EP4634551A1 - Motorbremsfunktion für ein stufenloses getriebe - Google Patents

Motorbremsfunktion für ein stufenloses getriebe

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EP4634551A1
EP4634551A1 EP23810012.7A EP23810012A EP4634551A1 EP 4634551 A1 EP4634551 A1 EP 4634551A1 EP 23810012 A EP23810012 A EP 23810012A EP 4634551 A1 EP4634551 A1 EP 4634551A1
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EP
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torque
limit function
transmission
gear ratio
drive train
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Pending
Application number
EP23810012.7A
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English (en)
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Simon Geiger
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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    • F16H61/0213—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal characterised by the method for generating shift signals
    • F16H2061/0234—Adapting the ratios to special vehicle conditions
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    • F16H2061/6604—Special control features generally applicable to continuously variable gearings
    • F16H2061/6611—Control to achieve a particular driver perception, e.g. for generating a shift shock sensation
    • F16H2061/6612—Control to achieve a particular driver perception, e.g. for generating a shift shock sensation for engine braking

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a computer program according to the preamble of claim 6.
  • Controls for automatic transmissions that implement engine braking are known from the state of the art. A corresponding control is disclosed, for example, in JP 6 11 46 645 A2. In order to achieve engine braking, the transmission is prevented from shifting up.
  • the control is subject to a torque limitation. This is intended to protect the drive train from overload.
  • the maximum engine torque and the torque load capacity of the downstream drive train are taken into account when limiting the torque.
  • the invention is based on the object of improving the braking effect of a drive train with a continuously variable transmission. This object is achieved by a method according to claim 1 and a computer program according to claim 6. Preferred developments are contained in the subclaims.
  • a continuously variable transmission also known as a CVT, is a transmission whose ratio between the input and output shafts can be continuously adjusted.
  • CVT continuously variable transmission
  • it can be a continuously variable power-split transmission that is used in a construction machine.
  • the drive train includes all torque-conducting components that are in a torque flow from the engine to the driven wheels of the vehicle.
  • the engine, one or more drive shafts and one or more axle differentials also belong to the drive train.
  • the drive train can be operated in traction mode or in overrun mode. In traction mode, the engine generates a drive torque that provides propulsion. In overrun mode, the drive train is subjected to a torque flow in the opposite direction. This torque flow has a braking effect and thus counteracts the vehicle's propulsion.
  • the gear ratio of the transmission is controlled so that a torque applied to a shaft of the drive train does not exceed a first limit function.
  • the gear ratio is controlled so that the torque applied to the shaft does not exceed a limit torque that assigns the first limit function to the corresponding gear ratio of the transmission.
  • the shaft can be any shaft of the drive train whose torque can be determined. It is preferably a shaft equipped with a torque sensor.
  • the first limit function assigns a limit torque to the shaft to each gear ratio. This is present when the entire drive train is loaded with the maximum possible torque during traction. When the maximum possible torque load is applied to the drive train during traction, the limit torque mentioned is therefore present at the shaft.
  • the gear ratio is controlled analogously using a second limit function.
  • the gear ratio is controlled in detail so that the torque applied to the shaft does not exceed a limit torque, which the second limit function assigns to the corresponding gear ratio.
  • the second limit function assigns a limit torque to each gear ratio of the transmission, which corresponds to a maximum possible torque load of a part of the drive train downstream of the engine in overrun mode.
  • This limit torque is applied to the shaft at a maximum torque load of the said part of the drive train in overrun mode.
  • the maximum braking effect that the part downstream of the engine can achieve is therefore utilized. of the drive train without damage. This makes it possible to exploit the maximum possible braking effect of the engine, taking into account the load capacity of the downstream part of the drive train.
  • the downstream part of the driveline refers to a part of the driveline that lies between the engine and the driven wheels of the vehicle.
  • This part of the driveline may include the transmission, one or more drive shafts and/or one or more axle differentials.
  • the first limit function and the second limit function are different for at least one gear ratio of the transmission.
  • the limit torque that the first limit function assigns to at least one gear ratio of the transmission differs from the limit torque that the second limit function assigns to the same gear ratio.
