DE602005001708T2

DE602005001708T2 - Verfahren zur Überwachung von Entscheidungen über Wechseln der Betriebsart eines stufenlosen Getriebes

Info

Publication number: DE602005001708T2
Application number: DE602005001708T
Authority: DE
Inventors: Thomas 91400 Turpin; Laurent 75012 Royer
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2025-02-05
Also published as: EP1561624A1; ATE367945T1; EP1561624B1; DE602005001708D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Ansteuerung von kontinuierlich veränderlichen bzw. stufenlosen automatischen Getrieben.
Genauer gesagt betrifft sie die Überwachung der Betriebsartwechsel eines stufenlosen Getriebes mit mehreren Betriebsarten, umfassend mindestens zwei parallele Kupplungswege, die jeweils einen Koppler enthalten, der bei einer ersten Betriebsart geschlossen und bei einer zweiten geöffnet ist, wobei die beiden Koppler gleichzeitig während einer Verzögerungsperiode während der Betriebsartwechsel geschlossen sind.
Die vorliegende Erfindung kommt bevorzugt jedoch nicht einschränkend zur Anwendung bei einer Getriebevorrichtung von der Art, die mehr als zwei parallele Leistungsübertragungswege umfasst, wobei ein Weg eine kinematische Kette mit feststehender Untersetzung und der andere Weg einen stufenlosen Regelantrieb enthält, der aus zwei Elektromaschinen besteht.
Die EP 1 090 792 beschreibt ein Verfahren zur Überwachung von Entscheidungen über Wechseln der Betriebsart eines stufenlosen Getriebes nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der Druckschrift FR 2 823 281 ist eine Vorrichtung der oben angegebenen Art bekannt, nach der die verschiedenen Wege einerseits an einen mechanischen Eingangsverteiler, der mit einer mechanischen Energiequelle, wie etwa einem Verbrennungsmotor, verbunden ist, und andererseits an einen mechanischen Ausgangsverteiler, der mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden ist, angeschlossen sind. Die mechanischen Ein- und Ausgangsverteiler sind bevorzugt, jedoch nicht unbedingt, Planetengetriebezüge.
Ein derartiges Getriebe umfasst zwei Hauptbetriebsarten, welche den einen oder den anderen der beiden Kupplungswege verwenden. In jeder Betriebsart werden die Kopplungsmittel bzw. Koppler des nicht verwendeten Kupplungsweges geöffnet, während die des verwendeten Kupplungsweges geschlossen werden.
Gemäß der Druckschrift FR 2 823 281 erfolgen die Betriebsartwechsel zu bestimmten besonderen Betriebspunkten des Getriebes, die dem Überschreiten von festgelegten Gangübersetzungsschwellwerten entsprechen. Die Betriebsartwechsel des Getriebes werden in Abhängigkeit von der Gesamtkinematik desselben festgelegt, indem man insbesondere jeder Betriebsart einen festgelegten Gangübersetzungsbereich zuweist. Somit befindet sich das Getriebe an jedem seiner Betriebspunkte in einer passenden Betriebsart.
Die Betriebsartwechsel eines derartigen Getriebes werden also derart ausgelöst, dass die Übertragungsart immer mit der Kinematik desselben an dem vom Rechner angestrebten Betriebspunkt kompatibel ist.
Dadurch dass jederzeit die passende Betriebsart angenommen wird, kann der Betrieb des Getriebes wirksam optimiert werden.
Eine schlechte Kontrolle über die Entscheidungen zum Wechseln der Betriebsart kann störende Schwankungen bei den Entkupplungssystemen oder Kopplern einführen, die vom Fahrer gespürt werden. Im Übrigen können sich bestimmte Betriebsartwechsel angesichts des vom Rechner angestrebten Betriebspunktes als unnötig erweisen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Entscheidungen über das Wechseln der Betriebsart eines stufenlosen Getriebes mit Leistungsabzweigung zu überwachen.
Erfindungsgemäß beruht die Überwachung der Entscheidungen über das Wechseln der Betriebsart auf der Berechnung der Differentialdrehzahlen an den Klemmen der Koppler des Getriebes und der Erstellung eines voraussichtlichen Wertes dieser Differentialdrehzahlen.
Die Berechnung dieser Variablen kann insbesondere die Koeffizienten einer Matrix, die es ermöglicht, die Drehzahldifferentiale zwischen dem Eingang und dem Ausgang jedes Kopplers je nach den Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen des Getriebes zu beschreiben, so wie den Einstellwert der Eingangsdrehzahl des Getriebes an dem vom Rechner zu einem bestimmten Zeitpunkt angestrebten Betriebspunkt verwenden.
