WO2005090833A1 - Verfahren zum betrieb eines antriebsstrangs für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2005090833A1
WO2005090833A1 PCT/EP2005/002839 EP2005002839W WO2005090833A1 WO 2005090833 A1 WO2005090833 A1 WO 2005090833A1 EP 2005002839 W EP2005002839 W EP 2005002839W WO 2005090833 A1 WO2005090833 A1 WO 2005090833A1
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gear
transmission
parameter
change
driving range
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PCT/EP2005/002839
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Wolfgang Elser
Gerald Freitag
Steffen Henzler
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Daimlerchrysler Ag
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    • F16H59/68—Inputs being a function of gearing status
    • F16H59/72—Inputs being a function of gearing status dependent on oil characteristics, e.g. temperature, viscosity

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a drive train for a motor vehicle with a transmission with a stepless driving range and a constant transmission gear according to the preamble of claim 1.
  • a transmission is known from the document EP 0 003 408 B2, in which two different power paths are possible between an input shaft and an output shaft, namely on the one hand via a stepless wrap-around variant and on the other hand via a clutch which also co-connects the input side of the wrap-around variator connects a gear stage that drives the output shaft. Further switching elements enable driving in different driving areas using the continuously variable adjustment of the belt variator.
  • the use of the direct gear is intended to increase the range of possible gear ratios and to increase the efficiency of the gear, since in the direct gear there is no loss of performance due to the use of the belt variator.
  • a transmission is known from the document EP 0 004 487 AI, in which the frictional connection either runs via a stepless belt variator or via a belt drive stage constant translation, which is arranged parallel to the variator and whose translation corresponds to either the shortest or the longest translation of the variator.
  • This enables an optional power transmission between the constant and the variable branch.
  • the optional operation can reduce the total operating time of the variator, which enables reduced dimensions and reduced production costs for the variator.
  • the average efficiency of the transmission is to be improved.
  • a transmission is known from the publication WO 91/05183, which has a stepless power path with a variator and a power path with a direct connection between the gear input and the gear output.
  • the document EP 857 267 shows a further gearbox in which, in addition to a direct drive connection of the drive shaft to the output shaft, a stepless driving range is made possible with the interposition of a Graham variator.
  • a gearbox in accordance with JP 62 255 654 A has a continuously variable gearbox with a toroidal variator for a front-transverse drive, which has a variable driving range and a second driving range with constant gear ratio.
  • a continuously variable transmission is known from the publication DE 199 11 297 AI, in which the drive torque is transmitted via conical friction wheels. There is also a constant gear ratio. According to the teaching of this document, switching takes place between the two possible power flows without any significant speed difference, the contact pressure of the two friction wheels being largely reduced with respect to one another.
  • a further toroidal transmission is known from the document EP 0 942 199 B1, which has a variable driving range and a second driving range with constant transmission ratio.
  • the present invention is based on the object of proposing a method which is used in a transmission with at least one stepless driving range and at least one constant gear and in which a selection between the stepless driving range and the constant gear can be made for defined states.
  • the transmission has at least one stepless driving range. In this driving range, the power flow between see transmission input shaft and transmission output shaft, a variator, in particular a wrap-around variator or a toroid variator, interposed, so that the translation can be changed continuously. Furthermore, the transmission has at least one constant gear.
  • the gear can be a direct gear with ratio 1, a non-rotatable drive connection without the interposition of gear stages or one or more successive gear stages. In the constant transmission gear, the drive power is transferred from the transmission input shaft to the transmission output shaft bypassing the variator, ie without any significant transmission of force through it.
  • a control device for controlling the transmission which is supplied with at least one parameter.
  • the parameter correlates with an operating variable of the drive train, an environmental parameter and / or a state variable of a power control element.
  • the operating quantity of the drive train is any operating variable, such as, for example, a power, an active power or a power loss, a pending load or a pending torque, a speed, a change in speed, an engagement or disengagement state of a clutch or a brake, one Position of a gear element, in particular a switching element, a filling state of a clutch or brake, a temperature of a lubricant, a lubricating state such as an oil level, an operating temperature of the drive train or the transmission, an operating variable of the drive unit such as the position of a throttle valve, an injection parameter, a given Engine torque, a boost pressure, a state of a combustion medium such as temperature or composition or an operating parameter of a catalytic converter.
  • the environmental parameter is any parameter from the environment of the motor
  • the status variable of a power control element is preferably a generalized coordinate of the position of the power control element or a single or multiple time derivative thereof.
  • the present invention is based on the knowledge that a selection of the constant transmission gear should not be made arbitrarily, but rather should be made in accordance with one or more of the aforementioned parameters. If the parameters are fed to the control device, a decision can be made individually adapted to the respective situation as to whether a change from a continuously variable driving range to a constant gear is to be made.
  • control device In order for the control device to automatically change from a continuously variable driving range to a constant gear, two criteria must be met: on the one hand, one or more parameters must have a certain constellation, so that the automatic change is parameter-controlled. In addition, the gear ratio is monitored to determine whether it is in the continuously variable driving range between a lower threshold value and an upper threshold value. The automated change is only carried out if this is the case.
  • a (reverse) change from the constant gear to a stepless driving range in accordance with the control device there is a (reverse) change from the constant gear to a stepless driving range in accordance with the control device.
  • Such a (return) change takes place in accordance with the criteria which are comparable to those which are relevant for a change from the continuously variable driving range to the constant transmission gear.
  • the variability for controlling a suitable state of the transmission is increased.
  • the same parameters can be used in particular for a (return) change to the continuously variable driving range, so that no additional measurements or signal lines are necessary.
  • the same control or test routine can preferably be used for the change to the constant gear stage and the (return) change to the continuously variable driving range.
  • the transmission has two stepless driving ranges and two constant transmission gears.
  • the automatic change to a constant gear or to a stepless driving range can be made even more diverse.
  • the control device automatically changes one or both of the stepless ones Driving ranges is carried out to a first constant gear when there is a translation in the stepless driving range with certain parameter constellations, which is within a first transmission translation range, while, in particular with other parameters, a second constant for the presence of the translation of a stepless driving range into a second transmission range Gear is selected. This enables a better and more flexible adaptation to the conditions.
  • a first constant gear is designed as a synchronous gear, the translation of which roughly corresponds to the translation during the transition from the first driving range to the second driving range.
  • the synchronous gear is designed to be multifunctional, since on the one hand it can support the transition from the first to the second driving range and on the other hand it can be used as a permanent gear gear during certain drive phases, depending on the parameters and the translation.
  • This configuration is particularly advantageous if shift elements are used for the synchronous gear, which are anyway necessary for realizing the driving ranges. In the simplest case, the shift elements responsible for both driving ranges are engaged for the synchronous gear.
  • a constant gear is designed as a direct gear.
  • the method according to the invention can thus be extended to the use of a direct gear, which is advantageous, for example, with regard to the power losses, the gear ratio, the load on the variator and / or the noise emission of the transmission.
  • the size of a lower threshold value, an upper threshold value and / or the gear ratio range is dependent on the at least one parameter. This enables an improved adaptation of the automated change to individual conditions.
  • the size of the lower threshold value, the upper threshold value, the gear ratio range and / or the dependence on the at least one parameter is preferably dependent on the load or power.
  • the load dependency takes into account in particular a road gradient, a vehicle weight or a loading condition, a driving resistance.
  • the power dependency relates in particular to the position or the time profile of the position of the power control element or actual performance data of the drive unit.
  • the size of the lower threshold value, the upper threshold value, the gear ratio range and / or the dependence on the at least one parameter is dependent on a temperature of a gear oil.
  • a temperature of a gear oil is based on the knowledge that, for example, the power loss in the transmission increases in the continuously variable driving range, which leads to an increase in the oil temperature. If a critical oil temperature is exceeded, then according to the invention, a constant gear, in particular the synchronous gear or the direct gear, can be engaged, as a result of which the losses in the gear can be reduced with comparable drive states. In this way, overheating of the oil can be prevented in a simple manner, which can lead to a reduction in the lubricating performance and thus to an impairment of the function of the transmission. Possibly.
  • the constant transmission gear can be selected to a greater extent, so that the aforementioned part is no longer or less stressed.
  • the remaining service life can be determined or approximated by measuring or estimating the mechanical loads on the transmission or the part, a numerical recording of the actuation frequencies or the like.
  • the size of the lower threshold value, the upper threshold value, the gear ratio range and / or the dependency on the at least one parameter can also depend on a determined driver type. An adjustment is thus made to whether the motor vehicle is being driven by a driver who is recognized as sporty or a driver who is more comfort-oriented. To determine a driver type, all methods known per se for automated driver type recognition in transmissions, in particular automatic transmissions, come into consideration.
  • the contact pressure is reduced in a hydraulic contact device of the variator.
  • the drag torque of the variator can be reduced to a minimum the, whereby the efficiency can be (further) increased.
  • the axial bearing on the intermediate roller results in a minimum contact pressure for the variator depending on the speed. If this minimum contact pressure is above the sum of a basic mechanical contact pressure, for example as a result of a plate spring, and a centrifugal oil force of a pressing device, a regulated or controlled pressure is additionally provided. The value of this pressure can either be constant across all operating states by means of an automatic device or variably by means of a controller.
  • the control device controls the change to a constant gear and the change back to a continuously variable driving range with a hysteresis.
  • pendulum circuits can be reliably prevented in a simple manner.
  • pendulum shifts can be avoided in a particularly simple manner if, after a change from a stepless driving range to a constant transmission gear, there is a return from the constant transmission gear to the stepless driving range is only carried out after a waiting period. Likewise, a path covered by the vehicle to avoid pendulum shifts can be taken into account.
  • a change from a stepless driving range to a constant gear or a change from a constant gear to a stepless driving range is only carried out if the dependency of the at least one parameter is fulfilled for a period of time and the gear ratio in the stepless Travel range exceeds a lower threshold, falls below an upper threshold or is within a gear ratio range.
  • the signal of the parameter and / or the gear transmission supplied to the control device can be subjected to filtering or an average value can be formed over several parameter values or translation values.
  • Characteristic curves are preferably specified for a change or a change back. Such characteristic curves can be stored in a control device in a particularly simple manner and, in accordance with the design of the characteristic curve, can also be adapted particularly well to the circumstances.