  • the differences between the first limit function and the second limit function correspond to different load capacities of the drive train in traction and overrun mode.
  • the development makes it possible to take these differences into account when regulating the gear ratio.
  • the second limit function is greater than the first limit function for at least one gear ratio of the transmission.
  • a limit torque that the second limit function assigns to at least one gear ratio of the transmission is greater than the limit torque that the first limit function assigns to the same gear ratio.
  • the engine is adapted so that it can apply an increased braking torque.
  • This can be achieved, for example, by means of a variable valve control.
  • the movements of the pistons can then be made more difficult by closed valves. Accordingly, the development provides that a torque with which the engine can downstream part of the drive train is greater in magnitude for at least one speed in overrun mode than in traction mode.
  • a brake of the vehicle is automatically activated in a further preferred development. This supports the engine braking according to the invention.
  • a computer program according to the invention implements the method according to the invention or a preferred development.
  • the computer program is therefore designed to carry out the method according to the invention or a preferred development of the method.
  • the computer program includes instructions for carrying out the method according to the invention or a preferred development.
  • the computer program causes a transmission control unit to carry out the method according to the invention or a preferred development when the computer program is executed by the transmission control unit.
  • the computer program can be contained in the transmission control unit, stored on a storage medium or encoded in one or more transferable or transmitted signals.
  • the computer program can be present as a computer program product, that is, as a tradable unit or a unit that serves the purpose of transferring ownership of the computer program.
  • the computer program can be present not only as software, but also in the form of hardware-based circuit logic.
  • FIG. 1 A preferred embodiment of the invention is shown in Fig. 1. In detail:
  • Fig. 1 two limit functions.
  • a first limit function 101 and a second limit function 103 are shown.
  • the two limit functions 101, 103 assign a maximum output torque 107 to each gear ratio or reciprocal gear ratio 105 of a continuously variable transmission.
  • the first limit function 101 corresponds to the maximum torque load capacity of the entire drive train in traction operation.
  • the drive train also includes an engine. This limits the maximum load capacity of the drive train at higher reciprocal ratios 105.
  • the second limit function 103 corresponds to the maximum torque load capacity of a part of the drive train downstream of the engine in overrun mode. A limitation by the engine is therefore not included in the second limit function 103. Therefore, the second limit function 103 allows larger torque loads for larger reciprocal ratios.
  • A indicates an operating state in overrun mode.
  • the output torque 107 present in state A exceeds the permissible limit torque according to the first limit function 101 for the corresponding reciprocal ratio 105. If the first limit function were used to control the ratio in overrun mode, the reciprocal ratio 105 would have to be increased accordingly. However, this would result in a reduced braking effect.
  • the second limit function 103 is used instead. This allows a higher output torque 107 for the reciprocal ratio 105 of operating state A. This increases the braking torque that can be achieved.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Übersetzung (105) eines in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs enthaltenen stufenlosen Getriebes; wobei die Übersetzung (105) im Zugbetrieb so geregelt wird, dass ein an einer Welle des Antriebsstrangs anliegendes Drehmoment betragsmäßig eine erste Grenzfunktion (101) nicht überschreitet, die jeder Übersetzung (105) des Getriebes ein Grenzmoment (107) zuordnet, das bei einer maximalen Drehmomentbelastung des Antriebsstrangs im Zugbetrieb an der Welle anliegt; wobei die Übersetzung (105) im Schubbetrieb so geregelt wird, dass ein an der Welle anliegendes Drehmoment betragsmäßig eine zweiten Grenzfunktion (103) nicht überschreitet. Die zweite Grenzfunktion (103) ordnet jeder Übersetzung des Getriebes ein Grenzmoment (107) zu, das bei einer maximalen Drehmomentbelastung eines einem Motor des Antriebsstrangs nachgelagerten Teil des Antriebsstrangs im Schubbetrieb an der Welle anliegt.

Description

Motorbremsfunktion für ein stufenloses Getriebe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Computerprogramm nach dem Oberbegriff von Anspruch 6.
