DE4428684C2

DE4428684C2 - Stufenlos verstellbares Getriebe in Kraftfahrzeugen mit einer Steuereinheit

Info

Publication number: DE4428684C2
Application number: DE4428684A
Authority: DE
Inventors: Bertrand Daieff
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1994-08-12
Filing date: 1994-08-12
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2014-08-13
Also published as: DE4428684A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos verstellba res Getriebe in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Getriebe ist beispielsweise aus der DE 34 39 882 C2 bekannt. Dieses bekannte Getriebe weist eine Steuereinheit auf, die in Abhängigkeit von verschie denen Betriebsparametern, wie z. B. einem Leistungsvorga bewert in Form einer Gaspedalstellung und der Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Verstelleinrichtung zur Veränderung der Getriebeübersetzung betätigt. In der Steuereinheit ist ein Kennfeld enthalten, durch das jedem Leistungsvorgabewert eine Getriebeantriebsdrehzahl zuge ordnet wird. Die Getriebeantriebsdrehzahl entspricht bei geschlossener Kupplung der Brennkraftmaschinendrehzahl. Der Leistungsvorgabewert ist in diesem Kennfeld der Dros selklappenöffnungswinkel, da hier von einer direkten Kop pelung zwischen der Gaspedalstellung und dem Drossel klappenöffnungswinkel ausgegangen wird.

Bei gleichem Leistungsvorgabewert unterscheidet sich die vorgegebene Getriebeantriebsdrehzahl, bei deren Über schreitung hochgeschaltet werden soll, von der vorgegebe nen Getriebeantriebsdrehzahl, bei deren Unterschreitung heruntergeschaltet werden soll. Diese Hysterese bzw. die ser Differenzwert zwischen der Hochschalt-Getriebe antriebsdrehzahl und der Rückschalt-Getriebeantriebsdreh zahl hängt von der Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein Stufengetriebe simuliert, bei dem ein Brennkraftmaschinendrehzahlverlauf nicht nur in Abhängigkeit vom Leistungsvorgabewert sondern auch von der Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht wird.

Wie beispielsweise aus dem Aufsatz "STUFENLOSE GETRIEBE UND ELEKTRONISCHE REGELUNG BEI KRAFTFAHRZEUGEN" (Antriebstechnik, März 1989, S. 18 ff.) bekannt ist, wird bei üblichen stufenlos verstellbaren Getrieben der Brenn kraftmaschinen-Drehzahlsollwert lediglich durch den Lei stungsvorgabewert (z. B. Drosselklappenstellung) bestimmt. Ist dieser Drehzahlsollwert erreicht, bleibt die Brenn kraftmaschinendrehzahl unabhängig von der Fahrzeugge schwindikgeit konstant. Dabei wird insbesondere in Be schleunigungsphasen ein mangelndes dynamisches Fahrgefühl vermittelt. Dieses mangelnde dynamische Fahrgefühl soll bei dem stufenlos verstellbaren Getriebe nach der DE 34 39 882 C2 durch die Simulation eines Stufengetriebes und damit durch die Koppelung zwischen der Brennkraftmaschi nendrehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit verhindert werden. Gleichzeitig wird jedoch durch dieses Verfahren der Komfort verschlechtert, der bei derartigen Getrieben gerade durch die Möglichkeit der stufenlosen Verstellung zur Schaltruckverhinderung geschaffen wurde.

Aus der DE 89 04 000 U1 ist ein stufenlos verstellbares Getriebe bekannt, bei dem mittels Verstellzylinder Kegelscheibenpaare beaufschlagt werden. Die Steuerventile der Verstellzylinder sind mittels eines Stellantriebs von ei nem Steuergerät in Abhängigkeit von charakteristischen Zustandsgrößen des Fahrzeugs ansteuerbar. Bei konstanter Stellung des Fahrpedals wird das Übersetzungsverhältnis ab einer vorgegebenen Drehzahl der Brenn kraftmaschine mit steigender Drehzahl ausgehend von der maximalen Über setzung kontinuierlich in Richtung auf eine kleinere Übersetzung hin verän dert.