  • the characteristic curves can be parameter-dependent. It is possible that several characteristics are specified depending on the parameter. Alternatively or additionally, the characteristic curves themselves can be a function of at least one parameter.
  • the gear ratio of the variator is slowly and automatically changed in the direction. This allows the drag torque on the variator to be reduced.
  • the consequence of this is that the required minimum contact pressure on the variator drops and at the same time the speed-dependent losses at the variator output and in any subsequent switched gear stages (superposition planetary gear set) can be reduced.
  • the minimum drag torque is preferably not achieved in the maximum underdrive, but in the case of slightly longer gear ratios.
  • the overpressure in the clutches and brakes is dependent on operating and / or environmental conditions.
  • the aforementioned dependency takes into account changes in the closing conditions of the clutches and brakes, which depend on operating and / or environmental conditions. Examples of this are different filling conditions of the actuating devices of the clutches and brakes, in particular caused by temperature fluctuations which change the viscosity of a hydraulic medium, or changes in the friction conditions of the clutches and brakes, in particular a dependence of a coefficient of friction on the operating and / or ambient conditions.
  • a parameter describing the functionality of parts of the motor vehicle or the drive train is used as a parameter.
  • the parameter can relate to any part of the motor vehicle, the drive train or the transmission. If the parameter correlates, for example, with the functionality of the variator, in the event that it is detected that the functionality of the variator is impaired, the motor vehicle can be operated more or completely via the constant gear stage. If the function of a switching element or a transmission element for one gear stage is affected, then the other gear stage and the constant transmission gears are preferably controlled. Likewise, in the event of a failure of a transmission element connected to the power flow via a constant transmission gear, the other constant transmission gear and / or the continuously variable driving ranges can be used completely. In this way, the functionality of the motor vehicle can be ensured even if a part fails. If necessary, restricted driving, for example to the nearest workshop, can be made possible.
  • drive states are recognized in which there is an increased demand for torque.
  • This is preferably a start-up situation and immediate power requests from the power control signal, for example for accelerations in connection with overtaking maneuvers.
  • a torque or power transmission takes place with power distribution, with part of the power or drive torque being carried out via the variator and the rest being carried out via a parallel power branch.
  • a clutch is interposed, which is operated slipping, in particular for regulating the drive torque to be transmitted and for adjusting the
  • the maximum transmissible torque is not limited by the conditions on the variator, but in addition to the power potential transmitted by the variator, drive torque and power can be transmitted in the parallel power branch. This makes it possible, in particular, to provide a small and compact variator for high output torques of the transmission, since when dimensioning the variator, short-term torque peaks, which can be transmitted by the parallel power branch, do not have to be taken into account.
  • Fig. 1 shows a wheel plan of a toroidal transmission for a motor vehicle in longitudinal section
  • FIG. 2 is a schematic diagram with a control device for performing the method according to the invention
  • FIG. 3 shows an exemplary characteristic diagram for achieving a minimum power loss with a representation of the ranges for a preferred selection of a direct gear as a function of the parameters load and stationary vehicle speed and
  • FIG. 4 shows a further exemplary characteristic diagram for achieving minimal consumption with a representation of the areas for a preferred selection of a direct gear as a function of the parameters load and stationary vehicle speed.
  • a stepless toroidal gear 12 is arranged, which has a planetary gear summation 13 and a planetary gear reversal gear 22.
  • a central intermediate shaft 14 is provided, which is connected to the one central drive pulley 15 of the variator 67, which is designed according to the two-chamber principle, and to a two-walled planet carrier 16, which forms a first transmission element of the sum transmission 13.
  • the planet carrier 16 is additionally connected to the other central drive pulley 15a of the variator 67 so as to make the coaxial power passage possible.
  • a concentric intermediate shaft 17 is arranged, which connects the two central driven disks 18, 18a of the variator 67 with an inner central wheel 19 forming a second gear member of the summation gear 13 in a rotationally fixed manner.
  • the sum transmission 13 has a third transmission element in the form of an outer central wheel 20, an indirect or direct drive connection 27 between the third transmission element and the output shaft 11 being able to be established by a first switching element in the form of a clutch Kl for a lower driving range at lower driving speeds.
  • the sum transmission 13 has a fourth transmission element in the form of an inner central wheel 21, an indirect drive connection 39 between the fourth transmission element and the output shaft 11 being able to be established by means of a second switching element in the form of a clutch K2 in an upper driving range at higher driving speeds.
  • the clutch K3 for the direct gear is on the one hand directly connected to the central intermediate shaft 14 and on the other hand directly connected to the output shaft 11 via a radial drive web 27a.
  • the drive connection 27 is coupled to the output shaft via the reversing gear 22.
  • the clutch Kl is rotatably connected to the one (here central wheel 26a) of two outer central wheels 26 and 26a of the reversing gear 22.
  • the other central wheel (here central wheel 26) is connected to the output shaft 11 in a rotationally fixed manner.
  • the Central wheels 26, 26a lie axially on both sides of a radial support web 23a of the planet carrier 23, by means of which the latter is fixed non-rotatably relative to a non-rotating housing part 31 of the gear housing.
  • planets 30 are rotatably mounted, the two toothed rings of which mesh with one of the outer central gears 26, 26a, which have the same number of teeth and therefore necessarily ensure the ratio 1: 1 between input shaft 10 and output shaft 11.
  • the ring gears are connected to one another in a rotationally fixed manner, so that the planets 30 are designed as a stepped planet.
  • the planet carrier 16 has double planets 44 and a radial drive web 49 which is connected in a rotationally fixed manner to the central intermediate shaft 14.
  • the double planets 44 each consist of a main and secondary planet 45 and 46, which mesh with one another and are also referred to below as the first planet 60 and another planet.
  • the main planets 45 have a first ring gear 47 lying on the side of the drive web 49 facing away from the toroid gear 12 and a second ring gear 48 lying on the side of the drive web 49 facing the toroid gear 12.
  • the ring gears 47, 48 are connected to one another in a rotationally fixed manner, so that the main planet 45 is designed as a stepped planet.
  • the secondary planet 46 mesh with the outer central wheel 20.
  • the first ring gear 47 meshes with the inner central wheel 21 and the second ring gear 48 with the inner central wheel 19.
  • Ring gear 47 is formed by a first planet 60 and ring gear 48 by a second planet 61.
  • the planets 60, 61 are rotatably connected to one another to form a stepped planet 62.
  • first planet 60 meshes radially on the inside with the inner central wheel 21 and radially on the outside with the secondary planet 46.
  • second planet 61 meshes radially on the inside with the inner central wheel 19.
  • the second plane 64 is axially between the variator 67 and the second level 63.
  • central support level 65 which contains (at least partially) the planet carrier 16 and the drive web 49.
  • a front support level 66 is arranged between the variator 67 and the second level 64, while on the.
  • a rear support plane 67 is arranged on the side of the plane 63 facing away from the variator 99.
  • the first clutch K1 remains engaged.
  • the power flows via the direct path of the central intermediate shaft 14 to the summation gear 13 and is branched, part flowing via the first clutch K 1 to the output shaft 11 and the other part flowing back via the variator 67 to the intermediate shaft 14 or to the planet carrier of the summation transmission , Circulation power thus occurs in the gear arrangement, the power in at least one of the paths being higher than the gear input power.
  • the lower driving range mentioned and an upper driving range are designed such that the translation at the upper end of the lower driving range corresponds to the translation at the lower end of the upper driving range.
  • the clutch K1 is disengaged while the clutch K2 is engaged. Due to the aforementioned interpretation of the translations of the two driving ranges, the speed difference is in the synchronous point on the second clutch K2 is approximately 0, so that a jerk-free drive change without complex synchronization process and permanent slipping operation of the clutches from the first clutch K1 to the second clutch K2 is made possible. The same also applies to the change from the second driving range to the first driving range.
  • the transmission input power is generally divided into two parallel paths, so that the power component in both paths (variator 67 on the one hand and central intermediate shaft 14 on the other hand) is smaller than the transmission input power. In this case, no outstanding performance will occur.
  • Clutches Kl and K2 are closed in synchronized gear.
  • the variator 67 does not transmit any significant power in synchronous gear.
  • the synchronous gear there is a power split in which the input power flows to the output via two transmission paths, each of which contains one of the clutches K1, K2.
  • the first power path runs from the drive web 49 via the first planet 60, the inner central wheel 21, the clutch K2, the drive connection 39, an inner central wheel 25a to the planet 30.
  • FIG. 2 shows the interaction of a drive train 70, a control device 71, sensors 72-74 and a power actuator 75.
  • the drive train 70 has a drive unit, in particular an internal combustion engine, and a continuously variable transmission, in particular a toroidal transmission according to FIG. 1.
  • the control device 71 controls or regulates the drive train via a signal connection 76.
  • the control device 71 can be a single, integral control device for drive train management, which controls the drive unit and the transmission in the same way. Alternatively, separate or communicating control devices can be provided for the drive unit, for the transmission, and possibly other parts of the drive train 70.
  • Operating parameters of the drive train 70 can be supplied to the control device 71 as parameters in the sense of the present invention via a signal connection 77. Furthermore, the present transmission ratio of the transmission is transmitted to the control device 71 via the signal connection 77. Alternatively, the current transmission ratio can be known anyway in the context of regulating the translation via the control device 71.
  • the aforementioned operating variables of the drive train are any operating variables of the drive train, in particular speeds of transmission elements, switching states of switching elements such as clutches, synchronizing devices, brakes, temperatures of transmission elements, wear sizes of clutches, brakes, switching elements or transmission elements, temperatures of a lubricant or a hydraulic fluid and / or quantities that reflect the functionality of transmission elements.
  • the control device 71 is supplied with signals from the sensors 72, 73 via a signal connection 78.
  • the loading condition can be determined by recording an exposure quantity of the chassis.
  • a braking state can be detected by a sensor 72, 73 and fed to the control device.
  • the request of the power control element 75 is fed to the control device 71 via a signal connection 80. This is the driver's power requirement, which is specified in particular by an accelerator pedal. Via a signal connection 81, the control device 71 is connected to at least one sensor 74, which detects at least one environmental parameter such as, for example, an air pressure or an outside temperature.