Aus dem Stand der Technik sind Regelungen für Automatikgetriebe bekannt, mit denen eine Motorbremse realisiert wird. Eine entsprechende Regelung offenbart beispielsweise JP 6 11 46 645 A2. Um eine Motorbremswirkung zu erzielen, wird dabei ein Hochschalten des Getriebes unterbunden.
Die Regelung unterliegt einer Drehmomentlimitierung. Dadurch soll der Antriebsstrang vor Überlastung geschützt werden. Für die Limitierung des Drehmoments werden das maximale Motormoment und die Drehmomentbelastbarkeit des nachgelagerten Antriebsstrangs berücksichtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bremswirkung eines Antriebsstrangs mit stufenlosem Getriebe zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Computerprogramm nach Anspruch 6. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Das Verfahren dient zur Regelung der Übersetzung eines in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs enthaltenen stufenlosen Getriebes. Ein stufenloses Getriebe, auch als CVT bezeichnet, ist ein Getriebe, dessen Übersetzung zwischen Ein- und Ausgangswelle sich stufenlos verstellen lässt. Beispielsweise kann es sich um ein stufenloses leistungsverzweigtes Getriebe handeln, das in einer Baumaschine eingesetzt wird.
Der Antriebsstrang umfasst neben dem Getriebe sämtliche drehmomentleitenden Komponenten, die sich in einem von dem Motor zu den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs verlaufenden Drehmomentfluss befinden. So gehören auch der Motor, ein oder mehrere Antriebswellen und ein oder mehrere Achsdifferentiale zu dem Antriebsstrang. Der Antriebsstrang kann im Zugbetrieb oder im Schubbetrieb gefahren werden. Im Zugbetrieb erzeugt der Motor ein Antriebsmoment, das für Vortrieb sorgt. Im Schubbetrieb wird der Antriebsstrang in umgekehrter Richtung mit einem Drehmomentfluss beaufschlagt. Dieser Drehmomentfluss wirkt bremsend und damit dem Vortrieb des Fahrzeugs entgegen.
Im Zugbetrieb wird die Übersetzung des Getriebes so geregelt, dass ein Drehmoment, welches an einer Welle des Antriebsstrangs anliegt, betragsmäßig eine erste Grenzfunktion nicht überschreitet. Im Einzelnen wird die Übersetzung so geregelt, dass das an der Welle anliegende Drehmoment ein Grenzmoment, welches die erste Grenzfunktion der entsprechenden Übersetzung des Getriebes zuordnet, nicht überschreitet. Bei der Welle kann es sich um eine beliebige Welle des Antriebsstrangs handeln, deren Drehmoment sich bestimmen lässt. Vorzugsweise handelt es sich um eine mit einem Drehmomentsensor versehene Welle.
Die erste Grenzfunktion ordnet jeder Übersetzung des Getriebes ein an der Welle anliegendes Grenzmoment zu. Dieses liegt dann an, wenn der gesamte Antriebsstrang im Zugbetrieb mit einem maximal möglichen Drehmoment belastet wird. Bei der maximal möglichen Drehmomentbelastung des Antriebsstrangs im Zugbetrieb liegt also das genannte Grenzmoment an der Welle an.
Im Schubbetrieb wird die Übersetzung des Getriebes mittels einer zweiten Grenzfunktion analog geregelt. Die Übersetzung wird im Einzelnen so geregelt, dass das an der Welle anliegende Drehmoment betragsmäßig ein Grenzmoment, welches die zweite Grenzfunktion der entsprechenden Übersetzung des Getriebes zuordnet, nicht überschreitet.
Die zweite Grenzfunktion ordnet erfindungsgemäß jeder Übersetzung des Getriebes ein Grenzmoment zu, das einer maximal möglichen Drehmomentbelastung eines dem Motor nachgelagerten Teil des Antriebsstrangs im Schubbetrieb entspricht. Dieses Grenzmoment liegt bei einer maximalen Drehmomentbelastung des genannten Teils des Antriebsstrangs im Schubbetrieb an der Welle an. Erfindungsgemäß wird also die maximale Bremswirkung ausgenutzt, die der dem Motor nachgelagerte Teil des Antriebsstrangs beschädigungsfrei verkraften kann. Dies ermöglicht es, die maximal mögliche Bremswirkung des Motors unter Berücksichtigung der Belastbarkeit des nachgelagerten Teils des Antriebsstrangs auszuschöpfen.
