakterisiert den Drehzahlverlauf an der Getriebeausgangswelle 8. Im mechanischen Getriebezweig 16 ist im Fahrbereich die Übersetzung Ü n = konstant. Zwischen den Schaltpunkten ändert sich das Übersetzungsverhältnis des Leistungsverzweigungsgetriebes 6 durch Verstellen der Schwenkscheibe 25 der Primäreinheit 13 im hydrostatischen Zweig 15 annähernd linear mit der Zeit t. In der Nähe eines Schaltpunktes des mechanischen Zweiges 16 des Leistungsverzweigungsgetriebes 6 bei einer Drehzahl der Ausgangswelle 8 des Getriebes 6 von zum Beispiel 90% der Drehzahl am Schaltpunkt im mechanischen Zweig 16 wird das Stellsignal der Regeleinrichtung 3 für die Drehzahl n 1 der Brennkraftmaschine 2 um Δ n abgesenkt, und gleichzeitig wird das Stellsignal für die Schwenkscheibe 25 der Primäreinheit 13 des hydrostatischen Zweigs 15 beschleunigt um eine zur Zeit quadratischen Funktion zum Auslenkungswinkel PHI s hin von S 0 nach S 1 verstellt. Bei S 1 ist Synchrondrehzahl der Koppelwellen zweier benachbarter Fahrbereiche erreicht. Fig. 2: Driving a switching point according to the invention. The internal combustion engine 2 of the drive unit runs predominantly at constant speed n mot = n 1 according to line L 1 . The preselected speed is achieved by changing the gear ratio (line L 2 ) of the power split transmission 6 . Line L 3 characterizes the speed curve on the transmission output shaft 8 . In the mechanical transmission branch 16 , the transmission ratio Ü n = constant in the driving range. Between the shift points, the gear ratio of the power split transmission 6 changes approximately linearly with time t by adjusting the swivel plate 25 of the primary unit 13 in the hydrostatic branch 15 . In the vicinity of a switching point of the mechanical branch 16 of the power split transmission 6 at a rotational speed of the output shaft 8 of the transmission 6 of, for example, 90% of the rotational speed at the switching point in the mechanical branch 16 , the control signal 3 for the rotational speed n 1 of the internal combustion engine 2 becomes Δ n is lowered, and at the same time the control signal for the swivel plate 25 of the primary unit 13 of the hydrostatic branch 15 is accelerated by a function that is currently quadratic to the deflection angle PHI s from S 0 to S 1 . At S 1 , the synchronous speed of the coupling shafts of two adjacent driving ranges has been reached.

Die Stellsignale für die Brennkraftmaschinen- Drehzahlabsenkung und die Verstellung der Schwenkscheibe 25 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Drehzahl der Ausgangswelle 8 des Getriebes 6 annähernd konstant bleibt während dieses Vorgangs auf der Linie L 3, P 1- P 2. Bei um Δ n niedrigerer Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 wird der Schaltpunkt S 1 des Leistungsverzweigungsgetriebes 6 bei um Δ n mal einem getriebeabhängigen Faktor niedrigerer Synchrondrehzahl n s erreicht.The control signals for the internal combustion engine speed reduction and the adjustment of the swivel plate 25 are coordinated with one another in such a way that the speed of the output shaft 8 of the transmission 6 remains approximately constant during this process on the line L 3 , P 1- P 2 . When the rotational speed of the internal combustion engine 2 is lower by Δ n , the switching point S 1 of the power split transmission 6 is reached at a synchronous speed n s lower by Δ n times a transmission-dependent factor.