  • a corrected output power of the drive unit can be determined by means of the aforementioned variables. Furthermore, the current gradient of a roadway or a future gradient of the roadway can be determined via a sensor 74 or a suitable driver assistance system.
  • the continuously variable transmission enables in particular four different drive states for driving forward, namely the first driving range, the second driving range, the synchronous gear and the direct gear.
  • the same transmission output speed can be achieved both with a continuously variable driving range and with the synchronous gear or the direct gear, so that at least two different drive states are possible in defined speed ranges for a given speed of the motor vehicle.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a map 80, which is stored in the control device 71.
  • Different operating ranges of the toroidal transmission are plotted in the characteristic diagram 80 as a function of parameters, here a slope p above the stationary speed v.
  • the speed range shown correlates with an upper speed range of the motor vehicle, for example a range from 20 to 100% of the maximum speed of the motor vehicle.
  • the hatched area 81 indicates parameter constellations of p and v, in which a direct gear is preferably to be controlled.
  • the second driving area is preferably actuated.
  • Other sub-areas are not shown, which correlate with a preferred control of the synchronous gear or the first driving range.
  • the areas 81 and 82 are separated by a threshold value curve 83. In the event that a parameter change takes place from an area 81 during the operation of the motor vehicle in such a way that the threshold value curve 83 is exceeded in the direction of the area 82, then a change from the direct gear to the takes place second driving range. The same is possible in the opposite direction.
  • the threshold value curve 83 is oriented substantially vertically for relatively small gradients p, i. H. for small gradients p the transition between areas 81 and 82 takes place for the same speed 84. This applies approximately until a "critical" gradient 85 is reached. For large gradients p there is a change or return between speed 86 and maximum speed 88 approximately the same slope 87. Between the boundary points specified by the points (84; 85) and (86; 87), the threshold value curve 83 runs in a curve and without a kink or jump. In a first approximation, the course in this area is approximately quarter-circular, in particular with a slight flattening. Straight line 89 represents the maximum achievable vehicle speed as a function of the gradient of the road.
  • Comparable areas 81, 82 can be determined and taken into account for a power requirement or a power requirement by a power control element 75, in particular for a level movement of the motor vehicle. If several possible parameters are taken into account, a multidimensional parameter field results in an essentially analogous manner. Such parameter fields can be mapped as mathematical functions. Alternatively, the continuous parameter space can be approximated and stored using discretized parameter maps.
  • 3 gives an exemplary map which is optimized with regard to the power loss that occurs.
  • 4 is a map for a different optimization target. given, especially when optimizing to minimize consumption:
  • the upper area, the transition area and the vertical area of the threshold value curve 83b essentially correspond to the threshold value curve 83 shown in FIG. 3, wherein a displacement or extension in the direction of at least one parameter is possible. 3, however, the control of a direct gear always takes place for low speeds above the speed 84, according to FIG. 4 the area 81b extends only for speeds above a limit speed 90 up to the speed axis, so that only above speeds 90 for small gradients the direct gear is selected.
  • the second driving range is preferably activated below the speed 90, a direct gear being selected when a limit predetermined by a further threshold value curve 91 is exceeded.
  • the threshold value curve 91 runs through the point (speed 90; 0) and rises linearly at a first approximation as the speed decreases at an angle of 30 ° to 45 °. With a smooth transition to the areas mentioned below, the threshold value curve 91 has a plateau between speeds 92 and 93 which corrects with an approximately constant slope 94. Following this, with further reduction of the speed and a smooth, rounded course, the threshold value curve 91 drops to a minimum 95 for the speed 84b.
  • the course of the threshold value curve 91 is particularly dependent on the primary characteristic map of the driving motor.
  • a suitable one of several possible drive states is selected by means of the control device 71.
  • the present invention is also based on deviating from the embodiment shown in FIG. 1, can be transferred, for example also to those in which there is an overlap of the driving ranges, which gives a further option and / or provides more than two constant gear speeds or differently designed constant gear speeds are.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstranges mit einem stufenlosen Toroidgetriebe, welches zwei stufenlose Fahrbereiche und zwei konstante Getriebegänge (Direktgang; Synchrongang) aufweist. Üblicherweise sind die vorgenannten Fahrbereiche und Getriebegänge konkreten Antriebssituationen wie Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges zugeordnet. Erfindungsgemäss wird ein Verfahren vorgeschlagen, gemäss welchem abhängig von Betriebsparametern - beispielsweise für Fahrzeuggeschwindigkeiten, eine Lastanforderung durch den Fahrer und/oder eine Steigung des Fahrweges - eine Auswahl zwischen einem Direktgang und einem Fahrbereich getroffen und das Getriebe geeignet angesteuert wird. Hierbei finden in einem Steuergerät Kennfelder (80) Einsatz. Stufenlose Getriebe für Kraftfahrzeuge.

Description

Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe mit einem stufenlosen Fahrbereich und einem konstanten Getriebe- gang gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der Druckschrift EP 0 003 408 B2 ist ein Getriebe bekannt, bei welchem zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle zwei unterschiedliche Leistungspfade möglich sind, nämlich zum einen über einen stufenlosen Umschlingungs- varia or sowie zum anderen über eine Kupplung, welche die Eingangsseite des Umschlingungsvariators mit einer Getriebestufe verbindet, welche die Ausgangswelle antreibt. Über weitere Schaltelemente ist ein Fahrbetrieb in unterschiedlichen Fahrbereichen unter Nutzung der stufenlosen Verstellung des Umschlingungsvariators möglich. Der Einsatz des Direktganges soll den Bereich möglicher Getriebeübersetzungen vergrößern sowie die Effizienz des Getriebes erhöhen, da in dem Direktgang Leistungsverluste durch Einsatz des Umschlingungsvariators nicht auftreten.
Aus der Druckschrift EP 0 004 487 AI ist ein Getriebe bekannt, bei welchem der Kraftschluss entweder über einen stufenlosen Umschlingungsvariator verläuft oder über eine Ge- triebestufe konstanter Übersetzung, welche parallel zu dem Variator angeordnet ist und deren Übersetzung entweder der kürzesten oder der längsten Übersetzung des Variators entspricht. Hierdurch ist eine wahlweise Kraftübertragung zwischen dem konstanten und dem variablen Zweig ermöglicht. Durch den wahlweisen Betrieb kann die Gesamtbetriebsdauer des Variators reduziert werden, wodurch verringerte Dimensionen und verringerte Produktionskosten für den Variator ermöglicht sind. Darüber hinaus soll der durchschnittliche Wirkungsgrad des Getriebes verbessert werden.
Aus der Druckschrift US 6,447,422 Bl ist ein Getriebe mit einem Umschlingungsvariator bekannt, welcher in zwei unterschiedlichen Fahrbereichen zwischen die Eingangswelle und die Ausgangswelle des Getriebes zwischengeschaltet ist. Zusätzlich verfügt das Getriebe über mehrere Gänge konstanter Übersetzung, welche innerhalb des Bereiches der in den Fahrstufen gebildeten variablen Übersetzungen liegen. Die Gänge konstanter Übersetzung sollen entsprechend dieser Druckschrift vorrangig für eine Beschleunigung des Fahrzeugs verwendet werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch reduziert werden soll. Eine weitere Druckschrift, welche ein Getriebe mit zwei stufenlosen Fahrbereichen sowie Gänge konstanter Übersetzung aufweist, ist die Druckschrift US 5,074,830.
Aus der Druckschrift WO 91/05183 ist ein Getriebe bekannt, welches über einen stufenlosen Leistungspfad mit einem Variator sowie einen Leistungspfad mit direkter Verbindung zwischen dem Getriebeeingang und dem Getriebeausgang verfügt .
Die Druckschrift EP 857 267 zeigt ein weiteres Getriebe, bei welchem neben einer direkten AntriebsVerbindung der Antriebswelle mit der Abtriebswelle ein stufenloser Fahrbereich unter Zwischenschaltung eines Graham-Variators ermöglicht ist. Ein Getriebe entsprechend der Druckschrift JP 62 255 654 A verfügt über ein stufenloses Getriebe mit einem Toroid- variator für einen Front-Quer-Antrieb, welches einen variablen Fahrbereich und einen zweiten Fahrbereich mit konstanter Übersetzung besitzt.
Aus der Druckschrift DE 199 11 297 AI ist ein stufenloses Getriebe bekannt, bei welchem das Antriebsmoment über kegelartige Reibräder übertragen wird. Zusätzlich ist ein konstant übersetzter Gang vorhanden. Entsprechend der Lehre dieser Druckschrift erfolgt ein Schalten zwischen den beiden möglichen Kraftflüssen ohne nennenswerten Drehzahlunterschied, wobei die Anpresskraft der beiden Reibräder gegeneinander weitgehend zurückgenommen wird.
Aus der Druckschrift EP 0 942 199 Bl ist ein weiteres Toroid- getriebe bekannt, welches einen variablen Fahrbereich und einen zweiten Fahrbereich konstanter Übersetzung aufweist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, welches bei einem Getriebe mit zumindest einem stufenlosen Fahrbereich und zumindest einem konstanten Getriebegang Einsatz findet und bei dem für definierte Zustände eine Auswahl zwischen dem stufenlosen Fahrbereich und dem konstanten Getriebegang getroffen werden kann.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß handelt es sich um ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe . Das Getriebe verfügt über zumindest einen stufenlosen Fahrbereich. In diesem Fahrbereich ist in den Kraftfluss zwi- sehen Getriebeeingangswelle und Getriebeausgangswelle ein Variator, insbesondere ein Umschlingungsvariator oder ein To- roidvariator, zwischengeschaltet, so dass die Übersetzung stufenlos veränderbar ist . Weiterhin verfügt das Getriebe ü- ber zumindest einen konstanten Getriebegang. Bei dem Getriebegang kann es sich um einen Direktgang mit der Übersetzung 1, eine drehfeste AntriebsVerbindung ohne Zwischenschaltung von Getriebestufen oder eine oder mehrere nacheinander liegende Getriebestufen handeln. In dem konstanten Getriebegang wird die Antriebsleistung unter Umgehung des Variators, d. h. ohne nennenswerte Kraftübertragung durch diesen, von der Getriebeeingangswelle zur Getriebeausgangswelle übertragen.