Der nachgelagerte Teil des Antriebsstrangs bezeichnet einen zwischen dem Motor und den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs liegenden Teil des Antriebsstrangs. Zu diesem Teil des Antriebsstrangs können das Getriebe, ein oder mehrere Antriebswellen und/oder ein oder mehrere Achsdifferentiale gehören.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind die erste Grenzfunktion und die zweite Grenzfunktion für mindestens eine Übersetzung des Getriebes unterschiedlich. Im Einzelnen unterscheidet sich das Grenzmoment, welches die erste Grenzfunktion mindestens einer Übersetzung des Getriebes zuordnet, von dem Grenzmoment, welches die zweite Grenzfunktion derselben Übersetzung zuordnet.
Die weiterbildungsgemäßen Unterschiede zwischen der ersten Grenzfunktion und der zweiten Grenzfunktion entsprechen einer unterschiedlichen Belastbarkeit des Antriebsstrangs im Zug- und Schubbetrieb. Durch die Weiterbildung ist es möglich, diese Unterschiede bei der Regelung der Übersetzung zu berücksichtigen.
In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung ist die zweite Grenzfunktion für mindestens eine Übersetzung des Getriebes größer als die erste Grenzfunktion. Im Einzelnen ist ein Grenzmoment, das die zweite Grenzfunktion mindestens einer Übersetzung des Getriebes zuordnet, größer als das Grenzmoment, welches die erste Grenzfunktion derselben Übersetzung zuordnet. Dies bedeutet, dass weiterbildungsgemäß im Schubbetrieb ein größeres Drehmoment übertragen werden kann als im Zugbetrieb.
In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung ist der Motor so angepasst, dass er ein erhöhtes Bremsmoment aufbringen kann. Dies lässt sich beispielsweise mittels einer variablen Ventilsteuerung realisieren. Im Schubbetrieb können die Bewegungen der Kolben dann gezielt durch geschlossene Ventile erschwert werden . Entsprechend sieht die Weiterbildung vor, dass ein Drehmoment, mit dem der Motor den nachgelagerten Teil des Antriebsstrangs beaufschlagt, für mindestens eine Drehzahl im Schubbetrieb betragsmäßig größer ist als im Zugbetrieb.
Stellt sich heraus, dass im Schubbetrieb das an der Welle anliegende Drehmoment betragsmäßig die zweite Grenzfunktion beziehungsweise ein Grenzmoment, welches die zweite Grenzfunktion der jeweiligen Übersetzung des Getriebes zuordnet, überschreitet, wird in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung eine Bremse des Fahrzeugs automatisch betätigt. Dadurch wird die erfindungsgemäße Motorbremsung unterstützt.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm implementiert das erfindungsgemäße Verfahren oder eine bevorzugte Weiterbildung. Das Computerprogramm ist also zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Computerprogramm Anweisungen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung umfasst. Das Computerprogramm veranlasst ein Getriebesteuergerät zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung, wenn das Computerprogramm von dem Getriebesteuergerät ausgeführt wird.
Das Computerprogramm kann in dem Getriebesteuergerät enthalten, auf einem Speichermedium gespeichert oder in einem oder mehreren übertragungsfähigen oder übertragenen Signalen codiert sein. Insbesondere kann das Computerprogramm als ein Computerprogrammprodukt vorliegen, das heißt, als eine handelbare Einheit beziehungsweise eine Einheit, die dem Zweck dient, den Besitz an dem Computerprogramm zu übertragen. Das Computerprogramm kann nicht nur als Software vorliegen, sondern auch in Gestalt hardwarebasierter Schaltungslogik.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:
Fig. 1 zwei Grenzfunktionen. In Fig. 1 sind eine erste Grenzfunktion 101 und eine zweite Grenzfunktion 103 eingezeichnet. Die beiden Grenzfunktionen 101 , 103 ordnen jeder Übersetzung beziehungsweise Reziprokübersetzung 105 eines stufenloses Getriebes jeweils ein maximales Abtriebsmoment 107 zu.
