DE102004046177A1

DE102004046177A1 - Fahrzeugsteuerungssystem

Info

Publication number: DE102004046177A1
Application number: DE102004046177A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Hirakata Funato; Toshikazu Hirakata Okada; Shigeru Hirakata Yamamoto; Tomohiro Hirakata Nakagawa
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2004-09-23
Publication date: 2005-05-25
Also published as: US20050071068A1; JP2005119645A; US6937931B2

Abstract

Fahrzeugsteuerungssystem mit einem Motor (2) und einem hydromechanischen Getriebe (1), das derart ausgebildet ist, dass Energie des Motors (2) von einer Antriebswelle (3) über eine mechanische Getriebeeinheit und eine hydrostatische Getriebeeinheit auf eine Abtriebswelle (31) übertragen wird, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem Sollmotordrehzahländerungsmittel (60) zur Änderung einer als ein Sollwert für die Istdrehzahl des Motors (2) festgelegten Sollmotordrehzahl entsprechend einem Betätigungswert, Sollübersetzungsverhältnisberechnungsmittel (40) zur Berechnung eines Sollwertes für das Übersetzungsverhältnis des hydromechanischen Getriebes (1), welcher Sollwert die Istdrehzahl des Motors (2) mit der Sollmotordrehzahl in Übereinstimmung bringt, hydrostatische Getriebeeinheitssteuerungsmittel (42, 43) zur Steuerung der hydrostatischen Getriebeeinheit, derart, dass das Istübersetzungsverhältnis des hydromechanischen Getriebes (1) mit dem durch die Sollübersetzungsverhältnisberechnungsmittel (40) berechneten Sollübersetzungsverhältnis übereinstimmt, und Motorsteuerungsmittel (2a, 50) zur Steuerung des Motors (2) derart aufweist, dass, wenn die Sollmotordrehzahl durch die Sollmotordrehzahländerungsmittel (60) von einem ersten Sollwert auf einen zweiten Sollwert geändert wird, der geringer als der erste Sollwert ist, das Abtriebsdrehmoment des Motors (2) reduziert wird, während das Verhältnis des Änderungsbetrages des Abtriebsdrehmoments des Motors (2) zu dem Änderungsbetrag ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsteuerungssystem für die Verwendung in einem Arbeitsfahrzeug, wie einer Planierraupe.

Es gibt bekannte Fahrzeugsteuerungssysteme mit einem Motor und einem hydromechanischen Getriebe (HMT), welches die Motorleistung von einer Antriebswelle über eine mechanische Getriebeeinheit und eine hydrostatische Getriebeeinheit auf eine Antriebswelle überträgt (z.B. japanische Patentveröffentlichung Kokoku Nr. 62-31660). Da mechanische Energie mit hoher Effizienz übertragen werden kann, ist das für dieses Steuerungssystem vorgesehene hydromechanische Getriebe derart aufgebaut, dass es nur einen Teil der mechanischen Energie in hydraulische Energie umwandelt, so dass es eine hohe Energieübertragungseffizienz erreichen kann. Ein solches hydromechanisches Getriebe wird als ideales Getriebe für Fahrzeuge betrachtet, die großen Belastungsschwankungen ausgesetzt sind, wie Planierraupen und Radladern, und wird tatsächlich in einigen Fahrzeugen eingesetzt.

Bei einem typischen hydromechanischen Getriebe (HMT) werden variable Drehzahlcharakteristika durch ein Planetenradgetriebe erreicht. Insbesondere wird eine Anordnung angewendet, bei der von drei Elementen des Planetenradgetriebes, d.h. dem Sonnenrad, dem Planetenradträger, der mit Planetenrädern versehen ist, und dem Hohlrad, ein erstes Element mit der Antriebswelle gekuppelt ist, ein zweites Element mit der Abtriebswelle gekuppelt ist, und ein drittes Element mit einer Hydraulikpumpe oder einem Hydraulikmotor gekuppelt ist. Die Drehzahl der Hydraulikpumpe oder des Hydraulikmotors wird verändert, wodurch sich die Drehzahl der Antriebswelle verändert.

Herkömmlich gibt es im Wesentlichen zwei Typen von hydromechanischen Getrieben. Bei einem „Abtriebsverzweigungstyp" ist eine Hydraulikpumpe oder ein Hydraulikmotor, welche über einen Hydraulikkreis mit einer anderen Hydraulikpumpe oder einem anderen Hydraulikmotor verbunden sind, die ihrerseits mit dem Planetenradgetriebe gekuppelt sind, mit der Antriebswelle des Getriebes gekuppelt, um ein konstantes Übersetzungsverhältnis zu erreichen. Bei einem „Antriebsverzweigungstyp" ist eine Hydraulikpumpe oder ein Hydraulikmotor, welche über einen Hydraulikkreis mit einer anderen Hydraulikpumpe oder einem anderen Hydraulikmotor verbunden sind, die ihrerseits mit dem Planetenradgetriebe gekuppelt sind, mit der Abtriebswelle des Getriebes gekuppelt, um ein konstantes Übersetzungsverhältnis zu erreichen. Ferner sind der Abtriebsverzweigungstyp und der Antriebsverzweigungstyp jeweils in sechs Typen entsprechend der Kupplung der drei Elemente des Planetenradgetriebes mit der Hydraulikpumpe, dem Hydraulikmotor oder der Antriebs- und Abtriebswelle klassifiziert, und insgesamt sind 12 Typen als Basiskombinationen verfügbar.

Die herkömmlichen hydromechanischen Getriebe des Abtriebsverzweigungstyps und des Antriebsverzweigungstyps werden nachfolgend ausführlicher beschrieben.

15(a) zeigt ein Schema eines hydromechanischen Getriebes des Abtriebsverzweigungstyps. Bei dem HMT des Abtriebsverzweigungstyps 100 ist ein erstes Zahnrad 103 an einer Antriebswelle 102 befestigt, die von einem Motor 101 angetrieben wird. Ein zweites Zahnrad 104, das mit dem ersten Zahnrad 103 in Eingriff steht, ist an einer Welle 105a einer ersten Pumpe/Motor 105 befestigt. An der Antriebswelle 102 ist ferner ein Sonnenrad 107 eines Planetenradgetriebes 106 befestigt. Eine Mehrzahl von Planetenrädern 108 sind derart angeordnet, dass sie mit dem Umfang des Sonnenrades 107 in Eingriff stehen. Jedes Planetenrad 108 ist an einem Planetenradträger 109 axial abgestützt, an dem eine Abtriebswelle 110 befestigt ist. Ein Hohlrad 111 steht mit dem Umfang des Planetenradsatzes 108 in Eingriff. Mit dem Umfang des Hohlrades 111 steht ein drittes Zahnrad 112 in Eingriff, welches an einer Welle 113a einer zweiten Pumpe/Motor 113 befestigt ist. Bei dieser Anordnung ist die erste Pumpe/Motor 105 über eine Leitung 114 mit der zweiten Pumpe/Motor 113 hydraulisch verbunden.