Erfindungsgemäß ist eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Getriebes vorgesehen, welcher mindestens ein Parameter zugeführt wird. Der Parameter korreliert mit einer Betriebsgröße des Antriebsstrangs, einem Umgebungsparameter und/oder einer Zustandsgrδße eines Leistungsstellorgans. Bei der Betriebsgröße des Antriebsstrangs handelt es sich um eine beliebige Betriebsgröße, wie beispielsweise eine Leistung, eine Wirkleistung oder eine Verlustleistung, eine anstehende Last oder ein anstehendes Moment, eine Drehzahl, eine Drehzahländerung, einen Ein- oder Ausrückzustand einer Kupplung oder einer Bremse, eine Position eines Getriebeelements, insbesondere Schaltelements, einen Füllzustand einer Kupplung oder Bremse, eine Temperatur eines Schmiermediums, einen Schmierzustand wie beispielsweise einen Ölpegel, eine Betriebstemperatur des Antriebsstrangs oder des Getriebes, eine Betriebsgröße des Antriebsaggregates wie beispielsweise die Stellung einer Drosselklappe, einen Einspritzparameter, ein abgegebenes Motormoment, einen Ladedruck, einen Zustand eines Verbrennungsmediums wie Temperatur oder Zusammensetzung oder einen Betriebsparameter eines Katalysators . Bei dem Umgebungsparameter handelt es sich um einen beliebigen Parameter aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise eine geodätische Höhe, eine Außentemperatur, einen Luftdruck, einen Fahrbahnparameter wie beispielsweise einen den Streckenverlauf hinsichtlich Hohenverlauf, Geradeaus- und Kurvenfahrt beschreibender Parameter.
Bei der Zustandsgröße eines Leistungsstellorgans wie beispielsweise eines Fahrpedals handelt es sich vorzugsweise um eine verallgemeinerte Koordinate der Stellung des Leistungsstellorgans oder einer einfachen oder mehrfachen zeitlichen Ableitung derselben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Auswahl des konstanten Getriebegangs nicht willkürlich erfolgen sollte, sondern vielmehr nach Maßgabe eines o- der mehrerer der vorgenannten Parameter erfolgen sollte. Wird der Steuereinrichtung der Parameter zugeführt, so kann individuell angepasst an die jeweilige Situation eine Entscheidung getroffen werden, ob von einem stufenlosen Fahrbereich zum konstanten Getriebegang gewechselt werden soll.
Damit die Steuereinrichtung einen automatischen Wechsel von einem stufenlosen Fahrbereich zu einem konstanten Getriebegang herbeiführt, müssen zwei Kriterien erfüllt sein: zum einen muss der eine Parameter oder müssen mehrere Parameter eine bestimmte Konstellation aufweisen, so dass der automatische Wechsel parametergesteuert erfolgt. Darüber hinaus erfolgt eine Überwachung der Getriebeübersetzung dahingehend, ob diese in dem stufenlosen Fahrbereich zwischen einem unteren Schwellwert und einem oberen Schwellwert liegt. Nur wenn dieses der Fall ist, wird der automatisierte Wechsel durchgeführt. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass selbst dann, wenn ein Parameter in einer geeigneten Konstellation vorgefunden wird, ein konstanter Getriebegang angewählt wird, welcher unpassend ist, beispielsweise zu stark von der aktuellen Übersetzung im stufenlosen Fahrbereich abweicht, so dass sich ungünstige Schaltverläufe oder ungünstige Antriebs- momentenverläufe während des Schaltens ergeben oder das Antriebsaggregat durch den Wechsel in einem ungünstigen Drehzahlbereich arbeitet . Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist ein besonders einfaches Verfahren ermöglicht, welches eine Anpassung des geeigneten Getriebezustands an Fahrzeug- und Umgebungsparameter ermöglicht.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung erfolgt ein (Rück-) Wechsel von dem konstanten Getriebegang zu einem stufenlosen Fahrbereich nach Maßgabe der Steuereinrichtung. Ein derartiger (Rück-) Wechsel erfolgt nach Maßgabe der Kriterien, welche vergleichbar sind mit denen, die für einen Wechsel von dem stufenlosen Fahrbereich zu dem konstanten Getriebegang einschlägig sind. Entsprechend dieser Ausgestaltung wird die Variabilität zur Ansteuerung eines geeigneten Zustands des Getriebes erhöht. Für einen (Rück-) Wechsel zu dem stufenlosen Fahrbereich können insbesondere dieselben Parameter verwendet werden, so dass keine zusätzlichen Messungen oder Signalleitungen nötig sind. Vorzugsweise kann für den Wechsel zur konstanten Getriebestufe und den (Rück-) Wechsel zum stufenlosen Fahrbereich dieselbe Steuerungs- oder Prüfroutine verwendet werden.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens verfügt das Getriebe über zwei stufenlose Fahrbereiche sowie zwei konstante Getriebegänge. Hierbei kann der automatische Wechsel zu einem konstanten Getriebegang oder zu einem stufenlosen Fahrbereich noch vielfältiger gestaltet werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass durch die Steuereinrichtung automatisch ein Wechsel von einem oder beiden stufenlosen Fahrbereichen zu einem ersten konstanten Getriebegang durchgeführt wird, wenn bei bestimmten Parameterkonstellationen eine Übersetzung in dem stufenlosen Fahrbereich vorliegt, welche innerhalb eines ersten Getriebeübersetzungsbereichs liegt, während, insbesondere bei anderen Parametern, für das Vorliegen der Übersetzung eines stufenlosen Fahrbereiches in einen zweiten Übersetzungsbereich ein zweiter konstanter Getriebegang angewählt wird. Hierdurch ist eine bessere und flexiblere Anpassung an die Bedingungen möglich.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein erster konstanter Getriebegang als Synchrongang ausgebildet, dessen Übersetzung ungefähr der Übersetzung beim Übergang von dem ersten Fahrbereich zum zweiten Fahrbereich entspricht . Hierbei ist insbesondere der Synchrongang multifunktional ausgebildet, da dieser einerseits den Übergang vom ersten zum zweiten Fahrbereich unterstützen kann und andererseits während bestimmter Antriebsphasen, in Abhängigkeit von den Parametern und der Übersetzung, als dauerhafter Getriebegang Einsatz finden kann. Besonders vorteilhaft ist diese Ausgestaltung, wenn für den Synchrongang Schaltelemente verwendet werden, welche ohnehin zur Realisierung der Fahrbereiche notwendig sind. Im einfachsten Fall werden für den Synchrongang die für beide Fahrbereiche zuständigen Schalt- elemente eingerückt .
Für ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren ist ein konstanter Getriebegang als Direktgang ausgebildet. Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit auf den Einsatz eines Direktgangs erstreckt werden, welcher beispielsweise vorteilhaft hinsichtlich der Leistungsverluste, des Übersetzungsverhältnisses, der Belastung des Variators und/oder der Geräuschemission des Getriebes ist. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Größe eines unteren Schwellwertes, eines oberen Schwellwertes und/oder des Getriebeübersetzungsbereichs von dem mindestens einen Parameter abhängig. Hierdurch ist eine verbesserte Adaption des automatisierten Wechsels an einzelne Bedingungen möglich. Vorzugsweise ist die Größe des unteren Schwellwertes, des o- beren Schwellwertes, des Getriebeübersetzungsbereichs und/oder die Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter last- oder leistungsabhängig. Die Lastabhängigkeit berücksichtigt hierbei insbesondere eine Fahrbahnsteigung, ein Fahrzeuggewicht oder einen Beladungszustand, einen Fahrwiderstand. Die Leistungsabhängigkeit betrifft insbesondere die Stellung oder den zeitlichen Verlauf der Stellung des Leis- tungsstellorgans oder tatsächliche Leistungsdaten des Antriebsaggregates .
Alternativ oder zusätzlich ist die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes, des Getriebeübersetzungs- bereichs und/oder die Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter von einer Temperatur eines Getriebeöls abhängig. Einer derartigen Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beispielsweise in den stufenlosen Fahrbereich die Verlustleistung im Getriebe steigt, was zu einer Erhöhung der Öltemperatur führt . Wird eine kritische Öltemperatur überschritten, so kann erfindungsgemäß ein konstanter Getriebegang, insbesondere der Synchrongang oder der Direktgang eingelegt werden, wodurch die Verluste im Getriebe bei vergleichbaren Antriebszuständen verringert werden können. Hierdurch kann auf einfach Weise einem Überhitzen des Öles vorgebeugt werden, was zu einer Verringerung der Schmierleistung und damit einer Beeinträchtigung der Funktion des Getriebes führen kann. Ggf. erfolgt nach erfolgreicher Absenkung der Temperatur ein Rückwechsel in einen stufenlosen Fahrbereich. Alternativ oder zusätzlich ist entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes, des Getriebeübersetzungsbereiches und/oder die Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter von einer ermittelten oder approximierten Restlebensdauer des Getriebes, von einer Betriebsdauer oder einer Betätigungshäufigkeit von Teilen des Toroid- getriebes abhängig. Beispielsweise kann für den Fall, dass erkannt wird, dass sich die Betriebsdauer eines Teiles, welches im Kraftfluss für den stufenlosen Fahrbereich liegt, einer abgeschätzten Lebensdauer annähert, verstärkt der konstante Getriebegang angewählt werden, so dass das vorgenannte Teil nicht weiter oder weniger beansprucht wird. Hierdurch kann die Gesamtlebensdauer des Antriebsstrangs vergrößert werden. Die Restlebensdauer kann ermittelt oder approximiert werden durch eine Messung oder Abschätzung der mechanischen Beaufschlagungen des Getriebes oder des Teiles, eine zahlenmäßige Erfassung der Betätigungshäufigkeiten oder ähnliches.