Die Erfindung schlägt vor, dem Getriebe eine Entscheidung über einen Betriebsartwechsel aufzuerlegen, wenn das Geschwindigkeitsdifferential an den Klemmen des Kopplers, der zum Betriebsartwechsel zu schließen ist, einen ersten vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Bevorzugt bleibt die aktive Betriebsart als solche erhalten, wenn das Geschwindigkeitsdifferential an den Klemmen des Kopplers, der in dieser Betriebsart geöffnet ist, einen zweiten vorgegebenen Schwellwert mit einem dem ersten entgegengesetzten Vorzeichen überschreitet.
Gemäß der Druckschrift FR 2 823 281 wird auf jedem Kupplungsweg eine Betriebsdrehzahl überwacht, die es ermöglicht, für das Getriebe dieselbe Gesamtuntersetzung während der gleichzeitigen Schließperiode der Koppler zu bewahren. Dazu wirkt der Regelantrieb mit einer Gangsynchronisierungsvorrichtung zusammen, um die Geschwindigkeitsdifferentiale zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Koppler zu überwachen, damit die Ein- und Ausgangsgangübersetzungen des Regelantriebs während der Betriebsartwechsel konstant bleiben.
Die Übergänge zwischen zwei aufeinander folgenden Betriebsarten des Getriebes müssen jedoch schnell ausgeführt werden, ohne dass der Fahrer ein Stottern verspürt und ohne dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors gestört wird.
Dazu ist die vorliegende Erfindung bemüht, die Ansteuerung der Kupplungsmittel eines stufenlosen Getriebes mit zwei Betriebsarten während der Arbeitsgänge des Betriebsartwechsels zu optimieren.
Genauer gesagt schlägt sie vor, dass der Arbeitsgang des Wechselns eine Vorbereitungsphase umfasst, die darin besteht, das Geschwindigkeitsdifferential zwischen Eingang und Ausgang des in der ersten Betriebsart geöffneten Kopplers zu annullieren, bevor mit dem Schließen dieses Kopplers begonnen wird.
Bevorzugt wird das Geschwindigkeitsdifferential zwischen dem Eingang und dem Ausgang des ersten Kopplers während seiner Schließphase auf Null reguliert, und die beiden Koppler weisen während ihrer gleichzeitigen Schließphase keine Verschiebung auf.
Diese Maßnahmen reichen jedoch nicht aus, um den Ablauf der Arbeitsgänge des Betriebsartwechsels selber zu optimieren.
Um dieses Ziel zu erreichen und um insbesondere die Dauer der Betriebsartwechsel zu reduzieren, schlägt die Erfindung vor, die Kenntnis der Kopplerdynamik auszunutzen.
Genauer gesagt sieht sie vor, voraussehend die Entscheidungen über das Wechseln der Betriebsart eines stufenlosen Getriebes mit Leistungsabzweigung zu überwachen, um die Dauer der Arbeitsgänge des Betriebsartwechsels zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wird ein Betriebsartwechsel zu einem bestimmten Zeitpunkt voraussehend entschieden, wenn die Variation des Drehzahldifferentials an den Klemmen dieses Kopplers nach einer festgelegten Periode den Bereich der derzeitigen Betriebsart verlässt, z.B. indem sie während dieser Periode das Vorzeichen ändert.
Bevorzugt wird der Betriebsartwechsel nur entschieden, wenn die Variation des Drehzahldifferentials zwischen den Klemmen dieses Kopplers kleiner ist als ein erster vorgegebener Variationsschwellwert.
Weitere Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem Durchlesen der nachstehenden Beschreibung einer nicht einschränkenden Ausführungsform mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich werden. Es zeigen:
1 das Festlegen eines Einstellwertes einer Betriebsart bzw. einer "Zielbetriebsart".
2 den Übergang von der Zielbetriebsart zum Treffen einer Entscheidung.
3A bis 3D die Verdeutlichung des Vorhandenseins von Einstellwertbereichen in einer Grafik.
4 und 5 den von der Erfindung vorgeschlagenen Ablauf des Betriebsartwechsels zwischen einer ersten Betriebsart A und einer zweiten Betriebsart B und analog den Übergang von der Betriebsart B auf die Betriebsart A.
6 ein Funktionsschema des Verfahrens der Erfindung.
7 das Festlegen eines Einstellwerts der Betriebsart bzw. der "Zielbetriebsart".
8 eine Zusammenfassung der Bedingungen für den Übergang von der Zielbetriebsart, wenn die Entscheidung über einen Betriebsartwechsel tatsächlich getroffen wird.
Wie weiter oben stehend angegeben, ist die Erfindung anwendbar auf ein stufenloses Getriebe mit Leistungsabzweigung und zwei Betriebsarten, das zwei Koppler umfasst, die jeweils in einer ersten und einer zweiten Betriebsart geschlossen sind, wobei die Auflagen zum Betriebsartwechsel, die von der Kinematik des Getriebes festgelegt werden, eingehalten werden.
Für jede der folgenden Variablen

– Win: Eingangsdrehzahl des Getriebes
– Wout: Ausgangsdrehzahl des Getriebes
– DWa und DWb: Differentialdrehzahlen an den Klemmen der Koppler,

– CWin: Einstellwert bzw. voraussichtlicher Wert der Eingangsdrehzahl des Getriebes
– CDWa und CDWb: Einstellwerte bzw. voraussichtliche Werte der Differentialdrehzahl an den Kopplerklemmen.