Die Koppelwelle 22 des nächsten Fahrbereiches mit der Übersetzung Ü n+1 im mechanischen Zweig 16 wird über die Kupplung 23 am Punkt S 1 zur Koppelwelle 21 zugeschaltet, und das Koppelgetriebe und damit das Getriebe 6 insgesamt laufen als starre Einheit um. In der ersten Phase des Schaltvorgangs bleibt die Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 konstant, siehe Linie L 1, B 2-B 3, die Übersetzung des Getriebes 6 Ü ges = Ü n = Ü n+1 = konstant, siehe Linie L 2, S 1- S 2, und die Regeleinrichtung 3 ermittelt einen Korrekturwert für die Verstellung der Schwenkscheibe 25 der Primäreinheit 13 gemäß dem Verfahren, das in Fig. 3 dargestellt ist.The coupling shaft 22 of the next driving range with the transmission ratio Ü n + 1 in the mechanical branch 16 is switched on via the coupling 23 at point S 1 to the coupling shaft 21 , and the coupling gear and thus the gear 6 as a whole rotate as a rigid unit. In the first phase of the switching process, the speed of the internal combustion engine 2 remains constant, see line L 1 , B 2 - B 3 , the transmission ratio 6 Ü tot = Ü n = Ü n + 1 = constant, see line L 2 , S 1 - S 2 , and the control device 3 determines a correction value for the adjustment of the swivel plate 25 of the primary unit 13 according to the method that is shown in FIG. 3.

Der Korrektur der Verstellung der Schwenkscheibe 25 von S 2 nach S 3 folgt eine weitere kurze Phase S 3 nach S 4 auf der Linie L3 während der weiterhin die Koppelwellen 21 und 22 beider Fahrbereiche gemeinsam in Verbindung mit der Hinterachse 24 sind. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 bleibt konstant, siehe Linie L 1, B 3- B 4. Bei S 4 wird die Koppelwelle 21 für den Fahrbereich mit der Übersetzung Ü n im mechanischen Zweig 16 gelöst und die Schwenkscheibe 25 verstellt beschleunigt von S 4 nach S 5 mit einer zur Zeit quadratischen Funktion aus dem Bereich der größten Auslenkung der Schwenkscheibe zu einem kleineren Winkel PHI und größerer Übersetzung Ü ges des Getriebes 6. Das beschleunigte Zurückschwenken der Schwenkscheibe 25 wird durch eine weiter abfallende Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 unterstützt, siehe Linie L 1 von B 4-B 5, so daß insgesamt die Drehzahl der Ausgangswelle 8 konstant bleibt, siehe Linie L 3 von P 3-P 4. Hat die Auslenkung der Schwenkscheibe 25 der Primäreinheit 13 einen Winkel PHI in der Nähe des Auslenkungsmaximums erreicht, zum Beispiel 90% der maximalen Auslenkung PHI max, wird die Schwenkscheibe 25 von S 5 bis S 6 auf der Linie L 2 in dieser Position festgehalten, und die Drehzahl der Ausgangswelle 8 des Getriebes 6 steigt wieder an ab P 4, siehe Linie L 3, da die Drehzahl n mot der Brennkraftmaschine 2 wieder auf das Niveau n 1 vor Beginn des Schaltvorgangs von B 5 nach B 6 auf der Linie L 1 angehoben wird.The correction of the adjustment of the swivel disk 25 from S 2 to S 3 is followed by a further short phase S 3 to S 4 on the line L3 during which the coupling shafts 21 and 22 of both driving ranges continue to be connected in conjunction with the rear axle 24 . The speed of the internal combustion engine 2 remains constant, see line L 1 , B 3- B 4 . At S 4 , the coupling shaft 21 is released for the driving range with the transmission ratio Ü n in the mechanical branch 16 and the swivel plate 25 adjusts accelerated from S 4 to S 5 with a function that is currently quadratic from the area of greatest deflection of the swivel plate to a smaller angle PHI and higher ratio Ü ges of the transmission 6 . The accelerated pivoting back of the swivel plate 25 is supported by a further falling speed of the internal combustion engine 2 , see line L 1 of B 4 - B 5 , so that the overall speed of the output shaft 8 remains constant, see line L 3 of P 3 - P 4 . If the deflection of the swivel plate 25 of the primary unit 13 has reached an angle PHI in the vicinity of the deflection maximum, for example 90% of the maximum deflection PHI max , the swivel plate 25 is held in this position on the line L 2 from S 5 to S 6 , and the speed of the output shaft 8 of the transmission 6 increases again from P 4 , see line L 3 , since the speed n mot of the internal combustion engine 2 is raised again to the level n 1 before the start of the switching process from B 5 to B 6 on the line L 1 becomes.