Die erste Grenzfunktion 101 entspricht der maximalen Drehmomentbelastbarkeit des gesamten Antriebsstrangs im Zugbetrieb. Zu dem Antriebsstrang gehört auch ein Motor. Dieser limitiert die maximale Belastbarkeit des Antriebsstrangs bei höheren Reziprokübersetzungen 105.
Die zweite Grenzfunktion 103 entspricht der maximalen Drehmomentbelastbarkeit eines dem Motor nachgelagerten Teil des Antriebsstrangs im Schubbetrieb. Eine Limitierung durch den Motor ist entsprechend in der zweiten Grenzfunktion 103 nicht enthalten. Daher erlaubt die zweite Grenzfunktion 103 bei größeren Reziprokübersetzungen größere Drehmomentbelastungen.
Mit A ist ein Betriebszustand im Schubbetrieb gekennzeichnet. Das im Zustand A anliegende Abtriebsmoment 107 übersteigt das entsprechend der ersten Grenzfunktion 101 bei der entsprechenden Reziprokübersetzung 105 zulässige Grenzmoment. Würde die erste Grenzfunktion zur Regelung der Übersetzung im Schubbetrieb verwendet werden, müsste entsprechend die Reziprokübersetzung 105 erhöht werden. Dies hätte aber eine reduzierte Bremswirkung zur Folge.
Um die maximale Belastbarkeit des Antriebsstrangs auszuschöpfen, wird stattdessen die zweite Grenzfunktion 103 verwendet. Diese lässt bei der Reziprokübersetzung 105 des Betriebszustands A ein höheres Abtriebsmoment 107 zu. Dadurch erhöht sich das zu erzielende Bremsmoment. Bezugszeichen Grenzfunktion Grenzfunktion Reziprokübersetzung Abtriebsm om ent

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Regelung der Übersetzung (105) eines in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs enthaltenen stufenlosen Getriebes; wobei die Übersetzung (105) im Zugbetrieb so geregelt wird, dass ein an einer Welle des Antriebsstrangs anliegendes Drehmoment betragsmäßig eine erste Grenzfunktion (101 ) nicht überschreitet, die jeder Übersetzung (105) des Getriebes ein Grenzmoment (107) zuordnet, das bei einer maximalen Drehmomentbelastung des Antriebsstrangs im Zugbetrieb an der Welle anliegt; und wobei die Übersetzung (105) im Schubbetrieb so geregelt wird, dass ein an der Welle anliegendes Drehmoment betragsmäßig eine zweiten Grenzfunktion (103) nicht überschreitet; dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Grenzfunktion (103) jeder Übersetzung des Getriebes ein Grenzmoment (107) zuordnet, das bei einer maximalen Drehmomentbelastung eines einem Motor des Antriebsstrangs nachgelagerten Teil des Antriebsstrangs im Schubbetrieb an der Welle anliegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Grenzfunktion (101 ) und die zweite Grenzfunktion (103) für mindestens eine Übersetzung (105) des Getriebes unterschiedlich sind.
3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Grenzfunktion (103) für mindestens eine Übersetzung des Getriebes größer ist als die erste Grenzunktion (101 ).
4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehmoment, mit dem der Motor den nachgelagerten Teil des Antriebsstrangs beaufschlagt, für mindestens eine Drehzahl im Schubbetrieb betragsmäßig größer ist als im Zugbetrieb.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremse des Fahrzeugs automatisch betätigt wird, wenn im Schubbetrieb das an der Welle anliegende Drehmoment (107) betragsmäßig die zweite Grenzfunktion (103) überschreitet.
6. Computerprogramm; gekennzeichnet durch
Anweisungen, die ein Getriebesteuergerät eines Fahrzeugs veranlassen, die Übersetzung (105) eines in einem Antriebsstrang des Fahrzeugs enthaltenen stufenlosen Getriebes gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu regeln.
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