Man kann also schreiben:

– DWa = Fa(Win, Wout)
– DWb = Fb(Win, Wout)
– CDWa = Fa(CWin, Wout)
– CDWb = Fb(CWin, Wout),

Da bekanntlich der optimale Betriebswechselpunkt derart ist, dass DWa und DWb gleich Null sind, sind die in jeder Betriebsart durch die Kinematik des Getriebes erlaubten Bereiche konstruktionsgemäß: DWa = 0 mit DWb > 0 in der Betriebsart A und DWa < 0 mit DWb = 0 in der Betriebsart B. Da jedoch die algebraischen Vorzeichen von DWa und DWb einfach nur Regeln sind, muss man davon ausgehen, dass die Erfindung unter den gleichen Bedingungen auf ein Getriebe anwendbar ist, für das man schreiben könnte: DWb < 0 in der Betriebsart A und DWa > 0 in der Betriebsart B.
Die Figuren erwähnen außerdem verschiedene Werteschwellen, die in dem vorgeschlagenen Überwachungsverfahren berücksichtigt werden:

– SPa: positiver Schwellwert der Betriebsart A
– SCa: Einstellwertschwelle der Betriebsart A
– SNa: negativer Schwellwert der Betriebsart A
– SPb: positiver Schwellwert der Betriebsart B
– SCb: Einstellwertschwelle der Betriebsart B
– SNb: negativer Schwellwert der Betriebsart B

1 unterscheidet zwei Situationen, die jeweils Zielbetriebsart = BETRIEBSART A und Zielbetriebsart = BETRIEBSART B genannt werden, je nachdem ob die eingerichtete oder voraussichtliche Betriebsart an dem vom Rechner angestrebten Betriebspunkt die Betriebsart A oder die Betriebsart B ist. Aus diesem Schema geht hervor, dass der Übergang von der Zielbetriebsart A auf die Zielbetriebsart B vorgesehen ist, wenn DWb < SNb, d.h. wenn das Geschwindigkeitsdifferential an den Klemmen des geöffneten Kopplers DWb als algebraischer Wert kleiner ist als ein erster Schwellwert SNb, der so genannte negative Schwellwert der Betriebsart B. Ansonsten, wenn DWb > SNb, ist der gleiche Zielbetriebsartwechsel von A nach B auch vorgesehen, wenn der voraussichtliche Wert CDWb des gleichen Differentials DWb selber kleiner als ein voraussichtlicher Schwellwert oder eine Einstellwertschwelle SCb der Betriebsart B ist, und DWb kleiner ist als ein zweiter Schwellwert SPb, der so genannte positive Schwellwert der Betriebsart B. Das Wechseln der Zielbetriebsart von A nach B ist auch in einer dritten Situation vorgesehen, wenn der voraussichtliche Wert CDWb kleiner ist als SCb, DWb größer ist als SPb und ein Wechsel von B nach A abläuft. Die Bedingungen zum Wechseln der Zielbetriebsart von B nach A, die ebenfalls auf der rechten Seite der Figur angegeben sind, gestalten sich entsprechend.
2 ist dazu gedacht, den Unterschied zwischen dem Wechseln der Zielbetriebsart und dem tatsächlichen Treffen einer Entscheidung über den Betriebsartwechsel, je nach der von dem Rechner festgelegten Zielbetriebsart, deutlich zu machen. Die Eingangsinformation ist die von dem Rechner gemäß 1 angestrebte Zielbetriebsart. Wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt A das Ziel ist, obwohl es vorher B war, wird die Entscheidung über einen BA-Wechsel (Übergang von B auf A) getroffen. Dahingegen wird die Entscheidung über einen AB-Wechsel (Übergang von A auf B) getroffen, wenn die Zielbetriebsart gerade von A nach B gewechselt hat. Befindet man sich nicht in einer der vorhergehenden Situationen, so wird schließlich die derzeitige Betriebsart beibehalten.
3A und 3B bilden die Bedingungen zum Treffen einer Entscheidung über einen Betriebsartwechsel aus der aktiven Betriebsart A ab.
Ist die zu einem Anfangszeitpunkt (t = 0) aktive Betriebsart die Betriebsart A, wenn später DWb größer als SPb bleibt, so befindet sich der Betriebspunkt im Bereich A, so dass die Betriebsart A beibehalten wird. Überschreitet DWb den Schwellwert SNb (wird als algebraischer Wert kleiner als der Wert im Schema), so geht man in den Bereich B über, so dass die Betriebsart B angestrebt und der Betriebsartwechsel AB entschieden wird.
In dem Bereich AB, der sich zwischen den beiden Schwellwerten SPb und SNb befindet, ist die Entscheidung über einen Betriebsartwechsel von dem voraussichtlichen Wert CDWb des Geschwindigkeitsdifferentials DWb des Kopplers, der für den Betriebsartwechsel zu schließen ist, abhängig.
Wenn das Geschwindigkeitsdifferential DWb an den Klemmen des zu schließenden Kopplers (der also in der aktiven Betriebsart geöffnet ist) zwischen den beiden vorgegebenen Schwellwerten SNb und SPb liegt, und sein voraussichtlicher Wert CDWb sich in dem Bereich C von 3B befindet (CDWb kleiner als der vorgegebene Schwellwert SCb), wird der Betriebsartwechsel AB auferlegt.
Wenn schließlich ein Betriebsartwechsel BA bereits abläuft und CDWb in den Bereich C eintritt, der sich unterhalb des Schwellwertes SCb befindet, wird die Zielbetriebsart wieder B und der Betriebsartwechsel BA wird unterbrochen. Somit wird der Betriebsartwechsel BA unterbrochen, wenn der voraussichtliche Wert CDWb den Schwellwert SCb überschreitet (als algebraischer Wert kleiner wird als der im Schema).
3C und 3D bilden den Betriebsartwechsel BA ab und sind so zu lesen wie 3A und 3B, indem man A durch B und B durch A ersetzt.
In 4 und 5 ist der zeitabhängige Zustand der beiden Koppler eines stufenlosen Getriebes mit Betriebsartwechsel wie in der Druckschrift FR 2 823 281 beschrieben dargestellt. Dieser Druckschrift gemäß ist der Koppler A eines ersten Kupplungsweges in einer ersten Betriebsart A geschlossen, während derjenige des zweiten Kupplungsweges B geöffnet ist. Dahingegen ist der Koppler B in der Betriebsart B geschlossen, wenn der Koppler A geöffnet ist.
DWa und DWb sind jeweils die Geschwindigkeitsdifferentiale zwischen Eingang und Ausgang der Koppler A und B, die man durch Matrizenrechnung ausgehend von den Eingangs- und Ausgangsgeschwindigkeiten Win und Wout des Getriebes erhalten kann.
Da man bekanntlich über die folgenden Beziehungen verfügt: DWa = Fa(Win, Wout) DWb = Fb(Win, Wout),wobei Fa und Fb Funktionen sind, die durch die Koeffizienten einer Matrix Z (wie sie z.B. in der Druckschrift FR 2 823 281 gezeigt wird) definiert werden, und der Betriebsartwechsel eine gleichzeitige verschiebungsfreie Schließphase der beiden Koppler umfasst, sieht das Verfahren der Erfindung folgendes vor:

– Durchgehen durch eine Phase, in der die beiden Koppler geschlossen sind, und
– Bereitmachen der Koppler, damit DWa = DWb = 0, während der gesamten Dauer der Betriebsartwechsel.

Gemäß 4 sind die verschiedenen Phasen des Arbeitsganges des Betriebsartwechsels von A nach B folgende, vom Zeitpunkt t = 0 ab, zu dem das Getriebe sich in der Betriebsart A befindet, die eingerichtet wird, während das Entkupplungssystem A geschlossen und das Entkupplungssystem B geöffnet ist:

– Phase 1b: Annullieren von DWb von seinem derzeitigen Wert auf 0, wobei der Koppler A geschlossen bleibt,
– Phase 2b: Regulieren von DWb auf 0, wobei der Koppler B geschlossen wird und der Koppler A geschlossen bleibt,
– Phase 3b: Regulieren von DWa oder DWb auf 0, wobei die Koppler A und B geschlossen bleiben,
– Phase 4b: Regulieren von DWa auf 0, mit Öffnen des Kopplers A, wobei der Koppler B geschlossen bleibt.

Somit wird die Betriebsart B nach der Phase 4b eingerichtet, wenn der Koppler A vollständig geöffnet ist. Die Phase 1b ist eine vorbereitende Phase, die darin besteht, das Differential DWb an den Klemmen des Kopplers B auf 0 zu senken, bis auf den Schwellwert Sb, bevor mit dem Schließen dieses Kopplers begonnen wird. Während der Schließphase 2b des Kopplers B wird DWb mechanisch genau auf 0 gebracht. Schließlich bilden die Phasen 2b, 3b, 4b den eigentlichen Arbeitsgang des Betriebsartwechsels, d.h. die Umkehrung der Koppler.
5, die den Betriebsartwechsel von B nach A abbildet, entspricht der vorhergehenden Figur. Dort sind die Phasen 1a bis 4a zu finden, die den Phasen 1b bis 4b von 1 entsprechen:

– Phase 1a: Annullieren von DWa,
– Phase 2a: Regulieren von DWa auf 0,
– Phase 3a: Regulieren von DWa oder DWb auf 0 mit gleichzeitigem Schließen der beiden Koppler,
– Phase 4a: Regulieren von DWb auf 0 mit Öffnen des Kopplers B und geschlossen Halten von Koppler A.