Nachteilig bei einem solchen stufenlosen Getriebe ist, daß ein dynamischer Beschleunigungsvorgang nicht in jedem beliebigen Geschwindigkeitsbereich in gleicher Weise durchgeführt werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein stufenlos verstellbares Getriebe für Kraft fahrzeuge derart zu verbessern, daß sowohl der Komfortvorteil durch die Schaltruckverhinderung erhalten bleibt als auch gleichzeitig ein dynamisches Fahrgefühl in jedem Fahrzeugbetriebspunkt erzeugt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei einem stufenlos verstellbaren Getriebe mit einer Steuereinheit, durch die eine Verstelleinrichtung zur Än derung der Getriebeübersetzung in Abhängigkeit von einem Leistungsvorgabewert und von der Fahrzeuggeschwindigkeit betätigt wird, wird die Änderung der Getriebeübersetzung derart vorgenommen, daß zum einen über dem gesamten Be reich der Fahrzeuggeschwindigkeit ein vorgegebener kon tinuierlicher Verlauf der Brennkraftmaschinendrehzahl er reicht wird. Zum anderen wird der Verlauf der Brennkraft maschinendrehzahl bei gleichem Leistungsvorgabewert gleichsinnig mit der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgegeben. Beispielsweise steigt bei steigender Fahr zeuggeschwindigkeit, solange keine Abnahme des Leistungs vorgabewertes vorliegt, im wesentlichen über dem gesamten Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit auch die Brennkraft maschinendrehzahl an.

Durch ein derart angesteuertes stufenlos verstellbares Getriebe ist der Verlauf der Brennkraftmaschinendrehzahl auch unabhängig vom Leistungsvorgabewert direkt an den Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit gekoppelt, so daß un ter Beibehaltung des Komforts bei stufenlos verstellbaren Getrieben ein dynamisches Fahrverhalten vermittelt wird.

Überdies wird der vorgegebene Verlauf der Brenn kraftmaschinendrehzahl mittels eines mit dem Ansteigen der Fahrzeuggeschwindigkeit kontinuierlichen - vorzugs weise kontinuierlich ansteigenden - ersten Sollverlaufs bestimmt.

Ein derartiger Sollverlauf kann beispielsweise in Form von Kennlinien oder Kennfeldern abgespeichert werden. Liegt beispielsweise die momentane Brennkraftmaschinen drehzahl unterhalb der durch den Sollverlauf vorgegebenen Brennkraftmaschinendrehzahl, kann vorzugsweise bei Ein leitung einer Beschleunigungsphase die Brennkraftmaschinendrehzahl spontan auf die durch den Sollverlauf vorgegebene Brennkraftmaschinen drehzahl angehoben werden. Es ist jedoch auch möglich, bei einer Abwei chung der Ist-Brennkraftmaschinendrehzahl von der durch den Sollverlauf vorgegebenen Soll-Brennkraftmaschinendrehzahl die Ist-Brennkraftmaschi nendrehzahl an die Soll-Brennkraftmaschinendrehzahl innerhalb eines Zeit raums anzunähern, der beispielsweise vom Ausmaß dieser Abweichung ab hängt.

Durch diese Ausbildung ist gerade bei Beginn einer Beschleunigungsphase die Vermittlung eines stark dynamischen Fahrverhaltens möglich.

Erfindungsgemäß wird die Brennkraftmaschinendrehzahl mit ansteigender Fahrzeuggeschwindigkeit asymptotisch an den durch den ersten Sollverlauf vorgegebenen Wert angenähert; d. h. je geringer die Abweichung der Ist- Brennkraftmaschinendrehzahl von der Soll-Brennkraftmaschinendrehzahl ist, desto weniger steigt die Brennkraftmaschinendrehzahl mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit an. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Vorteil, daß gerade am Anfang einer Beschleunigungsphase ein erhöh tes dynamisches Fahrgefühl vermittelt wird und bei zunehmender Fahrzeug geschwindigkeit ein lautes Motorgeräusch durch zu starkes Ansteigen der Brennkraftmaschinendrehzahl verhindert wird. Hierdurch wird ebenfalls so wohl die Dynamik als auch der Komfort verbessert. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 2.