Fig. 3: Die durchgezogene Linie L 4 zeigt das Stellsignal von der Regeleinrichtung 3, das zur Auslenkung der Schwenkscheibe 25 der Primäreinheit 13 proportional ist für ein Getriebe unter Last mit drei Fahrbereichen und den Übersetzungen Ü 1, Ü 2, Ü 3 im mechanischen Zweig des Getriebes 6. Die gestrichelte Linie L 5 zeigt den aus Prüfstandversuchen bekannten Verlauf des Stellsignals für die Schwenkscheibe 25 der Primäreinheit 13 bei lastfreiem Betrieb des Getriebes 6. In lastfreiem Betrieb werden die Schaltpunkte S 1 und S 2 bei einem Stellsignal I soll erreicht. Der Regeleinrichtung 3 ist das Stellsignal I soll fest vorgegeben, zum Beispiel einprogrammiert. Unter Last werden die Schaltpunkte S 1 und S 2 bei einem Stellsignal I ist erreicht, das um Δ I von Isoll abweicht. Die Differenz Δ I in den erforderlichen Stellsignalen ist auf die erhöhte Leckage im hydrostatischen Zweig 15 bei Betrieb unter Last zurückzuführen. Am Schaltpunkt bildet die Regeleinrichtung 3 die Differenz Δ I aus dem zuletzt an die Schwenkscheibe 25 ausgegebenen Stellsignal I ist und dem vorgegebenen Stellsignal I soll und errechnet einen Korrekturwert K. Der Betrag des unter Last erreichten Stellsignals I ist wird um den Korrekturwert K verkleinert. Der Korrekturwert K = Δ I-V × Δ I, wobei V der Quotient aus den beiden Übersetzungen ist, zwischen denen geschaltet wird im mechanischen Zweig 16 des Getriebes 6. Fig. 3: The solid line L 4 shows the control signal from the control device 3 , which is proportional to the deflection of the swivel plate 25 of the primary unit 13 for a gearbox under load with three driving ranges and the translations Ü 1 , Ü 2 , Ü 3 in the mechanical branch the transmission 6 . The dashed line L 5 shows the course of the control signal for the swivel plate 25 of the primary unit 13, known from test bench tests, when the transmission 6 is operating without load. In load-free operation, the switching points S 1 and S 2 are reached with an actuating signal I soll . The control signal 3 is the control signal I should fixed, for example programmed. Under load, the switching points S 1 and S 2 are reached with an actuating signal I ist which deviates from I soll by Δ I. The difference Δ I in the required control signals is due to the increased leakage in the hydrostatic branch 15 when operating under load. At the switching point, the control means 3 forms the difference Δ I from the last output to the swash plate 25 control signal I and the predetermined control signal I to, and calculates a correction value K. The amount of the actuating signal I ist reached under load is reduced by the correction value K. The correction value K = Δ I -V × Δ I , where V is the quotient of the two gear ratios between which it is switched in the mechanical branch 16 of the transmission 6 .

Bezugszeichen:Reference number:

1 Fahrschalter
2 Brennkraftmaschine
3 Regeleinrichtung
4 Leitung
5 Leitung
6 Leistungsverzweigungsgetriebe
7 Eingangswelle
8 Getriebeausgangswelle
9 Leitung
10 Leitung
11 Leitung
12 Leitung
13 Primäreinheit
14 Sekundäreinheit
15 hydrostatischer Zweig
16 mechanischer Getriebezweig
17 Vorgelege
18 Hohlwelle
19 Vorgelege
20 Antriebswelle
21 Koppelwelle
22 Koppelwelle
23 Kupplung
24 Hinterachse
25 Schwenkscheibe
L 1 Kennlinie Brennkraftmaschinendrehzahl
L 2 Kennlinie Schwenkscheibenverstellung
L 3 Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes 6
L 4 Stellsignal Schwenkscheibe unter Last
L 5 Stellsignal Schwenkscheibe lastfrei
S 1 Schaltpunkt Fahrbereich 1, 2
S 2 Schaltpunkt Fahrbereich 2, 3 1 driving switch
2 internal combustion engine
3 control device
4 line
5 line
6 power split transmission
7 input shaft
8 transmission output shaft
9 line
10 line
11 line
12 line
13 primary unit
14 secondary unit
15 hydrostatic branch
16 mechanical transmission branch
17 reduction gear
18 hollow shaft
19 reduction gear
20 drive shaft
21 coupling shaft
22 coupling shaft
23 clutch
24 rear axle
25 swivel plate
L 1 engine speed characteristic
L 2 characteristic curve swivel plate adjustment
L 3 Speed of the output shaft of the transmission 6
L 4 Control signal swivel plate under load
L 5 Control signal, swivel plate free of load
S 1 switching point driving range 1, 2
S 2 switching point driving range 2, 3