Das Flussdiagramm von 6 zeigt auf der linken Seite die Aufteilung des Betriebsartwechsels AB (von A nach B) in seine verschiedenen Phasen 1b bis 4b, ausgehend von dem Moment, wo dieser Wechsel angefordert wird (Impuls zum Betriebsartwechsel). Der Rechner überprüft sodann, ob ein Betriebsartwechsel BA (von B nach A) abläuft oder nicht. Wenn ein Betriebsartwechsel BA abläuft und die Phase 1a abläuft, setzt der Rechner das Getriebe in die Betriebsart A zurück (Phase 0 = Warten auf Betriebsartwechsel). Ansonsten läuft entweder die Phase 4a ab, in welchem Fall der Rechner den Ablauf des Betriebsartwechsels AB direkt wieder in der Phase 2b aufnimmt, oder es läuft eine andere Phase der Betriebsart BA ab, in welchem Fall der Rechner den Ablauf des Betriebsartwechsels AB in der Phase 4b wieder aufnimmt.
Wenn kein Betriebsartwechsel BA abläuft, wenn AB angefordert wird, wird letzterer gestartet (Phase 1b). Wenn das Geschwindigkeitsdifferential DWb unter den Schwellwert Sb gefallen ist, geht man zur Phase 2b (Schließen des Kopplers B) und dann zur Phase 3b über, wenn dieses Schließen effektiv ist.
Nach einer vorgegebenen Verzögerungsperiode (die gleich Null sein kann) beginnt das Öffnen des Kopplers A (Phase 4b). Der Arbeitsgang des Betriebsartwechsels ist beendet, wenn der Koppler A vollständig geöffnet ist.
Die rechte Seite von 6, die den Arbeitsgang des Betriebsartwechsels BA ausführlich zeigt, ist ebenso zu lesen wie die linke Seite.
Erfindungsgemäß muss, sobald sich die Anweisung zum Betriebsartwechsel ändert, die Überwachungsschleife aus 6 neu initialisiert werden, um die Unterbrechungen zu ermöglichen. Im Übrigen gibt es verschiedene Möglichkeiten, um von AB auf BA umzuschalten und umgekehrt. Insbesondere wenn die Änderung der Anweisung in der Phase 1b oder 1a erfolgt, kehrt man zur Phase 0 zurück. Wenn man jedoch 1 und 2 in Übereinstimmung bringt, sieht man, dass man direkt von 2b auf 4a, von 4b auf 2a, von 2a auf 4b, von 4a auf 2b, von 3a auf 4b und von 3b auf 4a übergehen kann.
Schließlich definiert die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung der Betriebsartwechsel eines stufenlosen Getriebes, das auf der Aufteilung der verschiedenen Phasen beruht, die zur Durchführung eines Betriebsartwechsels notwendig sind. Dieses Verfahren hält insbesondere die in der Druckschrift FR 2 823 281 definierten Bedingungen ein. Die Erfindung ermöglicht es, den gewünschten Betriebsartwechsel schnell und ohne Stottern auszuführen und dabei die folgenden Auflagen zu erfüllen:

– Kontinuität des Drehmoments am Rad durch gleichzeitiges Aktivieren von zwei Betriebsarten,
– Beibehalten der Getriebeübersetzung während der Übergangsphasen des Betriebsartwechsels,
– Regulieren der Differentialgeschwindigkeit an den Klemmen der Koppler, um sie bereit zu machen und ihre Positionen während der ganzen Dauer des Betriebsartwechsels zu überwachen,
– Möglichkeit den Vorgang des Betriebsartwechsels zu unterbrechen, wenn eine gegenwirkende Entscheidung über einen Betriebsartwechsel ausgegeben wird.

Der Übergang von einer Getriebebetriebsart auf die andere muss insbesondere rechtzeitig ausgelöst werden, damit die derzeitige Betriebsart des Getriebes sich immer in einem für die Gesamtkinematik des Getriebes annehmbaren Bereich befindet, und damit der Betriebspunkt des Getriebes jederzeit in der Nähe des Betriebspunktes liegt, der die definierten Auflagen des Betriebsartwechsels einhält, z.B. wie in der Druckschrift FR 2 823 281 .
Für jede der folgenden Variablen:

– Win: Eingangsdrehzahl des Getriebes
– Wout: Ausgangsdrehzahl des Getriebes
– DWa und DWb: Differentialdrehzahlen an den Klemmen der Koppler A und B,

– CWin: Einstellwert bzw. voraussichtlicher Wert der Eingangsdrehzahl des Getriebes
– CDWa und CDWb: Einstellwerte bzw. voraussichtliche Werte der Differentialdrehzahl an den Klemmen der Koppler A und B.