Erfindungsgemäß wird der erste Sollverlauf in Abhängig keit vom Leistungsvorgabewert gebildet.

Hierzu ist beispielsweise ein Kennfeld in der Steuerein heit abgespeichert, das zu verschiedenen Leistungsvorga bewerten unterschiedliche Sollverläufe der Brennkraftma schinendrehzahl vorgibt. Vorzugsweise steigt der Verlauf der Brennkraftmaschinendrehzahl in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit mit der Höhe des Leistungsvorga bewertes an. Diese Funktion kann auch durch einen Algo rithmus erzeugt werden.

Somit kann die Erzeugung eines dynamischen Fahrgefühls an den momentanen Leistungswunsch des Fahrers angepaßt wer den.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 3.

Erfindungsgemäß wird ein zweiter Sollverlauf der Brenn kraftmaschinendrehzahl unterhalb des ersten Sollverlaufs definiert. Die Brennkraftmaschinendrehzahl wird, wenn die Ist-Brennkraftmaschinendrehzahl unterhalb der durch den zweiten Sollverlauf vorgegebenen Soll-Brennkraftmaschinendrehzahl liegt, zunächst, vor zugsweise innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums, zumin dest auf den durch den zweiten Sollverlauf vorgegebenen Wert erhöht.

Auch diese Weiterbildung ist insbesondere bei Beschleuni gungsvorgängen vorteilhaft, um zumindest am Anfang einer Beschleunigungsphase zunächst eine erhöhte Mindestbrenn kraftmaschinendrehzahl zu erzeugen. Danach kann bei spielsweise ein verzögerter Übergang zwischen der durch den zweiten Sollverlauf vorgegebenen Brennkraftmaschinen drehzahl und der durch den ersten Sollverlauf vorgegebe nen Brennkraftmaschinendrehzahl vorgenommen werden, um trotz Beibehaltung des Komforts noch ein dynamisches Fahrgefühl zu vermitteln.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Möglichkeit zur Auswahl eines ersten und zweiten Sollverlaufs der Brennkraftmaschinen drehzahl durch Bestimmung eines Index in Ab hängigkeit von einem Leistungsvorgabewert und

Fig. 2 ein Beispiel für einen vorgegebenen Verlauf der Brennkraftmaschinendrehzahl zwischen einem ersten und einem zweiten Sollverlauf in Abhän gigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit.

In Fig. 1 ist auf der Abszisse ein Leistungsvorgabewert in Form des Drosselklappenöffnungswinkels α aufgetragen. Bei Diesel-Brennkraftmaschinen kann beispielsweise die Gaspedalstellung als Leistungsvorgabewert verwendet wer den. Auf der Ordinate ist ein Index i aufgezeichnet, der Werte zwischen 0% und 100% annehmen kann. Fig. 1 zeigt Kennlinien KL_A und KL_B, die jedem Drosselklappenöffnungs winkel α je zwei Indexwerte i zuordnet. Die Kennlinie KL_B dient zur Auswahl des ersten Sollverlaufs der Brenn kraftmaschinendrehzahl und die Kennlinie KL_A dient zur Auswahl des zweiten Sollverlaufs der Brennkraftmaschinen drehzahl in Abhängigkeit vom Leistungsvorgabewert bzw. vom Drosselklappenöffnungswinkel α. In Fig. 1 ist ein Beispiel für den Drosselklappenöffnungswinkel α₁ darge stellt, durch den sich ein Index i_A und ein Index i_B er geben.