Bei einem derartigen System ist, wenn die Drehzahl der zweiten Pumpe/Motor 113, d.h. die Drehzahl des Hohlrades 111 Null ist, die hydraulisch übertragene Energie Null, so dass die gesamte Energie durch die mechanische Einheit übertragen wird. Auf der Basis der Drehzahl der Abtriebswelle 110 zu diesem Zeitpunkt wird der Betrieb dieses Systems beschrieben.

(1) Wenn die Drehzahl der Antriebswelle 110 ansteigt, nimmt die zweite Pumpe/Motor 113 mittels Hydraulikdruck Antriebsenergie auf und wird aktiviert, um die Drehzahl der Antriebswelle 110 zu erhöhen. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet die erste Pumpe/Motor 105 als eine Pumpe, wohingegen die zweite Pumpe/Motor 113 als ein Motor arbeitet, so dass Energie mittels Hydraulikdruck von der ersten Pumpe/Motor 105 auf die zweite Pumpe/Motor 113 übertragen wird. Dann wird die Leistung, die durch hydraulische Energie übertragen wird, Plus (+), wie durch die Linie A-B in 15(b) gezeigt ist, und die hydraulische Energie fließt in einer Vorwärtsrichtung, d.h. von der Antriebswelle 102 zum Planetenradgetriebe 106.
(2) Wenn die Drehzahl der Abtriebswelle 110 sinkt, nimmt die zweite Pumpe/Motor 113 Antriebsenergie von dem Planetenradgetriebe 106 auf und dreht sich in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung im Fall (1). Zu diesem Zeitpunkt arbeitet die zweite Pumpe/Motor 113 als eine Pumpe, wohingegen die erste Pumpe/Motor 105 als ein Motor arbeitet, so dass Energie mittels Hydraulikdruck von der zweiten Pumpe/Motor 113 auf die erste Pumpe/Motor 105 übertragen wird. Dann wird die Leistung, die durch hydraulische Energie übertragen wird, Minus (-), wie durch die Linie A-C in 15(b) gezeigt ist, und die hydraulische Energie fließt in einer Rückwärtsrichtung, d.h. von dem Planetenradgetriebe 106 zu der Antriebswelle 102.

16(a) zeigt ein HMT des Antriebsverzweigungstyps 200, bei dem das Planetenradgetriebe 106 an der Seite der Antriebswelle 102 angeordnet ist, wohingegen die erste Pumpe/Motor 105 an der Seite der Antriebswelle 110 angeordnet ist. In 16(a) sind die Teile, die im Wesentlichen gleich oder in der Funktion im Wesentlichen gleich denen des in 15(a) gezeigten Getriebes 100 sind, durch dieselben Bezugszeichen wie in 15(a) bezeichnet, und deren ausführliche Beschreibung wird weggelassen.

Das HMT des Antriebsverzweigungstyps 200 ist wie folgt aufgebaut.

(1) Wenn die Drehzahl der Antriebswelle 110 ansteigt, arbeitet die zweite Pumpe/Motor 113 als ein Motor, während die erste Pumpe/Motor 105 als eine Pumpe arbeitet, so dass Energie mittels Hydraulikdruck von der ersten Pumpe/Motor 105 auf die zweite Pumpe/Motor 113 übertragen wird. Dann wird die Leistung, die durch hydraulische Energie übertragen wird, Minus (-), wie durch die Linie A-D in 16(b) gezeigt ist, und die hydraulische Energie fließt in einer Rückwärtsrichtung, d.h. von der Antriebswelle 110 zum Planetenradgetriebe 106.
(2) Wenn die Drehzahl der Abtriebswelle 110 sinkt, nimmt die zweite Pumpe/Motor 113 Antriebsenergie von dem Planetenradgetriebe 106 auf und dreht sich in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung im Fall (1). Zu diesem Zeitpunkt arbeitet die zweite Pumpe/Motor 113 als eine Pumpe, wohingegen die erste Pumpe/Motor 105 als ein Motor arbeitet, so dass Energie mittels Hydraulikdruck von der zweiten Pumpe/Motor 113 auf die erste Pumpe/Motor 105 übertragen wird. Dann wird die Leistung, die durch hydraulische Energie übertragen wird, Plus (+), wie durch die Linie A-E in 16(b) gezeigt ist, und die hydraulische Energie fließt in einer Vorwärtsrichtung, d.h. von dem Planetenradgetriebe 106 zu der Abtriebswelle 110.

Somit treten sowohl bei dem HMT des Abtriebsverzweigungstyps als auch bei dem HMT des Antriebsverzweigungstyps Energieflüsse in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung im Drehzahlerhöhungsbereich und im Drehzahlreduzierungsbereich auf. Die Energieübertragungseffizienz wird in diesem Fall anhand des HMT des Abtriebsverzweigungstyps 100 geprüft, das zum Beispiel in 15 gezeigt ist. Hierbei ist die Übertragungseffizienz der mechanischen Einheit 95%, und die Übertragungseffizienz der hydrostatischen Einheit ist 80%, wobei im Allgemeinen dort, wo Pumpen-Motoren verwendet werden, die Übertragungseffizienz gering ist. Zum einfachen Vergleich wird angenommen, dass die Größe der Motorleistung 1,0 ist und die hydrostatische Einheit mit einem Drittel der Motorleistung angetrieben wird.

17(a) zeigt den Fall, in dem hydraulische Energie in Vorwärtsrichtung fließt. Insbesondere fließt ein Drittel (ein Anteil von 0,333) der von dem Motor 101 abgegebenen Energie zu der hydrostatischen Einheit, um die Drehzahl zu erhöhen. Auf die Abtriebswelle 110 wird von der mechanischen Einheit ein Energieanteil von 0,633 [(1 – 1/3) × 0,95] und von der hydrostatischen Einheit ein Energieanteil von 0,267 (0,333 × 0,8) übertragen. Infolgedessen ist die Gesamteffizienz 0,9 (0,633 + 0,267). Der Fall, in dem hydraulische Energie in Rückwärtsrichtung fließt, ist in 17(b) gezeigt. In diesem Fall wird an die mechanische Einheit ein Energieanteil von 1,267 (1 + 0,267) abgegeben, und ein Energieanteil von 1,20 (1,267 × 0,95) wird übertragen, so dass die Gesamteffizienz 0,870 (1,20 – 0,333) ist.

Wie eben beschrieben, tritt, wenn hydraulische Energie in Rückwärtsrichtung fließt, ein großer Energiefluss in jedem Element auf, woraus eine schlechte Effizienz resultiert. In anderen Worten ist ein hydraulischer Energiefluss in Vorwärtsrichtung besser als ein hydraulischer Energiefluss in Rückwärtsrichtung. Wie aus 17(a) und 17(b) ersichtlich ist, steigt, wenn ein Teil der Energie in Rückwärtsrichtung fließt, die durch die mechanische Einheit hindurchtretende Energie an, und somit muss die Größe des Planetenradgetriebes erhöht werden, was zu einem Nachteil in der Wirtschaftlichkeit führt.