Somit kann man schreiben:

– DWa = Fa(Win, Wout)
– DWb = Fb(Win, Wout)
– CDWa = Fa(CWin, Wout)
– CDWb = Fb (CWin, Wout)

Erfindungsgemäß nutzt die Überwachung der Entscheidungen über einen Betriebsartwechsel auch folgende Variablen:

– gradCDWa und gradCDWb: Variationen der Werte der voraussichtlichen Differentialdrehzahl an den Klemmen der Koppler A und B (Differential, Steigung, gleitende Steigung, ...)
– gradDWa und gradDWb: Variationen der Differentialdrehzahlen an den Klemmen der Koppler A und B (Differential, Steigung, gleitende Steigung, ...)
– xa und xb: Schließdauer der Koppler A und B
– DWa(t + xa) und DWb(t + xb): vorweggenommene Differentialdrehzahlen an den Klemmen der Koppler A und B, die xa und xb Sekunden nach dem derzeitigen Augenblick erreicht werden: DWa(t + xa) = DWa(t) + grad(DWa)·xa

Da der optimale Punkt des Betriebsartwechsels bekanntlich derart ist, dass DWa und DWb gleich Null sind, sind die durch die Kinematik des Getriebes erlaubten Bereiche in jeder Betriebsart konstruktionsgemäß: DWa = 0 mit DWb > 0 in der Betriebsart A, und DWa < 0 mit DWb = 0 in der Betriebsart B. Da jedoch die algebraischen Vorzeichen von DWa und DWb willkürlich gewählt werden, kann man sich genauso gut an die umgekehrten Regeln halten und entscheiden, dass DWb < 0 in der Betriebsart A und DWa > 0 in der Betriebsart B.
7 gibt ebenfalls verschiedene Werteschwellen an, die bei dem vorgeschlagenen Überwachungsverfahren berücksichtigt werden:

– SG1CDWa und SG1CDWb: erste Variationsschwellwerte des voraussichtlichen Wertes der Differentialdrehzahl an den Klemmen dieser Koppler A und B
– SG2CDWa und SG2CDWb: zweite Variationsschwellwerte des voraussichtlichen Wertes der Differentialdrehzahl an den Klemmen der Koppler A und B
– S1CDWa und S1CDWb: erster Schwellwert der voraussichtlichen Differentialdrehzahl an den Klemmen der Koppler A und B
– S2CDWa und S2CDWb: zweiter Schwellwert der voraussichtlichen Differentialdrehzahl an den Klemmen der Koppler A und B.

7 unterscheidet zwischen zwei Situationen, die jeweils Zielbetriebsart = BETRIEBSART A und Zielbetriebsart = BETRIEBSART B genannt werden, je nachdem ob die eingerichtete oder gerade ablaufende Betriebsart (Wechsel AB oder BA läuft ab) die Betriebsart A oder die Betriebsart B ist.
Wenn zu einem Zeitpunkt t die Zielbetriebsart die Betriebsart A ist, sieht man, dass die erste Überprüfung der Überwachungsschleife darin besteht, zu erfahren, ob diese Betriebsart wirklich eingerichtet wurde (derzeitige Betriebsart) oder nicht (Betriebsartwechsel BA läuft ab).
Im ersten Fall geht die Zielbetriebsart oder die Betriebsartanweisung zu diesem Zeitpunkt vorwegnehmend von A nach B, vorausgesetzt, dass drei Bedingungen erfüllt sind:

– dass die Differentialdrehzahl DWb(t + xb) zum Zeitpunkt t + xb an den Klemmen des Kopplers B, der für die derzeitige Betriebsart geöffnet ist, den Bereich der Betriebsart A verlassen hat und dabei das entgegengesetzte Vorzeichen der Differentialdrehzahl an den Klemmen desselben Kopplers zum Zeitpunkt t aufweist,
– dass die Variation der voraussichtlichen Differentialdrehzahl gradCDWb zum Zeitpunkt t an den Klemmen des Kopplers B kleiner ist als ein erster Schwellwert einer vorgegebenen voraussichtlichen Steigung SG1CDWb, und
– dass der voraussichtliche Wert CDWb der Differentialdrehzahl an den Klemmen des Kopplers B kleiner ist als ein erster Schwellwert einer vorgegebenen voraussichtlichen Differentialdrehzahl S1CDWb.

Im anderen Fall, d.h. wenn ein Betriebsartwechsel BA abläuft, geht die Zielbetriebsart von A auf B über, wenn die beiden folgenden Bedingungen erfüllt sind:

– die Variation der voraussichtlichen Differentialdrehzahl gradCDWb an den Klemmen des zu schließenden Kopplers, um die Betriebsart B wieder einzuführen, ist kleiner als ein zweiter Schwellwert einer vorgegebenen Drehzahlsteigung SG2CDWb, und
– das voraussichtliche Drehzahldifferential CDWb an den Klemmen des Kopplers B ist kleiner als ein zweiter Schwellwert einer vorgegebenen voraussichtlichen Drehzahl S2CDWb.