In Fig. 2 werden durch den Drosselklappenöffnungswinkel α₁ und die beiden Indizes i_B und i_A ein erster (obere durchgezogene Linie) und ein zweiter (untere durchgezo gene Linie) Sollverlauf der Brennkraftmaschinendrehzahl n_soll in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v vorgegeben. Der erste und der zweite Sollverlauf liegen zwischen einem minimalen Sollverlauf (gestrichelte untere Linie) für den Index i = 0% und einem maximalen Sollver lauf (gestrichelte obere Linie) für den Index i = 100%.

Auf der Abszisse ist die Fahrzeuggeschwindigkeit v und auf der Ordinate die Brennkraftmaschinendrehzahl n_soll aufgetragen. Die Erfindung soll so verstanden werden, daß anstelle der Brennkraftmaschinendrehzahl n_soll auch ein anderes der Brennkraftmaschinendrehzahl in etwa propor tionales Signal, wie z. B. die Getriebeantriebsdrehzahl bei geschlossener Kupplung, und anstelle der Fahrzeugge schwindigkeit v auch ein anderes der Fahrzeuggeschwindig keit in etwa proportionales Signal, wie z. B. die Getrie beabtriebsdrehzahl, verwendet werden können.

Der erfindungsgemäß vorgegebene Verlauf der Brennkraftma schinenedrehzahl wird zwischen den Fahrzeuggeschwindig keitswerten v₁ und v₂ dargestellt. Es wird davon ausge gangen, daß bei Auftreten der Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ die momentane Brennkraftmaschinendrehzahl gleich der zu vor ermittelten Soll-Brennkraftmaschinendrehzahl n_soll ist. Bei der Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ soll eine Be schleunigungsphase eingeleitet werden, indem der Drosselklappenöffnungswinkel α um einen größeren Wert auf den Drosselklappenöffnungswinkel α₁ durch Niederdrücken des Gaspedals angehoben wird. Die dicke durchgezogene Li nie stellt den erfindungsgemäßen vorgegebenen kontinuier lichen Verlauf der Brennkraftmaschinendrehzahl n_soll bis zur Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ dar, der durch entspre chende Änderung der Getriebeübersetzung eingehalten wer den soll.

Die Soll-Brennkraftmaschinendrehzahl n_soll liegt zum Zeitpunkt des Auftretens der Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ unterhalb der Soll-Brennkraftmaschinendrehzahl, die durch den zweiten Sollverlauf bei der Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ vorgegeben ist. Erfindungsgemäß wird die Soll-Brenn kraftmaschinendrehzahl n_soll zunächst schnellstmöglich oder z. B. innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums auf den Wert angehoben, der durch den zweiten Sollverlauf für die Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ vorgegeben wird. Der vorgege bene Zeitraum kann beispielsweise von der Fahrweise des Fahrers oder auch von anderen Parametern abhängen. Ausge hend von der durch den zweiten Sollverlauf vorgegebenen Brennkraftmaschinendrehzahl n_soll wird mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit die Soll-Brennkraftmaschinendreh zahl asymptotisch an die durch den ersten Sollverlauf vorgegebenen Soll-Brennkraftmaschinendrehzahlen n_soll angenähert. Die Steigung des vorgegebenen Verlaufs der Brennkraftmaschinendrehzahl bei der Soll-Brennkraft maschinendrehzahl n_soll, die durch den zweiten Sollver lauf bei der Geschwindigkeit v₁ vorgegeben ist, kann bei spielsweise in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern bestimmt werden. Derartige Parameter sind z. B. die momen tan eingestellte Getriebeübersetzung oder die Differenz zwischen den Brennkraftmaschinendrehzahlen n_soll, die durch den ersten und den zweiten Sollverlauf für die Geschwindigkeit v₁ vorgegeben sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird davon ausge gangen, daß zwischen den Fahrzeuggeschwindigkeiten v₁ und v₂ der Drosselklappenöffnungswinkel α₁ konstant beibehal ten wird. Würde sich der Drosselklappenöffnungswinkel α erhöhen, würde durch die Auswahl neuer Indizes i_a und i_b ein neuer erster und ein neuer zweiter Sollverlauf ausge wählt werden. Dabei wird der vorgegebene Verlauf der Brennkraftmaschinendrehzahl steiler. Dadurch würde sich ein noch stärkerer fahrzeuggeschwindigkeitsabhängiger An stieg des vorgegebenen Verlaufs der Brenn kraftmaschinendrehzahl n_soll ergeben. Bei einer Abnahme des Drosselklappenöffnungswinkels α ergeben sich zwei Fälle abhängig davon, ob sich die momentane Ist- Brennkraftmaschinendrehzahl unterhalb oder oberhalb der durch den ersten Sollverlauf vorgegebenen Soll- Brennkraftmaschinendrehzahl befindet. Z. B. kann sich die Brennkraftmaschinendrehzahl im ersten Fall von unten asymptotisch mit flacherem Verlauf und im zweiten Fall von oben innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums an die durch den ersten Sollverlauf vorgegebene Soll-Brennkraft maschinendrehzahl annähern.