Alternativ oder zusätzlich kann weiterhin die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes, des Getriebeübersetzungsbereichs und/oder die Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter von einem ermittelten Fahrertypen abhängig sein. Somit erfolgt eine Anpassung daran, ob das Kraftfahrzeug von einem als sportlich erkannten oder einem als eher komfortorientierten Fahrer gefahren wird. Für eine Ermittlung eines Fahrertyps kommen sämtliche an sich bekannten Verfahren zur automatisierten Fahrertyperkennung in Getrieben, insbesondere Automatikgetrieben, in Betracht.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird nach einem Wechsel der Anpressdruck in einer hydraulischen Anpress- vorrichtung des Variators abgesenkt . Hierdurch können die Schleppmomente des Variators auf ein Minimum abgesenkt wer- den, wodurch der Wirkungsgrad (weiter) erhöht werden kann. Beispielsweise ergibt sich infolge des Axiallagers am Zwischenroller in Abhängigkeit der Drehzahl eine Mindest- anpressung für den Variator. Liegt diese Mindestanpressung oberhalb der Summe aus einer mechanischen Grundanpressung, beispielsweise infolge einer Tellerfeder, und einer Flieh- ölkraft einer Anpressvorrichtung, so wird zusätzlich ein geregelter bzw. gesteuerter Druck bereitgestellt. Der Wert dieses Druckes kann entweder über alle Betriebszustände konstant mittels einer selbsttätigen Vorrichtung oder variabel mittels einer Steuerung vorgegeben werden.
Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungs- gemäßen Verfahrens steuert die Steuereinrichtung den Wechsel zu einem konstanten Getriebegang und den Rückwechsel zu einem stufenlosen Fahrbereich mit einer Hysterese an. Dieses bedeutet, dass der Wechsel und der Rückwechsel bei unterschiedlichen Parametern und/oder unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen durchgeführt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Grenzen des Getriebeübersetzungsbereichs entsprechend angepasst sind oder aber die Bewertung der Parameter in der Steuereinrichtung. Beispielsweise liegt eine definierte Fahrzeuggeschwindigkeit, bei dessen Unterschreitung ein Direktgang wieder ausgelegt wird, um einen definierten Betrag niedriger als die zugehörige definierte Fahrzeuggeschwindigkeit, bei dessen Überschreitung der direkte Gang eingelegt wird. Hierdurch können auf einfache Weise zuverlässig Pendelschaltungen verhindert werden.
Auf besonders einfache Weise können nach einer weiteren Aus- gestaltungsform der Erfindung Pendelschaltungen vermieden werden, wenn nach einem Wechsel von einem stufenlosen Fahrbereich zu einem konstanten Getriebegang ein Rückwechsel von dem konstanten Getriebegang zu dem stufenlosen Fahrbereich erst nach einer Wartezeit durchgeführt wird. Gleichermaßen kann ein von dem Fahrzeug zurückgelegter Weg zur Vermeidung von Pendelschaltungen berücksichtigt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Wechsel von einem stufenlosen Fahrbereich zu einem konstanten Getriebegang oder ein Wechsel von einem konstanten Getriebegang zu einem stufenlosen Fahrbereich erst durchgeführt, wenn für eine Zeitdauer die Abhängigkeit des wenigstens einen Parameters erfüllt ist und die Getriebeübersetzung in dem stufenlosen Fahrbereich einen unteren Schwell- wert überschreitet, einen oberen Schwellwert unterschreitet oder innerhalb eines Getriebeübersetzungsbereichs liegt. Dieses hat zur Folge, dass kurzzeitige Änderungen des Parameters und/oder des Übersetzungsbereichs, welche einem langfristigen Zustand des Kraftfahrzeugs nicht entsprechen, keine Berücksichtigung finden. In entsprechender Ausgestaltung kann das der Steuereinrichtung zugeführte Signal des Parameters und/oder der Getriebeübersetzung einer Filterung unterworfen sein oder es kann ein Mittelwert über mehrere Parameterwerte oder Übersetzungswerte gebildet sein.
Vorzugsweise sind für einen Wechsel oder Rückwechsel Kennlinien vorgegeben. Derartige Kennlinien können auf besonders einfache Weise in einem Steuergerät abgelegt werden und gleichermaßen entsprechend der Gestaltung der Kennlinie besonders gut an die Gegebenheiten angepasst sein. Die Kennlinien können hierbei parameterabhängig sein. Hierbei ist es möglich, dass in Abhängigkeit des Parameters mehrere Kennlinien vorgegeben sind. Alternativ oder zusätzlich können die Kennlinien selbst eine Funktion mindestens eines Parameters sein.
Entsprechend einer Weiterbildung des Verfahrens wird ein Umgebungsparameter aus einem Fahrerassistenzsystem berücksich- tigt. Hierbei kann es sich um GPS-Daten handeln oder ein Navigationssystem. Auf diese Weise ist eine Vorhersage eines Wechsels oder eines Rückwechsels möglich, beispielsweise dann, wenn das Fahrerassistenzsystem einen einen Wechsel oder Rückwechsel indizierenden Straßenverlauf vorhersagt. Das Fahrerassistenzsystem stellt hierbei vorzugsweise eine Höheninformation oder ein Steigungssignal oder eine Kurveninformation zur Verfügung. Beispielsweise ist es durch diese Ausgestaltung der Erfindung möglich, bereits vor einem Erreichen einer Steigung den entsprechenden Gang bzw. Fahrbereich einzulegen, so dass bei Beginn der Steigung ausreichend Zugkraft zur Verfügung gestellt wird, ohne dass der Variator mit einem hohen Drehmoment beaufschlagt wird.
Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass eine für einen Wechsel zuständige Kupplung oder Bremse vorgefüllt wird, wenn sich der zumindest eine Parameter an einen Bereich annähert, welcher einen Wechsel oder Rückwechsel indiziert und/oder sich die Getriebeübersetzung dem Getriebeübersetzungsbereich annähert. Erfindungsgemäß kann somit ausgenutzt werden, dass bei einem tatsächlich auftretenden Wechsel oder Rückwechsel eine Teilbefüllung der Kupplung oder Bremse bereits erfolgt ist, wodurch ein besonders schneller Wechsel herbeigeführt werden kann. Die Vorbefüllung erfolgt vorzugsweise so weit, dass einzelne Lamellen oder Reibbeläge gerade nicht oder mehr oder weniger bereits aneinander anliegen.
Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass nach einem Wechsel zu einem konstanten Getriebegang die Übersetzung des Variators in Richtung langsam automatisiert verändert wird. Hierdurch kann das Schleppmoment am Variator verringert werden. Dies hat zur Folge, dass die erforderliche Mindestan- pressung des Variators sinkt und gleichzeitig die drehzahlabhängigen Verluste am Variatorabtrieb und in etwaigen nachge- schalteten Getriebestufen (Überlagerungsplanetensatz) verringert werden. Vorzugsweise wird das minimale Schleppmoment nicht im maximalen Underdrive, sondern bei geringfügig längeren Übersetzungen erreicht.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die in den Kupplungen und Bremsen vorliegende Überanpressung zur Realisierung des Getriebegangs minimiert, d. h. der in den Kupplungen und Bremsen anliegende Hydraulikdruck ist nicht konstant oder an die maximal zu übertragende Leistung oder das maximale Moment angepasst, sondern vielmehr an den aktuellen Leistungsund/oder Momentenbedarf, ggf. unter Hinzufügung einer absoluten oder prozentualen Sicherheit. Hierdurch kann der Systemdruck im Getriebe möglichst weit abgesenkt werden, wodurch hydraulische Verluste minimiert werden. Dies hat einen höheren Getriebewirkungsgrad zur Folge. Weiterhin wird durch die Minimierung der Überanpressung das Lösen der Kupplung oder Bremse vereinfacht .
Entsprechend einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist die Überanpressung in den Kupplungen und Bremsen von Betriebs- und/oder Umgebungsbedingungen abhängig. Die vorgenannte Abhängigkeit berücksichtigt Änderungen der Schließbedingungen der Kupplungen und Bremsen, welche von Betriebs- und/oder Umgebungsbedingungen abhängen. Beispiele hierfür sind unterschiedliche Befüllungsbedingungen der Betätigungseinrichtungen der Kupplungen und Bremsen, insbesondere verursacht durch TemperaturSchwankungen, welche die Viskosität eines Hydraulikmediums verändern, oder Veränderungen der Reib- bedingungen der Kupplungen und Bremsen, insbesondere eine Abhängigkeit eines Reibkoeffizienten von den Betriebs- und/oder Umgebungsbedingungen. Gemäß einem besonderen Vorschlag der Erfindung wird als Parameter eine die Funktionsfähigkeit von Teilen des Kraftfahrzeuges oder des Antriebsstrangs beschreibende Kenngröße verwendet. Hierbei kann die Kenngröße ein beliebiges Teil des Kraftfahrzeugs, den Antriebsstrang oder das Getriebe betreffen. Korreliert die Kenngröße beispielsweise mit einer Funktionsfähigkeit des Variators, so kann in dem Fall, dass de- tektiert wird, dass der Variator in seiner Funktionsfähigkeit beeinträchtigt ist, vermehrt oder vollständig das Kraftfahrzeug über die konstante Gangstufe betrieben werden. Ist die Funktion eines Schaltelements oder eines Getriebeelements für eine Fahrstufe betroffen, so werden vorzugsweise die andere Fahrstufe und die konstanten Getriebegänge angesteuert . Ebenso kann für den Fall eines Ausfalls eines mit dem Kraftfluss über einen konstanten Getriebegang verbundenen Getriebeelements verstärkt oder vollständig auf den anderen konstanten Getriebegang und/oder die stufenlosen Fahrbereiche zurückgegriffen werden. Hiermit kann eine Funktionsfähigkeit des Kraftfahrzeugs auch bei einem Ausfall eines Teils gewährleistet werden. Notfalls kann hierdurch ein eingeschränkter Fahrbetrieb, beispielsweise zur nächsten Werkstatt, ermöglicht werden.