Um dieses Problem der herkömmlichen HMT des Abtriebsverzweigungstyps und des Antriebsverzweigungstyps zu lösen, wurde ein Getriebe vorgeschlagen, das als HMT des Abtriebsverzweigungstyps arbeiten kann, wenn die Drehzahl der Abtriebswelle erhöht wird, und das als HMT des Antriebsverzweigungstyps arbeiten kann, wenn die Drehzahl der Abtriebswelle reduziert wird. Dieses Getriebe, das nachfolgend als HMT des umschaltbaren Abtriebs/Antriebsverzweigungstyps bezeichnet wird, hat mehrere Vorteile dadurch, dass die durch hydraulische Energie übertragene Leistung unabhängig von der Drehzahl der Abtriebswelle auf Plus gehalten werden kann, um einen konstanten hydraulischen Energiefluss in Vorwärtsrichtung zu ermöglichen, und dass eine erhöhte Energieeffizienz in allen Drehzahlbereichen von niedriger bis hoher Drehzahl erreicht werden kann.

Bei einem Fahrzeugsteuerungssystem mit dem HMT des Abtriebsverzweigungstyps 100, einem Fahrzeugsteuerungssystem mit dem HMT des Antriebsverzweigungstyps 200 und einem Fahrzeugsteuerungssystem mit dem HMT des umschaltbaren Abtriebs/Antriebsverzweigungstyps ist die Drehzahl des Motors 101 von der Öffnung der Drosselklappe und dem Lastdrehmoment abhängig. Das Lastdrehmoment variiert entsprechend dem Verhältnis der Abtriebswellendrehzahl zu der Antriebswellendrehzahl des HMT 100 (200), das nachfolgend als Übersetzungsverhältnis bezeichnet wird. Dementsprechend fällt die Motordrehzahl ab, wenn das Übersetzungsverhältnis ansteigt, und die Motordrehzahl steigt an, wenn das Übersetzungsverhältnis abfällt. Das Übersetzungsverhältnis wird durch Steuerung der Neigungswinkel der Taumelscheiben der ersten und der zweiten Pumpe/Motor 105, 113 variiert.

Bei dem oben genannten Fahrzeugsteuerungssystem wird der Motor in einen Fahrzustand, der für die Öffnung der Drosselklappe am zweckmäßigsten ist, derart gebracht, dass eine Motordrehzahl, bei welcher der Motor in einem optimalen Fahrzustand betrieben werden kann, als eine Sollmotordrehzahl festgelegt wird, und die Istmotordrehzahl wird durch Steuerung des Übersetzungsverhältnisses, wo die Neigungswinkel der Taumelscheibe gesteuert werden, nahe an die Sollmotordrehzahl gebracht.

Außerdem sind die oben genannten Fahrzeugsteuerungssysteme mit einer Bremseinrichtung zum willkürlichen Begrenzen des Übersetzungsverhältnisses innerhalb einer oberen Grenze versehen, die auf der Basis der Hebelposition eines Hebels zum Einstellen einer maximalen Drehzahl festgelegt wird. Durch Betätigen der Bremseinrichtung zum Begrenzen des Übersetzungsverhältnisses wird die Abtriebswellendrehzahl (Fahrzeuggeschwindigkeit) des HMT 100 (200) reduziert.

Jedoch haben sich die oben genannten Fahrzeugsteuerungssysteme nicht als erfolgreich erwiesen, da trotz dessen, dass die Begrenzung des Übersetzungsverhältnisses durch den Betrieb der Bremseinrichtung eine Verringerung der Drehzahl der Antriebswelle, d.h. der Fahrzeuggeschwindigkeit, bewirkt, die Motordrehzahl steigt, was dem Benutzer das Gefühl einer Betriebsstörung gibt.

Mit der Erfindung wird ein Fahrzeugsteuerungssystem geschaffen, welches geeignet ist, die Drehzahl, d.h. die Fahrzeuggeschwindigkeit, der Antriebswelle des HMT in Erwiderung auf die Betätigung der Bremseinrichtung zu verringern, während die Motordrehzahl sinkt, so dass der Benutzer keine Unregelmäßigkeiten während des Betriebs fühlt.

Dies wird gemäß der Erfindung erreicht durch ein Fahrzeugsteuerungssystem mit einem Motor und einem hydromechanischen Getriebe, das derart ausgebildet ist, dass Energie des Motors von einer Antriebswelle über eine mechanische Getriebeeinheit und eine hydrostatische Getriebeeinheit auf eine Abtriebswelle übertragen wird, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem aufweist:

(a) Sollmotordrehzahländerungsmittel zur Änderung einer als ein Sollwert für die Istdrehzahl des Motors festgelegten Sollmotordrehzahl entsprechend einem Betätigungswert;
(b) Sollübersetzungsverhältnisberechnungsmittel zur Berechnung eines Sollwertes für das Übersetzungsverhältnis des hydromechanischen Getriebes, welcher Sollwert die Istdrehzahl des Motors mit der Sollmotordrehzahl in Übereinstimmung bringt;
(c) Hydrostatische Getriebeeinheitssteuerungsmittel zur Steuerung der hydrostatischen Getriebeeinheit derart, dass das Istübersetzungsverhältnis des hydromechanischen Getriebes mit dem durch die Sollübersetzungsverhältnisberechnungsmittel berechneten Sollübersetzungsverhältnis übereinstimmt; und
(d) Motorsteuerungsmittel zur Steuerung des Motors derart, dass, wenn die Sollmotordrehzahl durch die Sollmotordrehzahländerungsmittel von einem ersten Sollwert auf einen zweiten Sollwert geändert wird, der geringer als der erste Sollwert ist, das Abtriebsdrehmoment des Motors reduziert wird, während das Verhältnis des Änderungsbetrages des Abtriebsdrehmoments des Motors zu dem Änderungsbetrag der Sollmotordrehzahl konstant oder im Wesentlichen konstant gehalten wird.

Gemäß der Erfindung berechnet, wenn ein erster Sollwert für die Istdrehzahl des Motors festgelegt ist, das Sollmotordrehzahländerungsmittel einen Sollwert für das Übersetzungsverhältnis des hydromechanischen Getriebes (nachfolgend als Getriebe bezeichnet) derart, dass die Istdrehzahl des Motors mit dem ersten Sollwert in Übereinstimmung gelangt. Dann steuert das hydrostatische Getriebeeinheitssteuerungsmittel die hydrostatische Getriebeeinheit derart, dass das Istübersetzungsverhältnis des Getriebes mit dem durch das Sollübersetzungsverhältnisberechnungsmittel berechneten Sollübersetzungsverhältnis in Übereinstimmung gelangt. Mit dieser Anordnung führt das Getriebe einen Gangschaltvorgang (Drehmomentumkehr) derart durch, dass das Getriebe von dessen Abtriebswelle ein Abtriebsdrehmoment erzeugt, welches einer Antriebskraft entspricht, die für eine aufgebrachte Last erforderlich ist, während ein Motorabtriebsdrehmomentwert dem ersten Sollwert als ein Antriebsdrehmomentwert entspricht und dieser Antriebsdrehmomentwert konstant gehalten wird, und dann eine erste Antriebskraft/Abtriebswellendrehzahlcharakteristik auf der Basis des Gangschaltvorgangs festgelegt wird. Wenn die Sollmotordrehzahl durch das Sollmotordrehzahländerungsmittel von dem ersten Sollwert auf einen zweiten Sollwert geändert wird, der geringer als der erste Sollwert ist, führt das Getriebe wie im oben beschriebenen Falle einen Gangschaltvorgang (Drehmomentumkehr) derart durch, dass das Getriebe von dessen Abtriebswelle ein Abtriebsdrehmoment erzeugt, welches einer Antriebskraft entspricht, die für eine aufgebrachte Last erforderlich ist, während ein Motorabtriebsdrehmomentwert dem zweiten Sollwert als ein Antriebsdrehmomentwert entspricht und dieser Antriebsdrehmomentwert konstant gehalten wird, und dann eine zweite Antriebskraft/Abtriebswellendrehzahlcharakteristik auf der Basis des Gangschaltvorgangs festgelegt wird.