Formelzeichen:Formula symbols:

I = Steuerstrom für den Schwenkscheibenwinkel
I soll = Steuerstrom am Schaltpunkt lastfrei
I = I ist -I soll
I ist = Steuerstrom am Schaltpunkt unter Last
Ü n = Übersetzung im Fahrbereich n Ü n + 1 = Übersetzung im Fahrbereich n + 1
V = U n + 1/Ü n
PHI = Schwenkscheibenwinkel
PHI s = Schwenkscheibenwinkel bei Synchrondrehzahl
n = Drehzahl
n₁ = Dauerbetriebsdrehzahl Brennkraftmaschine
n = Drehzahlreduktion
n s = Synchrondrehzahl
Ü ges = Übersetzung des gesamten Getriebes
K = Korrekturwert = Δ I + V · Δ I
S₁ = Schaltpunkt 1
S₂ = Schaltpunkt 2 I = control current for the swivel plate angle
I soll = control current at the switching point without load
I = I is - I should
I is = control current at the switching point under load
Ü n = translation in driving range n Ü n + 1 = translation in driving range n + 1
V = U n + 1 / Ü n
PHI = swivel plate angle
PHI s = swivel plate angle at synchronous speed
n = speed
n ₁ = continuous operating speed internal combustion engine
n = speed reduction
n s = synchronous speed
Ü tot = translation of the entire gear
K = correction value = Δ I + V · Δ I
S ₁ = switching point 1
S ₂ = switching point 2

Claims (4)