Wenn schließlich ein Betriebsartwechsel BA abläuft und diese beiden letzteren Bedingungen nicht gleichzeitig erfüllt sind, wird die Anweisung nicht umgekehrt und die Zielbetriebsart bleibt die Betriebsart A, was bedeutet, dass der Betriebsartwechsel BA weiter geht.
Erfindungsgemäß entsprechen die Bedingungen zum Wechseln einer Zielbetriebsart ausgehend von der Betriebsartanweisung B, die auf der rechten Seite von 7 angegeben sind, symmetrisch denen, die soeben beschrieben wurden.
8 dient nur dazu, den Unterschied zwischen dem Wechseln der Zielbetriebsart und dem tatsächlichen Treffen einer Entscheidung über einen Betriebsartwechsel je nach der durch den Rechner festgelegten Zielbetriebsart deutlich zu machen. Die Eingangsinformation ist die vom Rechner angestrebte Betriebsart gemäß 7. Wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt A das Ziel ist, obwohl es vorher B war, wird die Entscheidung über einen BA-Wechsel (Übergang von B auf A) getroffen. Umgekehrt wird die Entscheidung über einen AB-Wechsel (Übergang von A auf B) getroffen, wenn die Zielbetriebsart gerade von A auf B überging. Befindet man sich schließlich nicht in einer der vorhergehenden Situationen, so wird die derzeitige Betriebsart beibehalten. Wie 7 kann man auch 8 genauso lesen, indem man die Bezeichnung der Betriebsarten A und B umkehrt.
Abschließend zeigt sich, dass erfindungsgemäß das Erstellen der Erzeugung der Anweisung zum Betriebsartwechsel auf folgenden Punkten beruht:

– Erstellen der Differentialdrehzahlen an den Klemmen der Entkupplungssysteme,
– Erstellen von Einstellwerten eben dieser Differentialdrehzahlen und
– Schätzen der Dauer des Schließens des betreffenden Kopplers.

Somit nutzt das von der Erfindung vorgeschlagene Überwachungsverfahren die Kenntnis der Dynamik der Koppler aus, um die Dauer des effektiven Betriebsartwechsels zu reduzieren und um die Schwankungen der Anweisung zum Betriebsartwechsel zu vermeiden, wenn der Betriebspunkt des Getriebes sich in der Nähe des optimalen Betriebspunktes des Betriebsartwechsels befindet.
Die Erfindung ermöglicht es nämlich, die Entscheidung über einen Betriebsartwechsel durch Voraussehen der Entwicklung des in der derzeitigen Betriebsart geöffneten Kopplers und des Zeitpunkts zum Annullieren des Geschwindigkeitsdifferentials an den Klemmen dieses Kopplers vorzeitig auszulösen.
Durch die Erfindung stimmt die Dauer des Annullierens des Geschwindigkeitsdifferentials an den Klemmen des betreffenden Kopplers mit seiner Schließdauer überein, so dass die Gesamtdauer des Arbeitsganges des Betriebsartwechsels im Verhältnis zur Zeit, die normalerweise benötigt wird, um die Geschwindigkeiten an den Klemmen des in der derzeitigen Betriebsart geöffneten Kopplers auszugleichen, zu reduzieren, ehe mit dem Schließen desselben begonnen wird.