Die Erfindung wird mit Bezug auf 6 erläutert. Wenn die Sollmotordrehzahl durch das Sollmotordrehzahländerungsmittel von einem ersten Sollwert N_a auf einen zweiten Sollwert N_b geändert wird, der geringer als der erste Sollwert N_a ist, reduziert das Motorsteuerungsmittel das Abtriebsdrehmoment des Motors in einer solchen Weise, dass das Verhältnis ΔT/ΔN des Betrages der Änderung ΔT (T_a – T_b) des Abriebsdrehmomentes des Motors zu dem Betrag der Änderung ΔN (N_a – N_b) der Sollmotordrehzahl konstant oder im Wesentlichen konstant gehalten wird, d.h. die durchschnittliche Änderungsrate (durch die Neigung der Linie a – b dargestellt) des Motorabtriebsdrehmoments im Übergangsbereich (N_a bis N_b) der Sollmotordrehzahl konstant oder im Wesentlichen konstant gehalten wird. Insbesondere ändert sich mit der Änderung (N_a → N_b) der Sollmotordrehzahl die Motorabtriebsdrehmomentcharakteristik von der durch TL_a in 6 dargestellten Linie der Motorabtriebsdrehmomentcharakteristik (nur der wesentliche Teil ist gezeigt) zu der durch TL_b in 6 dargestellten Linie der Motorabtriebsdrehmomentcharakteristik (nur der wesentliche Teil ist gezeigt). In dem Diagramm, das die Antriebskraft in Abhängigkeit von der Drehzahl der Abtriebswelle darstellt, ist die zweite Antriebskraft/Abtriebswellendrehzahlcharakteristik WL_b in der unteren Seite der Drehzahl der Abtriebswelle, als dies die erste Antriebskraft/Abtriebswellendrehzahlcharakteristik WL_a ist, und daher wird die Drehzahl der Abtriebswelle, welche durch Bestimmen einer für die Last erforderlichen Antriebskraft F ermittelt wird, reduziert (V_a → V_b).