Würde bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 beispiels weise die momentane Brennkraftmaschinendrehzahl bzw. die vor dem Erreichen der Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ be stimmte Soll-Brennkraftmaschinendrehzahl n_soll bereits zwischen dem zweiten und dem ersten Sollverlauf liegen, könnte sich beispielsweise der vorgegebene Verlauf der Brennkraftmaschinendrehzahl auch mit geringerer Steigung als beim dargestellten Beispiel asymptotisch an den er sten Sollverlauf annähern. In jedem Fall wird sich mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit v zumindest bei gleichbleibender Leistungsvorgabe eine ansteigende Brenn kraftmaschinendrehzahl ergeben, wobei die Steigung bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als bei höhe ren Fahrzeuggeschwindigkeiten ist.

Mit vorliegender Erfindung wird durch den stetigen und mit der Fahrzeuggeschwindigkeit gekoppelten Brennkraftma schinendrehzahlverlauf sowohl die Fahrdynamik als auch der Komfort von stufenlos verstellbaren Getrieben insbe sondere während der Beschleunigungsphasen optimiert.

Claims

1. Stufenlos verstellbares Getriebe in Kraftfahrzeugen mit einer Steuer einheit, durch die eine Verstelleinrichtung zur Änderung der Getriebe übersetzung in Abhängigkeit von einem Leistungsvorgabewert und von der Fahrzeuggeschwindigkeit betätigt wird, wobei die Änderung der Getriebeübersetzung derart vorgenommen wird, daß über dem ge samten Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) ein vorgegebener kontinuierlicher Verlauf der Brennkraftmaschinendrehzahl (n_soll) erreicht wird, wobei der Verlauf der Bennkraftmaschinendrehzahl (n_soll) bei gleichbleibendem Leistungsvorgabewert (α) gleichsinnig mit der Ände rung der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) vorgegeben wird und wobei der vorgegebene Verlauf der Brennkraftmaschinendrehzahl (n_soll) mittels eines mit dem Ansteigen der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) kontinuierli chen ersten Sollverlaufs (i = i_B) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschinendrehzahl (n_soll) mit Ansteigen der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) asymptotisch an den durch den ersten Sollverlauf (i = i_B) vorgegebenen Wert angenähert wird.

2. Stufenlos verstellbares Getriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sollverlauf (i = i_B) in Abhängig keit vom Leistungsvorgabewert (α) gebildet wird.

3. Stufenlos verstellbares Getriebe nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Sollverlauf (i = i_A) der Brenn kraftmaschinendrehzahl (n_soll) unterhalb des ersten Sollverlaufs (i = i_B) definiert wird, und daß die Brennkraftmaschinendrehzahl (n_soll) zunächst zumindest auf den durch den zweiten Sollverlauf (i = 1_A) vorgegebenen Wert erhöht wird.