Claims

Verfahren zur Überwachung von Entscheidungen über Wechseln der Betriebsart eines stufenlosen Getriebes mit mehreren Betriebsarten (A, B), umfassend mindestens zwei parallele Kupplungswege, die jeweils einen Koppler enthalten, der bei einer ersten Betriebsart (A) geschlossen und bei einer zweiten (B) geöffnet ist, wobei die beiden Koppler gleichzeitig während einer Verzögerungsperiode während der Betriebsartwechsel geschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidung über einen Betriebsartwechsel dem Getriebe auferlegt wird, wenn das Geschwindigkeitsdifferential (DWb, DWa) an den Klemmen des Kopplers, der zum Betriebsartwechsel zu schließen ist, einen ersten vorgegebenen Schwellwert (SNb, SPa) überschreitet.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Betriebsart als solche erhalten bleibt, wenn das Geschwindigkeitsdifferential (DWb, DWa) an den Klemmen des Kopplers, der in dieser Betriebsart geöffnet ist, einen zweiten vorgegebenen Schwellwert (SPb, SNa) mit einem dem ersten entgegengesetzten Vorzeichen überschreitet.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Schwellwerten (SNb, SPa; SPb, SNa) das Treffen einer Entscheidung über ein Wechseln der Betriebsart von einem voraussichtlichen Wert (CDWb, CDWa) des Geschwindigkeitsdifferentials des geöffneten Kopplers abhängt.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entscheidung über ein Wechseln der Betriebsart auferlegt wird, wenn das Geschwindigkeitsdifferential (DWb, DWa) an den Klemmen des bei der aktiven Betriebsart geöffneten Kopplers zwischen den beiden ersten Schwellwerten (SNb, SPa; SPb, SNa) liegt und der voraussichtliche Wert (CDWb, CDWa) dieses Differentials einen dritten vorgegebenen Schwellwert (SCb, SCa) überschreitet.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechseln der derzeitigen Betriebsart unterbrochen wird, wenn ein Wechseln der Betriebsart abläuft und der voraussichtliche Wert (CDWb, CDWa) des Geschwindigkeitsdifferentials an den Klemmen des zu schließenden Kopplers einen dritten vorgegebenen Schwellwert (SCb, SCa) überschreitet.
Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsgang des Wechselns eine Vorbereitungsphase (1a, 1b) umfasst, die darin besteht, das Geschwindigkeitsdifferential (DWa, DWb) zwischen dem Eingang und dem Ausgang des in der ersten Betriebsart geöffneten Kopplers zu annullieren, bevor mit dem Schließen dieses Kopplers begonnen wird.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsgang des Wechselns der Betriebsart eine vorbereitende Phase (1a, 1b) des Aufhebens der Verschiebung innerhalb des ersten Kopplers aufweist, auf die Übergangsphasen des Schließens dieses ersten Kopplers (2a, 2b), des gleichzeitigen Erhaltens der beiden Koppler (3a, 3b) in Schließstellung und des Öffnens des zweiten Kopplers mit Erhalten des ersten Kopplers in Schließstellung (4a, 4b) folgen.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Geschwindigkeitsdifferential zwischen dem Eingang und dem Ausgang des ersten Kopplers während seiner Schließphase (2a, 2b) auf Null reguliert ist.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Koppler keine Verschiebung während ihrer gleichzeitigen Schließphase aufweisen.
Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleife zum Überwachen der Vorgänge des Wechselns der Betriebsart initialisiert wird, sobald sich die Anweisung zum Betriebsartwechsel ändert.
Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umkehrung der Anweisung zum Betriebsartwechsel während der Schließphase eines Kopplers (2a, 2b) sich durch einen direkten Übergang auf die Öffnungsphase des gleichen Kopplers (4b, 4a) bei dem Arbeitsgang des umgekehrten Betriebsartwechsels äußert.
Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umkehrung der Anweisung zum Betriebsartwechsel während der Öffnungsphase eines Kopplers (4a, 4b) sich durch einen direkten Übergang auf die Schließphase des gleichen Kopplers (2b, 2a) bei dem Arbeitsgang des umgekehrten Betriebsartwechsels äußert.
Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebsartwechsel im Voraus zu einem Zeitpunkt t entschieden wird, wenn das Drehzahldifferential [DWa(t + xa), DWb(t + xb)] an den Klemmen des in der derzeitigen Betriebsart geöffneten Kopplers nach einer vorherbestimmten Periode xa, xb den Bereich der derzeitigen Betriebsart verlässt.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebsartwechsel entschieden wird, wenn das Drehzahldifferential [DWa(t + xa), DWb(t + xb)] nach der Periode xa, xb, ein Vorzeichen aufweist, das dem zu dem Zeitpunkt t entgegengesetzt ist.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebsartwechsel entschieden wird, wenn die Variation des voraussichtlichen Drehzahldifferentials (gradCDWa, gradCDWb) zwischen dem Zeitpunkt t und dem Zeitpunkt t + a, t + b kleiner oder gleich einem ersten vorgegebenen Variationsschwellwert (SG1CDWa, SG1CDWb) ist.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebsartwechsel entschieden wird, wenn der voraussichtliche Wert (CDWa, CDWb) des Drehzahldifferentials an den Klemmen des in der neuen angestrebten Betriebsart zu schließenden Differentials kleiner ist als ein erster vorgegebener voraussichtlicher Drehzahlschwellwert (S1CDWa, S1CDWb).
Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidung über ein Wechseln der Betriebsart umgekehrt wird, wenn die Variation des voraussichtlichen Drehzahldifferentials (gradCDWa, gradCDWb) an den Klemmen des zu schließenden Kopplers, um diese Betriebsart wieder einzuführen, kleiner als ein zweiter vorgegebener Variationsschwellwert (SG2CD, SG2CDb) ist.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidung über ein Wechseln der Betriebsart umgekehrt wird, wenn das voraussichtliche Drehzahldifferential (CDWa, CDWb) an den Klemmen dieses Empfängers kleiner als ein zweiter vorgegebener voraussichtlicher Drehzahlschwellwert (S2CDWa, S2CDWb) ist.