Bei einer Anwendung, wo das Fahrzeugsteuerungssystem gemäß der Erfindung in ein Arbeitsfahrzeug, wie eine Planierraupe, einbezogen ist, kann, da die Sollmotordrehzahl durch Betätigen des Sollmotordrehzahländerungsmittels (z.B. Bremseinrichtung) reduziert werden kann, die Motordrehzahl gleichzeitig mit der Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert wird, so dass kein Gefühl einer Betriebsstörung wie bei herkömmlichen Systemen verursacht wird. Außerdem tritt durch Festlegen der durch NL in 7 dargestellten Linie der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik (nur der wesentliche Teil ist gezeigt), d.h. durch Einstellen des Betrages der Reduzierung des Abtriebsdrehmoments des Motors in Bezug auf den Betrag der Änderung der Sollmotordrehzahl bei der oben beschriebenen Motorsteuerung ein Übergang auf die zweite Antriebskraft/Abtriebswellendrehzahlcharakteristik WL_b auf, welche in den unteren Seiten der Antriebskraft und der Drehzahl der Abtriebswelle in dem Diagramm der Antriebskraft/Abtriebswellendrehzahlcharakteristik im Vergleich zu der ersten Antriebskraft/Abtriebswellendrehzahlcharakteristik WL_a ist. Dies führt zu einem Vorteil, dass, indem die für die Last erforderliche Antriebskraft auf einem geringen Übergangsniveau variiert, eine zuverlässige Drehzahlsteuerung in niedrigen Drehzahlbereichen erreicht werden kann.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 ein Schema eines Fahrzeugsteuerungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ein Steuerblockdiagramm des Fahrzeugsteuerungssystems gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
4 ein Diagramm der Fahrzeugzugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik gemäß der ersten Ausführungsform;
5 ein Flussdiagramm eines Vorgangs, der von einer Steuereinrichtung während der Fahrzeugverzögerung durchgeführt wird;
6 ein Diagramm (1) zur Erläuterung des Grundprinzips der Steuerung der Zugkraft (Antriebskraft)/Fahrzeuggeschwindigkeit (Abtriebswellendrehzahl) – Charakteristik;
7 ein Diagramm (2) zur Erläuterung des Grundprinzips der Steuerung der Zugkraft (Antriebskraft)/Fahrzeuggeschwindigkeit (Abtriebswellendrehzahl) – Charakteristik;
8 ein Diagramm (3) zur Erläuterung des Grundprinzips der Steuerung der Zugkraft (Antriebskraft)/Fahrzeuggeschwindigkeit (Abtriebswellendrehzahl) – Charakteristik;
9 ein Diagramm der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik zur Erläuterung der Verzögerung in einem Antriebsverzweigungsbereich;
10 ein Diagramm der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik zur Erläuterung der Verzögerung aus einem direkten Bereich;
11 ein Diagramm der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik zur Erläuterung der Verzögerung aus einem Abtriebsverzweigungsbereich;
12 ein Diagramm der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik zur Erläuterung der Niedriggeschwindigkeitssteuerung im Antriebsverzweigungsbereich;
13 ein Diagramm der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik eines Fahrzeugsteuerungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
14 eine Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl gemäß der zweiten Ausführungsform;
15(a) und 15(b) ein Schema bzw. ein Diagramm der Charakteristik der übertragenen Leistung eines herkömmlichen HMT des Abtriebsverzweigungstyps mit zwei Pumpen/Motoren;
16(a) und 16(b) ein Schema bzw. ein Diagramm der Charakteristik der übertragenen Leistung eines herkömmlichen HMT des Antriebsverzweigungstyps mit zwei Pumpen/Motoren; und
17(a) und 17(b) Schemen zur Erläuterung des Unterschiedes in der Effizienz zwischen den verschiedenen Energieflüssen bei einem herkömmlichen HMT.
Mit Bezug auf die Zeichnung wird ein Fahrzeugsteuerungssystem gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
1 ist ein Schema eines Fahrzeugsteuerungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Bei der Ausführungsform wird das Getriebe für ein Raupenkettenfahrzeug, wie eine Planierraupe, verwendet, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt.
Das Fahrzeugsteuerungssystem gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung weist einen Dieselmotor 2 und ein hydromechanisches Getriebe 1 (nachfolgend als Getriebe 1 bezeichnet) auf, das die Leistung des Motors 2 von dessen Antriebswelle über eine mechanische Getriebeeinheit und eine hydrostatische Getriebeeinheit auf dessen Abtriebswelle überträgt.
An dem Motor 2 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem 2a des Akkumulatortyps (common rail) montiert. Das Kraftstoffeinspritzsystem 2a selbst ist wohl bekannt und wird daher nicht ausführlich erläutert. Das Kraftstoffeinspritzsystem 2a ist derart gestaltet, dass es Kraftstoff mittels einer Kraftstoffförderpumpe in einen Akkumulator fördert und durch Öffnen/Schließen eines Solenoidsteuerventils aus einer Einspritzdüse spritzt. Die Kraftstoffeinspritzcharakteristika werden von einem Antriebssignal bestimmt, das von einer später beschriebenen Steuereinrichtung 40 an das Solenoidsteuerventil gesendet wird, so dass gewünschte Einspritzcharakteristika für alle Drehzahlen des Motors 2 vom Niedrigdrehzahlbereich bis zum Hochdrehzahlbereich erreicht werden können. Bei der ersten Ausführungsform bildet ein so genanntes elektronisch gesteuertes Einspritzsystem, das aus dem Kraftstoffeinspritzsystem 2a, der Steuereinrichtung 40 und verschiedenen Sensoren (die typischerweise einen später beschriebenen Motordrehzahlsensor 50 umfassen) zusammengesetzt ist, ein Motorsteuerungssystem (Motorsteuerungsmittel). Bei einem solchen elektronisch gesteuerten Einspritzsystem wird eine Solleinspritzcharakteristik durch digitale Werte aufgestellt, wodurch die später beschriebenen Motorcharakteristika erreicht werden.
Bei dem Getriebe 1 ist ein erstes Zahnrad 4 an einer Antriebswelle 3 befestigt, die von einem Motor 2 angetrieben wird. Das erste Zahnrad 4 steht mit einem zweiten Zahnrad 5 in Eingriff, das über einen Synchronisiermechanismus (Kupplungsmechanismus) 6 mit einer Welle 7a einer ersten Pumpe/Motor 7 gekuppelt werden kann. Der Synchronisiermechanismus 6 ist zwischen dem zweiten Zahnrad 5 und einem fünften Zahnrad 17 (später beschrieben) zum selektiven Synchronisieren der Drehung der Welle 7a mit der Drehung des zweiten Zahnrades 5 oder der Drehung des fünften Zahnrades 17 während des Schaltvorgangs angeordnet.
Zwischen der Antriebswelle 3 und einer Zwischenabtriebswelle 8, die auf derselben Achslinie ausgerichtet sind, ist ein Planetenradgetriebe 9 zum Gangschalten angeordnet. An der Antriebswelle 3 sind ein Sonnenrad 10 des Planetenradgetriebes 9 zum Gangschalten drehbar abgestützt und ein Planetenradträger 12 zum axialen Abstützen einer Mehrzahl von Planetenrädern 11 befestigt. Ein drittes Zahnrad 13 mit großem Durchmesser ist einstückig mit dem Sonnenrad 10 gekuppelt. Ein viertes Zahnrad 14 steht mit dem Umfang des dritten Zahnrades 13 in Eingriff und ist an einer Welle 15a einer zweiten Pumpe/Motor 15 befestigt. Ein Hohlrad 16 steht mit dem Umfang des Planetenradsatzes 11 in Eingriff. An dem Hohlrad 16 ist die Zwischenabtriebswelle 8 befestigt. Das fünfte Zahnrad 17 steht mit dem Umfang des Hohlrades 16 in Eingriff und ist an der Welle 7a der ersten Pumpe/Motor 7 drehbar und axial abgestützt. Die erste Pumpe/Motor 7 und die zweite Pumpe/Motor 15 sind über eine Hydraulikleitung 18 miteinander verbunden.