Gemäß einem weiteren Gedanken der vorliegenden Erfindung werden, insbesondere mittels der Steuereinrichtung, Antriebs- zustände erkannt, in welchen ein erhöhter Momentenbedarf vorliegt. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine Anfahrsituation sowie unmittelbare Leistungsanforderungen durch das Leistungsstellsignal, beispielsweise für Beschleunigungen im Zusammenhang mit Überholvorgängen. Für die vorgenannten An- triebszustände folgt eine Momenten- bzw. Leistungsübertragung unter Leistungsaufteilung, wobei ein Teil der Leistung bzw. des Antriebsmoments über den Variator sowie der übrige Teil über einen parallelen Leistungszweig erfolgt. In dem paralle- len Leistungszweig ist eine Kupplung zwischengeschaltet, welche schlupfend betrieben wird, insbesondere zur Einregelung des zu übertragenden Antriebsmoments sowie zur Anpassung der
DrehzahlVerhältnisse . Zur Getriebeausgangswelle werden die Leistungen bzw. Momente der beiden vorgenannten Leistungspfade wieder überlagert . Entsprechend dieser Ausgestaltung der Erfindung wird das maximal übertragbare Moment nicht durch die Verhältnisse am Variator begrenzt, sondern zusätzlich zum vom Variator übertragenen Leistungspotential kann in dem parallelen Leistungszweig Antriebsmoment und Leistung übertragen werden. Dies ermöglicht insbesondere, für hohe Abtriebsmomente des Getriebes dennoch einen kleinen und kompakten Variator vorzusehen, da bei der Dimensionierung des Variators kurzzeitige Drehmomentspitzen, welche durch den parallelen Leistungszweig übertragen werden können, nicht berücksichtigt werden müssen.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Weitere Merkmale sind der Zeichnung, insbesondere den dargestellten Geometrien der Bauteile, den relativen Abmessungen mehrerer dargestellter Größen gleicher oder unterschiedlicher Bauteile, der relativen Anordnung der Bauteile zueinander und deren Wirkverbindungen miteinander zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher in verschiedenen Figuren dargestellter Ausgestaltungen und/oder der vorgenannten Merkmale mit Merkmalen der Ausgestaltungen des genannten Stands der Technik ist ebenfalls möglich.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert . In der Zeichnung zeigt : Fig. 1 einen Räderplan eines Toroidgetriebes für ein Kraftfahrzeug im Längsschnitt und
Fig. 2 eine Prinzipskizze mit einer Steuereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 3 ein beispielhaftes Kennfeld für die Erzielung einer minimalen Verlustleistung mit einer Darstellung der Bereiche für eine bevorzugte Auswahl eines Direktganges als Funktion der Parameter Last und stationärer Fahrzeuggeschwindigkeit und
Fig. 4 ein weiteres beispielhaftes Kennfeld für die Erzielung minimaler Verbrauche mit einer Darstellung der Bereiche für eine bevorzugte Auswahl eines Direktganges als Funktion der Parameter Last und stationärer Fahrzeuggeschwindigkeit.
Das gemäß Fig. 1 dargestellte Toroidgetriebe findet Einsatz in Kraftfahrzeugen, insbesondere mit Standardantrieb. Im Kraftfluss zwischen einer zentralen Eingangswelle 10 und einer koaxialen Ausgangswelle 11 ist ein stufenloses Toroidgetriebe 12 angeordnet, welches ein Planetenräder- Summengetriebe 13 und ein Planetenräder-Umkehrgetriebe 22 besitzt. Koaxial und bewegungsfest zur Eingangswelle 10 ist eine zentrale Zwischenwelle 14 vorgesehen, welche mit der einen zentralen Antriebsscheibe 15 des nach dem 2-Kammer-Prinzip ausgebildeten Variators 67 sowie mit einem ein erstes Getriebeglied des Summengetriebes 13 bildenden, zweistegigen Planetenträger 16 bewegungsfest verbunden ist. Der Planetenträger 16 ist zur Ermöglichung des koaxialen Leistungsdurchgangs zusätzlich mit der anderen zentralen Antriebsscheibe 15a des Variators 67 bewegungsfest verbunden. Koaxial zur Eingangs- welle 10 und konzentrisch zur zentralen Zwischenwelle 14 ist eine konzentrische Zwischenwelle 17 angeordnet, welche die beiden zentralen Abtriebsscheiben 18, 18a des Variators 67 mit einem ein zweites Getriebeglied des Summengetriebes 13 bildenden, inneren Zentralrad 19 drehfest verbindet.
Das Summengetriebe 13 weist ein drittes Getriebeglied in Form eines äußeren Zentralrades 20 auf, wobei eine mittelbare oder unmittelbare AntriebsVerbindung 27 zwischen dem dritten Getriebeglied und der Ausgangswelle 11 durch ein erstes Schaltelement in Form einer Schaltkupplung Kl für einen unteren Fahrbereich mit niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten herstellbar ist .
Das Summengetriebe 13 weist ein viertes Getriebeglied in Form eines inneren Zentralrades 21 auf, wobei eine mittelbare AntriebsVerbindung 39 zwischen dem vierten Getriebeglied und der Ausgangswelle 11 durch ein zweites Schaltelement in Form einer Schaltkupplung K2 in einem oberen Fahrbereich mit höheren Fahrgeschwindigkeiten herstellbar ist. Die Eingangswelle 10 ist unter Umgehung des Variators 67 durch Aktivierung eines dritten Schaltelements in Form einer Schaltkupplung K3 bei einem Übersetzungsverhältnis i = 1 (Direktgang) mit der Ausgangswelle 11 in Antriebsverbindung bringbar.
Die Schaltkupplung K3 für den Direktgang ist einerseits mit der zentralen Zwischenwelle 14 direkt verbunden und andererseits mit der Ausgangswelle 11 über einen radialen Antriebssteg 27a direkt verbunden. Die Antriebsverbindung 27 ist über das Umkehrgetriebe 22 mit der Ausgangswelle gekoppelt. Die Schaltkupplung Kl ist mit dem einen (hier Zentralrad 26a) von zwei äußeren Zentralrädern 26 und 26a des Umkehrgetriebes 22 drehfest verbunden. Das andere Zentralrad (hier Zentralrad 26) ist mit der Ausgangswelle 11 drehfest verbunden. Die Zentralräder 26, 26a liegen axial beiderseits eines radialen Abstützsteges 23a des Planetenträgers 23, durch welchen letzterer gegenüber einem nicht drehenden Gehäuseteil 31 des Getriebegehäuses undrehbar festgelegt ist. Am Planetenträger 23 sind Planeten 30 drehbar gelagert, deren zwei Zahnkränze jeweils mit einem der äußeren Zentralräder 26, 26a kämmen, welche gleiche Zähnezahlen aufweisen und daher die Übersetzung 1:1 zwischen Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 11 zwangsläufig gewährleisten. Die Zahnkränze sind drehfest miteinander verbunden, so dass die Planeten 30 als Stufenplanet ausgebildet sind.
Der Planetenträger 16 weist Doppelplaneten 44 und einen mit der zentralen Zwischenwelle 14 drehfest verbundenen radialen Antriebssteg 49 auf. Die Doppelplaneten 44 bestehen aus je einem Haupt- und Nebenplaneten 45 und 46, welche miteinander kämmen und im Folgenden auch als erster Planet 60 und weiterer Planet bezeichnet sind. Die Hauptplaneten 45 weisen einen auf der dem Toroidgetriebe 12 abgewandten Seite des Antriebs- Steges 49 liegenden ersten Zahnkranz 47 und einem auf der dem Toroidgetriebe 12 zugewandten Seite des Antriebssteges 49 liegenden zweiten Zahnkranz 48 auf. Die Zahnkränze 47, 48 sind drehfest miteinander verbunden, so dass der Hauptplanet 45 als Stufenplanet ausgebildet ist. Die Nebenplaneten 46 kämmen mit dem äußeren Zentralrad 20. Bei den Hauptplaneten 45 kämmen der erste Zahnkranz 47 mit dem inneren Zentralrad 21 und der zweite Zahnkranz 48 mit dem inneren Zentralrad 19.
Die Zahnkränze 47 und 48 der Hauptplaneten 45 haben ungleiche Zähnezahlen, wobei Zahnkranz 47 die größere Zähnezahl aufweist .
Zahnkranz 47 wird von einem ersten Planeten 60 gebildet und Zahnkranz 48 von einem zweiten Planeten 61. Die Planeten 60, 61 sind drehfest zueinander verbunden zu einem Stufenplaneten 62.
In einer ersten Ebene 63 kämmt der erste Planet 60 radial innenliegend mit dem inneren Zentralrad 21 und radial außenliegend mit dem Nebenplaneten 46. In einer zweiten Ebene 64 kämmt der zweite Planet 61 radial innenliegend mit dem inneren Zentralrad 19. Die zweite Ebene 64 ist axial zwischen dem Variator 67 und der zweiten Ebene 63 angeordnet. Zwischen den Ebenen 63, 64 ist eine mittlere Tragebene 65 angeordnet, welche den Planetenträger 16 und den Antriebssteg 49 (zumindest teilweise) beinhaltet. Zwischen Variator 67 und zweiter Ebene 64 ist eine vordere Tragebene 66 angeordnet, während auf der. dem Variator 99 abgewandten Seite der Ebene 63 eine hintere Tragebene 67 angeordnet ist.
Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen des Kraftflusses, der Schaltelemente sowie des Räderplanes der dargestellten Ausführungsform oder alternativer Ausführungsformen wird beispielhaft auf die Druckschrift
- DE 101 21 042 Cl,
- DE ... mit dem Aktenzeichen P804712/DE/l der Anmelderin
- DE 100 40 039 AI,
- DE 100 39 779 AI,
- DE 100 21 912 AI,
- DE 101 54 928 AI und
- DE 102 18 356 AI, der Anmelderin verwiesen, welche vollumfänglich zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht werden.
Für unterschiedliche Betriebsbereiche des dargestellten To- roidgetriebes erfolgt ein Kraftfluss zwischen Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 11 folgendermaßen: Geared-Neutral-Funktion
Durch eine Geared-Neutral-Funktion ist beim Anfahrvorgang mit eingerückter, erster Schaltkupplung Kl bei ausgerücktem Zustand der zweiten Schaltkupplung K2 und der dritten Schaltkupplung K3 die jeweilige Drehzahl der Ausgangswelle 11 und der an die Schaltkupplung Kl unmittelbar angebundenen Getriebeglieder zunächst gleich Null und die Teilübersetzung im Variator 67 auf einen vorbestimmten Wert eingestellt.