1. Einrichtung und Verfahren zum Betrieb einer stufenlos verstellbaren Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einer regelbaren Brennkraftmaschine (2) und einem hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebe (6) mit stufenlos veränderlichem Übersetzungsverhältnis, wobei der mechanische Zweig (16) des hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes (6) mehrere Übersetzungsverhältnisse und der hydrostatische Zweig (15) eine Primäreinheit (13) sowie eine Sekundäreinheit (14) mit veränderlicher Drehzahl zur kontinuierlichen Veränderung der Übersetzungsverhältnisse zwischen den Schaltpunkten des mechanischen Zweiges (16) aufweist, die Brennkraftmaschine (2) über dem gesamten Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeugs mit vorwiegend konstanter Drehzahl betrieben wird und die Geschwindigkeitsänderungen des Kraftfahrzeugs durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Leistungsverzweigungsgetriebes (6) erzielt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regeleinrichtung (3) die Drehzahl n 1 der Brennkraftmaschine (2) vor Erreichen eines Übersetzungsverhältnisses im Leistungsverzweigungsgetriebe (6), bei welchem die Sekundäreinheit (14) maximale Drehzahl aufweist, auf einen niedrigeren Wert reduziert und das Stellsignal für eine Schwenkscheibe (25) der Primäreinheit (13) derart ändert, daß bei fallender Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) annähernd konstante Drehzahl an einer Ausgangswelle (8) des Getriebes (6) erhalten bleibt, daß die Regeleinrichtung (3) das Stellsignal für die Schwenkscheibe (25) der Primäreinheit (13) nach erreichtem Schaltpunkt um einen Wert verändert, der sich aus der Differenz des größten Stellsignals I ist und einem vorgegebenen Stellsignal I soll und dem Verhältnis der Übersetzungen im mechanischen Zweig (16) am Schaltpunkt errechnet und nach abgeschlossenem Schaltvorgang die Regeleinrichtung (3) die Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) weiter absenkt und das Stellsignal für die Schwenkscheibe (25) derart ändert, daß die Drehzahl der Ausgangswelle (8) des Getriebes (6) annähernd konstant bleibt und anschließend die Drehzahl der Ausgangswelle (8) des Getriebes (6) bei konstanter Übersetzung des Getriebes (6) durch Anheben der Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) verändert wird, bis die Drehzahl n 1 wieder erreicht ist und die weitere Änderung der Drehzahl der Ausgangswelle (8) des Getriebes (6) bei konstanter Drehzahl n 1 der Brennkraftmaschine (2) durch Ändern der Übersetzung des Getriebes (6) erfolgt.1. Device and method for operating a continuously variable drive unit of a motor vehicle with a controllable internal combustion engine ( 2 ) and a hydrostatic-mechanical power split transmission ( 6 ) with a continuously variable transmission ratio, the mechanical branch ( 16 ) of the hydrostatic-mechanical power split transmission ( 6 ) several Gear ratios and the hydrostatic branch ( 15 ) has a primary unit ( 13 ) and a secondary unit ( 14 ) with variable speed for continuously changing the gear ratios between the switching points of the mechanical branch ( 16 ), the internal combustion engine ( 2 ) over the entire speed range of the motor vehicle predominantly constant speed is operated and the speed changes of the motor vehicle are achieved by changing the gear ratio of the power split transmission ( 6 ), thereby chnet that a control device ( 3 ) the speed n 1 of the internal combustion engine ( 2 ) before reaching a gear ratio in the power split transmission ( 6 ), in which the secondary unit ( 14 ) has maximum speed, reduced to a lower value and the control signal for a swashplate ( 25 ) of the primary unit ( 13 ) changes such that when the speed of the internal combustion engine ( 2 ) drops, an approximately constant speed on an output shaft ( 8 ) of the transmission ( 6 ) is maintained such that the control device ( 3 ) receives the control signal for the swashplate ( 25 ) the primary unit (13) changed after accomplished shift point by a value which is from the difference of the largest control signal I and a predetermined control signal I to, and calculates the ratio of the translations in the mechanical branch (16) at the switching point, and after completion of the switching operation, the control device ( 3 ) lower the speed of the internal combustion engine ( 2 ) further kt and the control signal for the swash plate ( 25 ) changes such that the speed of the output shaft ( 8 ) of the gearbox ( 6 ) remains approximately constant and then the speed of the output shaft ( 8 ) of the gearbox ( 6 ) with constant gear ratio ( 6th ) is changed by increasing the speed of the internal combustion engine ( 2 ) until the speed n 1 is reached again and the further change in the speed of the output shaft ( 8 ) of the transmission ( 6 ) at constant speed n 1 of the internal combustion engine ( 2 ) by changing the Gearbox ( 6 ) is translated. 2. Einrichtung und Verfahren zum Betrieb einer stufenlos verstellbaren Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Regeleinrichtung (3) die Brennkraftmaschine (2) und das Leistungsverzweigungsgetriebe (6) kontrolliert.2. Device and method for operating a continuously adjustable drive unit according to claim 1, characterized in that an electronic control device ( 3 ) controls the internal combustion engine ( 2 ) and the power split transmission ( 6 ). 3. Einrichtung und Verfahren zum Betrieb einer stufenlos verstellbaren Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (3) den Schaltvorgang durchführt, ohne die Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) abzusenken, wenn diese bei 90% ihrer Eckleistung betrieben wird.3. Device and method for operating a continuously variable drive unit according to claim 1, characterized in that the control device ( 3 ) performs the switching process without lowering the speed of the internal combustion engine ( 2 ) when it is operated at 90% of its corner power. 4. Einrichtung und Verfahren zum Betrieb einer stufenlos verstellbaren Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (3) bei 90% des Stellsignals I ist das Verfahren gemäß dem kennzeichnenden Teil des ersten Anspruches einleitet.4. Apparatus and method for operating a continuously variable drive unit according to claim 1, characterized in that the control device (3) at 90% of the control signal I, the process initiates the first claim, according to the characterizing part.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19527015C1 (en) * 1995-07-24 1997-02-06 Steyr Daimler Puch Ag Method for operating a continuously variable drive unit consisting of an internal combustion engine and a power split transmission
WO2002095267A1 (en) * 2001-05-18 2002-11-28 Zf Friedrichshafen Ag Auxiliary-range transmission for a motor vehicle

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