Die Zwischenabtriebswelle 8 ist mit einem Rückwärtsplanetenradgetriebe 19 und einem Vorwärtsplanetenradgetriebe 20 des Einfachplanetentyps versehen. Das Rückwärtsplanetenradgetriebe 19 ist aus einem Sonnenrad 21, das an der Zwischenabtriebswelle 8 befestigt ist, einem Hohlrad 22, das an der Außenseite des Sonnenrades 21 liegt, einem Planetenrad 23, das zwischen dem Sonnenrad 21 und dem Hohlrad 22 liegt und mit diesen in Eingriff steht, und einem Planetenradträger 25 zusammengesetzt, der das Planetenrad 23 abstützt und von einer hydraulischen Rückwärtskupplung 24 hydraulisch gebremst werden kann. Das Vorwärtsplanetenradgetriebe 20 ist aus einem Sonnenrad 26, das an der Zwischenabtriebswelle 8 befestigt ist, einem Hohlrad 28, das an der Außenseite des Sonnenrades 26 liegt und von einer hydraulischen Vorwärtskupplung 27 hydraulisch gebremst werden kann, einem Planetenrad 29, das zwischen dem Sonnenrad 26 und dem Hohlrad 28 liegt und mit diesen in Eingriff steht, und einem Planetenradträger 30 zusammengesetzt, der das Planetenrad 29 abstützt und einstückig mit dem Hohlrad 22 des Rückwärtsplanetenradgetriebes 19 verbunden ist.
Der Planetenradträger 30 ist mit der Abtriebswelle 31 gekuppelt, welche ihrerseits über ein Kegelrad mit einer hydraulischen Steuerungseinheit 32 gekuppelt ist, die an einer Querwelle angeordnet ist. Die Steuerungseinheit 32 ist mit einem rechten und einem linken Enduntersetzungsgetriebe 33 gekuppelt. Die von der Abtriebswelle 31 auf die Querwelle übertragene Energie wird dann auf ein rechtes und ein linkes Kettenrad für den Antrieb einer rechten bzw. linken Raupenkette über die Steuerungseinheit 32, die Enduntersetzungsgetriebe 33 und anderes übertragen.
Bei dem Getriebe 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist, wenn die Welle 7a der ersten Pumpe/Motor 7 über den Synchronisiermechanismus 6 mit dem zweiten Zahnrad 5 gekuppelt ist, die erste Pumpe/Motor 7 an der Seite der Antriebswelle 3 positioniert, so dass das Getriebe 1 als ein HMT des Abtriebsverzweigungstyps arbeitet (siehe 15). Wenn die Welle 7a der ersten Pumpe/Motor 7 über den Synchronisiermechanismus 6 mit dem fünften Zahnrad 17 gekuppelt ist, ist die erste Pumpe/Motor 7 an der Seite der Zwischenabtriebswelle 8 positioniert, so dass das Getriebe 1 als ein HMT des Antriebsverzweigungstyps arbeitet (siehe 16).
Wenn die Welle 7a der ersten Pumpe/Motor 7 mit der Seite des zweiten Zahnrades 5 gekuppelt ist, d.h. wenn die Drehzahl der Zwischenabtriebswelle 8 an der Drehzahlerhöhungsseite ist, arbeitet die erste Pumpe/Motor 7 als Pumpe, während die zweite Pumpe/Motor 15 als Motor arbeitet. Daher fließt Energie mittels Hydraulikdruck von der ersten Pumpe/Motor 7 zu der zweiten Pumpe/Motor 15. In anderen Worten fließt hydraulische Energie in einer Vorwärtsrichtung von der Antriebswelle 3 zu der Zwischenabtriebswelle 8. Dementsprechend wird Energie von dem Motor 2 an den Planentenradträger 12 abgegeben, und Energie von der zweiten Pumpe/Motor 15, die als Motor arbeitet, wird an das Sonnenrad 10 abgegeben, während Rotationsenergie von dem Planetenradträger 12 an die Antriebswelle (Welle 7a) der ersten Pumpe/Motor 7, die als Pumpe arbeitet, und von dem Hohlrad 16 an die Zwischenabtriebswelle 8 abgegeben wird.
Andererseits arbeitet, wenn die Welle 7a der ersten Pumpe/Motor 7 mit der Seite des fünften Zahnrades 17 gekuppelt ist, d.h. wenn die Drehzahl der Zwischenabtriebswelle 8 an der Drehzahlminderungsseite ist, die erste Pumpe/Motor 7 als Motor, während die zweite Pumpe/Motor 15 als Pumpe arbeitet. Daher fließt Energie mittels Hydraulikdruck von der zweiten Pumpe/Motor 15 zu der ersten Pumpe/Motor 7. In anderen Worten fließt hydraulische Energie in einer Vorwärtsrichtung von der Antriebswelle 3 zu der Zwischenabtriebswelle 8. Dementsprechend wird Energie von dem Motor 2 an den Planentenradträger 12 abgegeben, und Energie von der ersten Pumpe/Motor 7, die als Motor arbeitet, wird an das Hohlrad 16 abgegeben, während Rotationsenergie von dem Sonnenrad 10 an die Antriebswelle (Welle 15a) der zweiten Pumpe/Motor 15, die als Pumpe arbeitet, und von dem Hohlrad 16 an die Zwischenabtriebswelle 8 abgegeben wird.
Nun wird mit Bezug auf das Blockdiagramm aus 2 die Grundstruktur der Steuerungseinheit des Fahrzeugsteuerungssystems gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung erläutert.
In dem in 2 gezeigten Blockdiagramm ist die Abtriebswelle des Motors 2 mit einem Motordrehzahlsensor 50 zum Erfassen der Istdrehzahl der Abtriebswelle des Motors 2 versehen, während die Abtriebswelle (d.h. die Zwischenabtriebswelle 8) der Differentialeinheit (d.h. des Planetenradgetriebes 9) mit einem Getriebeabtriebswellendrehzahlsensor 51 zum Erfassen der Istdrehzahl der Antriebswelle der Differentialeinheit versehen ist. Ein Gaspedal 52 zum Festlegen eines Drosselklappenwertes für den Motor 2 ist mit einem Gaspedal-Positionssensor 53 zum Erfassen der Position des Gaspedals 52 versehen. Ein Vorwärts/Rückwärtsschalthebel 54 zum Schalten zwischen Vorwärts und Rückwärts ist mit einem Vorwärts/Rückwärtsschalthebel-Positionssensor 55 zum Erfassen der Vorwärts (F)-, Neutral (N)- und Rückwärts (R)-Position des Vorwärts/Rückwärtsschalthebels 54 versehen. Ein Maximalgeschwindigkeitseinstellhebel 56 zum Einstellen einer Maximalgeschwindigkeit für das Fahrzeug ist mit einem Maximalgeschwindigkeitseinstellhebel-Positionssensor 57 zum Erfassen der Position des Maximalgeschwindigkeitseinstellhebels 56 versehen. Die Welle 7a der ersten Pumpe/Motor 7 ist mit einem erste Pumpe/Motor- Drehzahlsensor 58 zum Erfassen der Istdrehzahl der Welle 7a versehen, während die Welle 15a der zweiten Pumpe/Motor 15 mit einem zweiten Pumpe/Motor-Drehzahlsensor 59 zum Erfassen der Istdrehzahl der Welle 15a versehen ist. Eine Bremseinrichtung 60 zum Abbremsen des Fahrzeuges ist mit einem Bremspedalbetätigungswertsensor 62 zum Erfassen des Betätigungswertes eines Bremspedals 61 versehen, das durch eine Hupe betätigt wird. Die Eingaben an die Steuereinrichtung 40 sind (a) ein Motordrehzahlsignal von dem Motordrehzahlsensor 50, (b) ein Getriebeabtriebswellendrehzahlsignal von dem Getriebeabtriebswellendrehzahlsensor 51, (c) ein Gaspedalpositionssignal (Drosselsignal) von dem Gaspedal-Positionssensor 53, (d) ein Vorwärts/Rückwärts-Schalthebel-Positionssignal (Vorwärts/Rückwärts-Schaltsignal) von dem Vorwärts/Rückwärts-Schalthebel-Positionssensor 55, (e) ein Maximalgeschwindigkeitseinstellhebel-Positionssignal (Maximalgeschwindigkeitseinstellsignal) von dem Maximalgeschwindigkeitseinstellhebel-Positionssensor 57, (f) ein erste Pumpe/Motor-Drehzahlsignal von dem erste Pumpe/Motor-Drehzahlsensor 58, (g) ein zweite Pumpe/Motor-Drehzahlsignal von dem zweite Pumpe/Motor-Drehzahlsensor 59, und (h) ein Bremspedalbetätigungswertsignal (Verzögerungssignal) von dem Bremspedalbetätigungswertsensor 62. Es wird angemerkt, dass die Bremseinrichtung 60 dem Sollmotordrehzahländerungsmittel gemäß der Erfindung entspricht.