Unterer Fahrbereich:
In dem sich anschließenden, unteren Fahrbereich mit niedrigeren Drehzahlen der Ausgangswelle 11 bleibt die erste Schaltkupplung Kl eingerückt. Die Leistung fließt bei Vorwärtsfahrt über den direkten Pfad der zentralen Zwischenwelle 14 zum Summengetriebe 13, wird verzweigt, wobei ein Teil über die erste Schaltkupplung Kl zur Ausgangswelle 11 fließt und der andere Teil über den Variator 67 zur Zwischenwelle 14 bzw. zum Planetenträger des Summengetriebes zurückfließt. In der Getriebeanordnung tritt somit Umlaufleistung auf, die Leistung in mindestens einem der Pfade ist höher als die Getriebeeingangsleistung .
Synchron-Punkt :
Der genannte untere Fahrbereich sowie ein oberer Fahrbereich sind derart ausgelegt, dass die Übersetzung am oberen Ende des unteren Fahrbereiches der Übersetzung am unteren Ende des oberen Fahrbereiches entspricht . Für einen Wechsel vom ersten Fahrbereich zum zweiten Fahrbereich wird die Schaltkupplung Kl ausgerückt, während die Schaltkupplung K2 eingerückt wird. Durch die vorgenannte Auslegung der Übersetzungen der beiden Fahrbereiche ist in dem Synchron-Punkt die Drehzahldifferenz an der zweiten Schaltkupplung K2 ungefähr 0, so dass ein ruckfreier Antriebswechsel ohne aufwendigen Synchronisiervorgang und dauerhaften schlupfenden Betrieb der Kupplungen von der ersten Schaltkupplung Kl auf die zweite Schaltkupplung K2 ermöglicht ist. Gleiches gilt ebenfalls für den Wechsel vom zweiten Fahrbereich in den ersten Fahrbereich.
Oberer Fahrbereich:
In dem oberen Fahrbereich, in welchem die Kupplung K2 zwischengeschaltet ist, wird die Getriebeeingangsleistung im Allgemeinen auf zwei parallele Pfade aufgeteilt, so dass der Leistungsanteil in beiden Pfaden (Variator 67 einerseits und zentrale Zwischenwelle 14 andererseits) kleiner ist als die Getriebeeingangsleistung. Umlaufleistung tritt in diesem Fall nicht auf.
Direktgang :
Mit dem Einrücken der dritten Schaltkupplung K3 kann eine unmittelbare Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 10 und der Ausgangswelle 11 hergestellt werden.
Synchrongang :
Im Synchrongang sind die Kupplungen Kl und K2 geschlossen. Der Variator 67 überträgt im Synchrongang keine nennenswerte Leistung. In dem Synchrongang ergibt sich eine Leistungsverzweigung, bei der die Eingangsleistung über zwei Getriebepfade, welche jeweils eine der Kupplungen Kl, K2 beinhalten, zum Abtrieb fließt. Der erste Leistungspfad verläuft in diesem Fall von dem Antriebssteg 49 über den ersten Planeten 60, das innere Zentralrad 21, die Kupplung K2 , die Antriebs- Verbindung 39, ein inneres Zentralrad 25a zu dem Planeten 30. In dem anderen Getriebepfad erfolgt eine Leistungsübertragung von dem Antriebssteg 49 über den Nebenplaneten 46 und einen ersten Planeten 60, welcher den Zahnkranz 47 bildet, das äußere Zentralrad 20, Schaltkupplung Kl, Antriebsverbindung 27, äußeres Zentralrad 26a zu dem Planeten 30, bei welchem sich die Leistungen des ersten Getriebepfades und des zweiten Getriebepfades überlagern.
Fig. 2 zeigt das Zusammenwirken eines Antriebsstrangs 70, einer Steuereinrichtung 71, von Sensoren 72-74 und eines Leistungsstellorgans 75. Der Antriebsstrang 70 besitzt ein Antriebsaggregat, insbesondere eine Brennkraftmaschine, und ein stufenloses Getriebe, insbesondere ein Toroidgetriebe gemäß Fig. 1. Die Steuereinrichtung 71 steuert bzw. regelt den Antriebsstrang über eine SignalVerbindung 76. Bei der Steuereinrichtung 71 kann es sich um eine einzige, integrale Steuereinrichtung für ein Antriebsstrangmanagement handeln, welches gleichermaßen die Antriebseinheit und das Getriebe ansteuert. Alternativ können separate oder miteinander kommunizierende Steuereinrichtungen für das Antriebsaggregat, für das Getriebe und ggf. weitere Teile des Antriebsstrangs 70 vorgesehen sein.
Als Parameter im Sinne der vorliegenden Erfindung können der Steuereinrichtung 71 über eine SignalVerbindung 77 Betriebsgrößen des Antriebsstrangs 70 zugeführt werden. Weiterhin wird der Steuereinrichtung 71 über die Signalverbindung 77 das vorliegende Übersetzungsverhältnis des Getriebes übermittelt. Alternativ kann das aktuelle Übersetzungsverhältnis im Rahmen einer Regelung der Übersetzung über die Steuereinrichtung 71 ohnehin bekannt sein.
Bei den vorgenannten Betriebsgrößen des Antriebsstrangs handelt es sich um beliebige Betriebsgrößen des Antriebsstrangs, insbesondere Drehzahlen von Getriebegliedern, Schaltzustände von Schaltelementen wie Kupplungen, Synchronisiereinrichtungen, Bremsen, Temperaturen von Getriebeelementen, Verschleißgrößen von Kupplungen, Bremsen, Schaltelementen oder Getriebeelementen, Temperaturen eines Schmiermediums oder einer Hydraulikflüssigkeit und/oder Größen, welche die Funktionsfähigkeit von Getriebeelementen wiedergeben. Über eine Signalverbindung 78 werden der Steuereinrichtung 71 Signale der Sensoren 72, 73 zugeführt.
Mittels der Sensoren 72, 73 werden Betriebsgrößen erfasst, welche außerhalb des Antriebsstrangs 70 in einem Kraftfahrzeug 79 relevant sind. Hierbei kann beispielsweise der Beladungszustand durch eine Erfassung von einer Beaufschlagungsgröße des Fahrwerks erfasst werden. Weiterhin kann ein Bremszustand über einen Sensor 72, 73 erfasst werden und der Steuereinrichtung zugeführt werden.
Über eine Signalverbindung 80 wird der Steuereinrichtung 71 die Anforderung des Leistungsstellorgans 75 zugeführt. Hierbei handelt es sich um die Leistungsanforderung des Fahrers, welche insbesondere durch ein Gaspedal vorgegeben wird. Über eine Signalverbindung 81 steht die Steuereinrichtung 71 in Verbindung mit mindestens einem Sensor 74, welcher mindestens einen Umgebungsparameter wie beispielsweise einen Luftdruck oder eine Außentemperatur erfasst .
Mittels der vorgenannten Größen kann eine korrigierte abgegebene Leistung des Antriebsaggregates ermittelt werden. Weiterhin kann über einen Sensor 74 oder ein geeignetes Fahrerassistenzsystem die aktuelle Steigung einer Fahrbahn oder a- ber eine zukünftige Steigung der Fahrbahn ermittelt werden. Das stufenlose Getriebe ermöglicht insbesondere vier unterschiedliche Antriebszustände zur Vorwärtsfahrt , nämlich den ersten Fahrbereich, den zweiten Fahrbereich, den Synchrongang und den Direktgang. Insbesondere unter Variation der Drehzahl des Antriebsaggregates ist sowohl mit einem stufenlosen Fahrbereich als auch mit dem Synchrongang oder dem Direktgang dieselbe Getriebeabtriebsdrehzahl erreichbar, so dass in definierten Geschwindigkeitsbereichen bei gegebener Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges mindestens zwei unterschiedliche Antriebszustände möglich sind.
Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines Kennfeldes 80, welches in der Steuereinrichtung 71 abgelegt ist. In dem Kennfeld 80 sind unterschiedliche Betriebsbereiche des Toroidgetriebes als Funktion von Parametern, hier eine Steigung p über der Stationärgeschwindigkeit v, aufgetragen. Hierbei korreliert der dargestellte Geschwindigkeitsbereich mit einem oberen Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeuges, beispielsweise einem Bereich von 20 bis 100 % der Maximal- geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges.
In dem Kennfeld 80 gibt der schraffierte Bereich 81 Parameterkonstellationen von p und v an, in welchen bevorzugt ein Direktgang anzusteuern ist. In den übrigen dargestellten Bereichen 82 erfolgt bevorzugt eine Ansteuerung des zweiten Fahrbereiches. Nicht dargestellt sind weitere Teilbereiche, welche mit einer bevorzugten Ansteuerung des Synchronganges oder des ersten Fahrbereiches korrelieren. Die Bereiche 81 und 82 werden durch eine Schwellwertkurve 83 getrennt. Für den Fall, dass aus einem Bereich 81 während des Betriebes des Kraftfahrzeuges eine Parameteränderung derart erfolgt, dass die Schwellwertkurve 83 überschritten wird in Richtung des Bereiches 82, so erfolgt ein Wechsel vom Direktgang zu dem zweiten Fahrbereich. Entsprechendes ist in umgekehrter Richtung möglich.
Die Schwellwertkurve 83 ist für verhältnismäßig kleine Steigungen p im Wesentlichen senkrecht orientiert, d. h. für kleine Steigungen p erfolgt der Übergang zwischen den Bereichen 81 und 82 für dieselbe Geschwindigkeit 84. Dieses gilt ungefähr bis zum Erreichen einer "kritischen" Steigung 85. Für große Steigungen p erfolgt zwischen einer Geschwindigkeit 86 und der Maximalgeschwindigkeit 88 der Wechsel bzw. Rückwechsel für ungefähr dieselbe Steigung 87. Zwischen den durch die Punkte (84; 85) sowie (86; 87) vorgegebenen Randpunkten verläuft die Schwellwertkurve 83 kurvenförmig und ohne Knick oder Sprung. In erster Näherung ist der Verlauf in diesem Bereich ungefähr viertelkreisförmig, insbesondere mit einer leichten Abplattung. Die Gerade 89 gibt die maximal erziel- bare Fahrzeuggeschwindigkeit als Funktion der Steigung der Fahrbahn wieder.