Die Steuereinrichtung 40 ist aus einem Prozessor (CPU) zum Ausführen eines bestimmten Programms, einem Festspeicher (ROM) zum Speichern dieses Programms und verschiedener Tabellen und Aufstellungen, und einem beschreibbaren Speicher zusammengesetzt, der als ein Arbeitsspeicher dient, der zur Ausführung des Programms notwendig ist. In Erwiderung auf das Motordrehzahlsignal, das Gaspedal-Positionssignal (Drosselsignal), das Vorwärts/Rückwärts-Schalthebel-Positionssignal (Vorwärts/Rückwärts-Schaltsignal), das Maximalgeschwindigkeitseinstellhebel-Positionssignal (Maximalgeschwindigkeitseinstellsignal), das erste Pumpe/Motor-Drehzahlsignal und das zweite Pumpe/Motor-Drehzahlsignal führt die Steuereinrichtung 40 arithmetische Operationen durch Ausführung des Programms durch. Dann sendet die Steuereinrichtung 40 ein Schaltsteuerungssignal an ein Gangschaltventil 41 zum Schalten zwischen der hydraulischen Vorwärts- und Rückwärtskupplung 27 und 24. Die Steuereinrichtung 40 sendet auch ein Winkelsteuerungssignal an einen Stellantrieb 42 zur Steuerung des Taumelscheibenwinkels der ersten Pumpe/Motor 7 des Verstelltyps und an einen Stellantrieb 43 zur Steuerung des Taumelscheibenwinkels der zweiten Pumpe/Motor 15 des Verstelltyps. Ferner sendet die Steuereinrichtung 40 ein Umschaltsignal an ein Schaltventil 44 zum Bewegen der Hülse (nicht gezeigt) des Synchronisiermechanismus 6.
Bei der Steuereinrichtung 40 speichert der ROM Aufstellungen zur Steuerung der Sollmotordrehzahl (siehe 3(a) bis 3(c)), welche die Beziehung zwischen der Sollmotordrehzahl (Soll für die Istdrehzahl des Motors 2) und dem Bremshub (Betätigungswert des Bremspedals 61). Durch Nachsehen in den Aufstellungen zur Steuerung der Sollmotordrehzahl kann anhand eines von dem Bremspedalbetätigungswertsensor 62 gesendeten Eingabesignals eine Sollmotordrehzahl entsprechend eines Bremshubs festgelegt werden. Es wird angemerkt, dass in der folgenden Beschreibung die in 3(a) gezeigte Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl mit (A) bezeichnet wird, die in 3(b) gezeigte Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl mit (B) bezeichnet wird, und die in 3(c) gezeigte Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl mit (C) bezeichnet wird.
Durch Verwendung der folgenden Gleichung (1) berechnet die Steuereinrichtung 40 einen Sollwert (Sollübersetzungsverhältnis) für das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 1 (Verhältnis der Drehzahl der Zwischenabtriebswelle 8 zu der Drehzahl der Antriebswelle 3 (Motordrehzahl), wobei der Sollwert ermöglicht, dass die Istdrehzahl des Motors 2 mit der Sollmotordrehzahl übereinstimmt. Es wird angemerkt, dass die CPU der Steuereinrichtung 40 dem Sollübersetzungsverhältnisberechnungsmittel gemäß der Erfindung entspricht. E = e + k (n – N) (1)wobei E ein Sollübersetzungsverhältnis ist, e ein Istübersetzungsverhältnis (Istdrehzahl der Zwischenabtriebswelle 8 % Istdrehzahl der Antriebswelle 3 (Istmotordrehzahl)) ist, k eine Konstante ist, n eine Istmotordrehzahl ist, und N eine Sollmotordrehzahl ist.
Ein Winkelsteuerungssignal, das das Istübersetzungsverhältnis e mit einem Sollübersetzungsverhältnis E in Übereinstimmung bringt, wird von der Steuereinrichtung 40 an den Stellantrieb 42, 43 gesendet. Es wird angemerkt, dass die Anordnung mit der Steuereinrichtung 40 und den Stellantrieben 42, 43 dem hydrostatischen Getriebeeinheitssteuerungsmittel gemäß der Erfindung entspricht.
Wenn die Sollmotordrehzahl N durch die Betätigung der Bremseinrichtung 60 von einem ersten Wert auf einen niedrigeren zweiten Wert geändert wird, gibt die Steuereinrichtung 40 ein Antriebssignal an das Kraftstoffeinspritzsystem 2a ab, um das Abtriebsdrehmoment des Motors zu reduzieren, während das Verhältnis ΔT/ΔN konstant oder im Wesentlichen konstant gehalten wird, wobei das Verhältnis ΔT/ΔN das Verhältnis des Betrages der Änderung ΔT des Abtriebsdrehmoments des Motors zu dem Betrag der Änderung ΔN der Sollmotordrehzahl ist.
Als nächstes werden die Umschaltsteuerung des Schaltventils 44, der Vorgang, der von der Steuereinrichtung 40 während der Fahrzeugverzögerung durchgeführt wird, und das Grundprinzip der Steuerung der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik in der Reihenfolge mit Bezug auf 4, auf das Flussdiagramm in 5, und auf 6 und 8 beschrieben.
Mit Bezug auf 4 wird die Umschaltsteuerung des Schaltventils 44 beschrieben.
Wie in dem Diagramm in 4 gezeigt ist, wird auf der Basis der Zugkraft und der Fahrzeuggeschwindigkeit, die aus einem Eingabesignal von dem Motordrehzahlsensor 50 berechnet werden, ein Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich (Bereich (1)) für den Bereich von einer einem maximalen Drehmomentpunkt T_M des Motors 2 zugeordneten Fahrzeuggeschwindigkeit V_Q zu einer einem Nenndrehmomentpunkt T_N zugeordneten Fahrzeuggeschwindigkeit V_R festgelegt. Der Bereich (1) ist der Bereich (direkter Bereich), wo die Drehung der zweiten Pumpe/Motor 15 gestoppt wird, d.h, die Leistungsübertragung wird durch die mechanische Einheit allein durchgeführt. Wenn aus Eingabesignalen von dem Motordrehzahlsensor 50 und dem Getriebeabtriebswellendrehzahlsensor 51 erfasst wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit aus dem Bereich (1) erhöht wurde, d.h. dass die Fahrzeuggeschwindigkeit in einen Bereich (Bereich (2)) eingetreten ist, der die dem Nenndrehmomentpunkt T_N zugeordnete Fahrzeuggeschwindigkeit V_R überschreitet, wird dann die erste Pump/Motor 7 mit dem zweiten Zahnrad 5 (Seite der Antriebswelle 3) gekuppelt, so dass das Getriebe 1 als ein Getriebe des Abtriebsverzweigungstyps arbeitet. Andererseits, wenn aus Eingabesignalen von dem Motordrehzahlsensor 50 und dem Getriebeabtriebswellendrehzahlsensor 51 erfasst wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit aus dem Bereich (1) reduziert wurde, d.h. dass die Fahrzeuggeschwindigkeit in einen niedrigeren Bereich (Bereich (3)) als der dem maximalen Drehmomentpunkt T_M zugeordneten Fahrzeuggeschwindigkeit V_Q eingetreten ist, wird dann die erste Pumpe/Motor 7 mit dem fünften Zahnrad 17 (Seite der Zwischenabtriebswelle 8) gekuppelt, so dass das Getriebe 1 als ein Getriebe des Antriebsverzweigungstyps arbeitet. Es wird angemerkt, dass in der folgenden Beschreibung der Bereich, in dem das Getriebe 1 als ein Getriebe des Abtriebsverzweigungstyps arbeitet, als Abtriebsverzweigungsbereich bezeichnet wird, während der Bereich, in dem das Getriebe 1 als ein Getriebe des Antriebsverzweigungstyps arbeitet, als Antriebsverzweigungsbereich bezeichnet wird. In 4 zeigt ein Diagramm der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik einen Zustand, in dem die Bremseinrichtung 60 nicht betätigt ist.