Vergleichbare Bereiche 81, 82 können bestimmt werden und berücksichtigt werden für einen Leistungsbedarf bzw. eine Leistungsanforderung durch ein Leistungsstellorgan 75, insbesondere für eine ebene Bewegung des Kraftfahrzeuges. Bei Berücksichtigung mehrerer möglicher Parameter ergibt sich in im Wesentlichen analoger Weise ein mehrdimensionales Parameterfeld. Derartige Parameterfelder können als mathematische Funktionen abgebildet werden. Alternativ kann der kontinuierliche Parameterraum über diskretisierte Parameterkennfelder approximiert und abgelegt werden.
Fig. 3 gibt ein beispielhaftes Kennfeld an, welches hinsichtlich der auftretenden Verlustleistung optimiert ist. In Fig. 4 ist ein Kennfeld für ein abweichendes Optimierungsziel an- gegeben, insbesondere bei Optimierung hinsichtlich einer Minimierung des Verbrauches :
Der obere Bereich, der Übergangsbereich und der vertikale Bereich der Schwellwertkurve 83b entsprechen im Wesentlichen der in Fig. 3 dargestellten Schwellwertkurve 83, wobei eine Verschiebung oder Streckung in Richtung mindestens eines Parameters möglich ist. Während allerdings gemäß Fig. 3 für kleine Geschwindigkeiten oberhalb der Geschwindigkeit 84 stets die Ansteuerung eines Direktganges erfolgt, erstreckt sich gemäß Fig. 4 der Bereich 81b nur für Geschwindigkeiten oberhalb einer Grenzgeschwindigkeit 90 bis zur Geschwindigkeitsachse, so dass nur oberhalb von Geschwindigkeiten 90 für kleine Steigungen der Direktgang angewählt wird. Unterhalb der Geschwindigkeit 90 erfolgt bevorzugt eine Ansteuerung des zweiten Fahrbereiches, wobei dann mit Überschreiten einer durch eine weitere Schwellwertkurve 91 vorgegebenen Grenze ein Direktgang angewählt wird. Die Schwellwertkurve 91 läuft durch den Punkt (Geschwindigkeit 90; 0) und steigt mit einer Verkleinerung der Geschwindigkeit in erster Näherung linear unter einem Winkel von 30° bis 45° an. Mit glattem Übergang zu den nachfolgend genannten Bereichen verfügt die Schwell- wertkurve 91 zwischen Geschwindigkeiten 92 und 93 über ein Plateau, welches mit ungefähr konstanter Steigung 94 korre- liert. Hieran anschließend fällt mit weiterer Verkleinerung der Geschwindigkeit und glattem, abgerundetem Verlauf die Schwellwertkurve 91 auf ein Minimum 95 für die Geschwindigkeit 84b ab. Der Verlauf der Schwellwertkurve 91 ist insbesondere abhängig von dem Primärkennfeld des antreibenden Motors .
Eine Auswahl eines geeigneten von mehreren möglichen An- triebszuständen erfolgt mittels der Steuereinrichtung 71. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung auch auf ab- weichend von dem in der Fig. 1 dargestellten Ausfuhrungsbei- spiel ausgebildete Getriebe übertragbar, beispielsweise auch auf solche, bei welchen eine Überlappung der Fahrbereiche gegeben ist, wodurch eine weitere Wahlmöglichkeit gegeben ist und/oder mehr als zwei konstante Getriebegänge oder abweichend gestaltete konstante Getriebegänge vorgesehen sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstranges für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe mit . a) zumindest einem stufenlosen Fahrbereich, in welchem mittels eines Variators die Übersetzung zwischen einer Getriebeeingangswelle (10) und einer Getriebeausgangs- welle (11) stufenlos veränderbar ist, und b) zumindest einem konstanten Getriebegang, in welchem die Antriebsleistung unter Umgehung des Variators von der Getriebeeingangswelle (10) zur Getriebeausgangswelle (11) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass c) einer Steuereinrichtung (71) mindestens ein Parameter zugeführt wird, welcher korreliert mit ca) einer Betriebsgröße des Antriebsstranges, cb) einem Umgebungsparameter und/oder cc) einer Zustandsgröße eines Leistungsstellorganes (75), d) die Steuereinrichtung (71) einen Wechsel von einem stufenlosen Fahrbereich zu einem konstanten Getriebegang herbeiführt da) in Abhängigkeit des wenigstens einen Parameters und db) wenn die Getriebeübersetzung in dem stufenlosen Fahrbereich einen unteren Schwellwert überschreitet und/oder einen oberen Schwellwert unterschreitet .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (71) einen Rückwechsel von einem konstanten Getriebegang zu einem stufenlosen Fahrbereich herbeiführt a) in Abhängigkeit des wenigstens einen Parameters und b) wenn die Getriebeübersetzung in dem stufenlosen Fahrbereich einen oberen Schwellwert überschreitet und/oder einen unteren Schwellwert unterschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der untere Schwellwert und der obere Schwellwert einen Getriebeübersetzungsbereich bilden, welcher die Übersetzung der konstanten Getriebestufe beinhaltet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe zwei stufenlose Fahrbereiche und zwei konstante Getriebegänge aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Variator ein Toroidvariator ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 , dadurch gekennzeichnet, dass ein konstanter Getriebegang als Synchrongang ausgebildet ist, dessen Übersetzung ungefähr der Übersetzung beim Übergang vom ersten Fahrbereich zum zweiten Fahrbereich entspricht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein konstanter Getriebegang als Direktgang ausgebildet ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes und/oder des Getriebeübersetzungsbereiches von dem mindestens einen Parameter abhängig ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes, des Getriebeübersetzungsbereiches und/oder die Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter last- oder leistungsabhängig ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes, des Getriebeübersetzungsbereiches und/oder die Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter von einer Temperatur eines Getriebeöles abhängig ist.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes, des Getriebeübersetzungsbereiches und/oder die Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter von einem ermittelten Fahrertypen abhängig ist .
12. Verfahren nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des unteren Schwellwertes, des oberen Schwellwertes, des Getriebeübersetzungsbereiches und/oder die Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter von einer ermittelten oder approximierten Restlebensdauer des Getriebes, von einer Betriebsdauer oder einer Betätigungshäufigkeit von Teilen des Toroidgetriebes abhängig ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Wechsel oder Rückwechsel die Drehzahlen des Antriebsstranges derart angepasst werden, dass die Drehzahldifferenz an dem für den Wechsel oder Rückwechsel zuständigen Schaltelement zumindest vermindert wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Wechsel zu einem konstanten Getriebegang der Anpressdruck in einer hydraulischen Anpressvorrichtung des Variators auf ein Minimum abgesenkt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (71) den Wechsel zu einem konstanten Getriebegang und den Rückwechsel zu einem stufenlosen Fahrbereich mit einer Hysterese ansteuert.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Wechsel von einem stufenlosen Fahrbereich zu einem konstanten Getriebegang ein Rückwechsel von dem konstanten Getriebegang zu dem stufenlosen Fahrbereich erst nach einer Wartezeit durchgeführt wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel von einem stufenlosen Fahrbereich zu einem konstanten Getriebegang oder ein Rückwechsel von einem konstanten Getriebegang zu einem stufenlosen Fahrbereich erst durchgeführt wird, wenn für eine Zeitdauer a) die Abhängigkeit des wenigstens einen Parameters erfüllt ist und b) die Getriebeübersetzung in dem stufenlosen Fahrbereich einen unteren Schwellwert überschreitet, einen oberen Schwellwert unterschreitet oder innerhalb eines Getriebeübersetzungsbereiches liegt.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Wechsel oder Rückwechsel eine oder mehrere parameterabhängige Kennlinien (80; 80b) vorgegeben sind, zwischen denen eine Interpolation erfolgt .
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umgebungsparameter aus einem Fahrerassistenzsystem berücksichtigt wird.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine für einen Wechsel zuständige Kupplung (Kl; K2 ; K3) oder Bremse vorgefüllt wird, wenn sich der zumindest eine Parameter an einen einen Wechsel oder Rückwechsel indizierenden Bereich annähert und/oder sich die Getriebeübersetzung dem Getriebeübersetzungsbereich annähert .
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentanspüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Wechsel von einem stufenloOsen Fahrbereich zu einem konstanten Getriebegang die Kupplung (K2) des stufenlosen Fahrbereiches geschlossen bleibt .
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Wechsel die Übersetzung des Variators in Richtung langsam verändert wird.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überanpressung in den Kupplungen (Kl; K2 ; K3) und Bremsen zur Realisierung des Getriebeganges minimiert ist.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Überanpressung in den Kupplungen (Kl; K2 ; K3) und Bremsen von Betriebs- und/oder Umgebungsbedingungen abhängig ist.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter ein Lastparameter, ein Leistungsparameter, ein Antriebsmoment , eine Temperatur einer Kupplung, Bremse, eines Hydraulikmediums oder eines Getriebeöles, eine Betätigungshäufigkeit oder -dauer einer Kupplung, einer Bremse, einer Getriebestufe oder des Variators, eine geodätische Höhe, die mathematisch Ableitung der geodätischen Höhe bzw. die Fahrbahnsteigung, ein Umgebungsluftdruck, eine Umgebungstemperatur und/oder ein Fahrzeugbeladungszustand verwendet wird.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter eine die Funktionsfähigkeit von Teilen des Kraftfahrzeuges oder des Antriebsstranges beschreibende Kenngröße verwendet wird.
27. Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstranges für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe mit a) zumindest einem stufenlosen Fahrbereich, in welchem mittels eines Variators die Übersetzung zwischen einer Getriebeeingangswelle (10) und einer Getriebeausgangswelle (11) stufenlos veränderbar ist, und b) zumindest einem konstanten Getriebegang, in welchem die Antriebsleistung unter Umgehung des Variators von der Getriebeeingangswelle (10) zur Getriebeausgangswelle (11) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
Antriebszustände erkannt werden, in denen ein erhöhter Momentenbedarf vorliegt, und für derartige Antriebszustände eine Leistungsübertragung über den Variator sowie einen parallelen Leistungszweig erfolgt, wobei eine in den parallelen Leistungszweig zwischengeschaltete Kupplung schlupfend betrieben wird.
28. Verfahren nach Patentanspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die schlupfend betriebene Kupplung eine zweite Schaltkupplung K2 ist.
29. Verfahren nach Patentanspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die schlupfend betriebene Kupplung eine dritte Schaltkupplung (K3) ist.
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