Die Wendepunkte für die Bereiche (1), (2) und (3), welche durch den maximalen Drehmomentpunkt T_M und den Nenndrehmomentpunkt T_N spezifiziert sind, werden geschaltet, wie später während der Betätigung der Bremseinrichtung 60 beschrieben ist.
Mit Bezug auf 5 wird der Vorgang beschrieben, der von der Steuereinrichtung 40 während der Verzögerung des Fahrzeuges durchgeführt wird.
Schritt S1: Es wird geprüft, ob ein Verzögerungssignal (Bremspedalbetätigungswertsignal) von dem an der Bremseinrichtung 60 vorgesehenen Bremspedalbetätigungswertsensor 62 eingegeben wurde, und der Betätigungswert des Bremspedals wird erfasst. Wenn ein Verzögerungssignal eingegeben wurde, fährt das Programm mit Schritt S2 fort.
Schritt S2 bis S5: In Schritt S2 wird bestimmt, welcher Betriebsbereich des Getriebes 1 platziert war, wenn das Verzögerungssignal eingegeben wurde. Dieses Bestimmen das dem Betriebsbereich zugeordnet ist, wird unabhängig von dem Vorhandensein/Fehlen eines Verzögerungssignals konstant durchgeführt. Das Getriebe 1 wird in dem Antriebsverzweigungsbereich (Bereich (3) in 4) betrieben, gerade nachdem das Fahrzeug gestartet wurde. Das Sollübersetzungsverhältnis E, welches ermöglicht, dass das Volumenverhältnis der ersten Pumpe/Motor 7 Null wird, wird als ein Referenzübersetzungsverhältnis e_c angesehen. Wenn das Istübersetzungsverhältnis e das Referenzübersetzungsverhältnis e_c überschritten hat, wird bestimmt, dass der Betriebsbereich, in welchem das Getriebe 1 betrieben wird, von dem Antriebsverzweigungsbereich in den direkten Bereich (Bereich (1) in 4) geändert wurde. Wenn bestimmt wird, dass das Getriebe 1 im direkten Bereich betrieben wurde, wenn das Verzögerungssignal eingegeben war, wird in Schritt S3 die in 3(b) gezeigte Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl (B) gelesen. Die Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl (B) stellt eine obere Grenzdrehzahl N_A und eine untere Grenzdrehzahl N_B für den Betätigungswert des Bremspedals 61, d.h. den Bremshub bereit, wenn das das Getriebe 1 im direkten Bereich betrieben wird. Wenn die Istdrehzahl n des Motors niedriger als die untere Grenzdrehzahl N_B ist, während das Getriebe 1 im direkten Bereich betrieben wird, wird der Betriebsbereich des Getriebes 1 in den Antriebsverzweigungsbereich geändert. Wenn die Istmotordrehzahl n höher als die obere Grenzdrehzahl N_A ist, wird der Betriebsbereich des Getriebes 1 in den Abtriebsverzweigungsbereich (Bereich (2) in 4) geändert.
Wenn das Istübersetzungsverhältnis e niedriger als das Referenzübersetzungsverhältnis e_c ist, wenn das Getriebe 1 im Abtriebsverzweigungsbereich arbeitet, wird der Betriebsbereich in den direkten Bereich geändert. Wenn bestimmt wird, dass ein Verzögerungssignal eingegeben wurde und das Getriebe 1 im Antriebsverzweigungsbereich arbeitet, wird dann in Schritt S4 die in 3(c) gezeigte Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl (C) gelesen. Wenn bestimmt wird, dass ein Verzögerungssignal eingegeben wurde und das Getriebe 1 im Abtriebsverzweigungsbereich arbeitet, wird dann in Schritt S5 die in 3(a) gezeigte Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl gelesen.
Schritt S6 bis S7: Wenn das Getriebe 1 im direkten Bereich betrieben wird, wird in Schritt S6 ein Antriebssignal an das Kraftstoffeinspritzsystem 2a abgegeben, um den Abtrieb des Motors entsprechend dem Betätigungswert des Bremspedals 61 zu reduzieren. Wenn das Getriebe 1 im Antriebsverzweigungs- oder Abtriebsverzweigungsbereich betrieben wird, wird die Sollmotordrehzahl N auf der Basis der Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl geändert, welche in Schritt S4 oder S5 gelesen wurde. Zusammen mit der Änderung der Sollmotordrehzahl N wird in Schritt 7 ein Antriebssignal in das Kraftstoffeinspritzsystem 2a eingegeben, um das Abtriebsdrehmoment des Motors zu reduzieren, während das Verhältnis ΔT/ΔN des Betrages der Änderung ΔT des Abtriebsdrehmoments des Motors zu dem Betrag der Änderung ΔN der Sollmotordrehzahl im Wesentlichen konstant ist. Es ist auch möglich, den Schritt S7 weiter nach dem Betrieb des Getriebes 1 im direkten Bereich in Schritt S3 im Lichte der Konsistenz der Steuerungen auszuführen, die in allen Betriebsbereichen des Getriebes 1 durchgeführt werden. In diesem Falle ist die Sollmotordrehzahl in den Aufstellungen zur Steuerung der Sollmotordrehzahl (A) und (B) durch gestrichelte Linien dargestellt. Der durch jede gestrichelte Linie dargestellte Teil wird in dem Diagramm entsprechend der auf das Getriebe 1 ausgeübten Belastung nach rechts oder links verschoben.
Schritt S8 bis 510: Das Sollübersetzungsverhältnis E wird auf der Basis des Istübersetzungsverhältnisses e des Getriebes 1, der Istmotordrehzahl n und der Sollmotordrehzahl N in der vorhergehenden Gleichung (1) [E = e + k (n – N)] (S8) berechnet. In Schritt S9 bis S10 wird ein Winkelsteuerungssignal zur Reduzierung der Differenz zwischen dem berechneten Sollübersetzungsverhältnis E und dem Istübersetzungsverhältnis e an die Stellantriebe 42, 43 abgegeben, bis das Istübersetzungsverhältnis e gleich dem Sollübersetzungsverhältnis E ist. Zusammenfassend wird, wenn die hydrostatische Getriebeeinheit des HMT arbeitet, die Bremseinrichtung derart gesteuert, dass der Betrag der Kraftstoffeinspritzung durch den Betrieb des Bremspedals reduziert wird und gleichzeitig die Sollmotordrehzahl für das HMT verringert wird.
Mit Bezug auf 6 wird das Grundprinzip der Steuerung der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik beschrieben.
Bei der Steuereinrichtung 40 berechnet die CPU nach dem Festlegen eines Sollwertes N_a für die Istdrehzahl des Motors 2 einen Sollwert für das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 1 auf der Basis der vorhergehenden Gleichung (1), so dass die Istmotordrehzahl mit dem Sollwert N_a übereinstimmt. Dann wird der berechnete Sollwert für das Übersetzungsverhältnis als das Sollübersetzungsverhältnis E festgelegt, und die Steuereinrichtung 40 gibt ein Winkelsteuerungssignal an die Stellantriebe 42, 43 ab, damit das Istübersetzungsverhältnis e des Getriebes 1 mit dem Sollübersetzungsverhältnis E übereinstimmt. Anschließend führt das Getriebe 1 ein Gangschalten (Drehmomentumkehr) durch, so dass der dem Sollwert N_a zugeordnete Motorabtriebsdrehmomentwert als ein Antriebsdrehmomentwert festgelegt wird und das Getriebe 1 von dessen Zwischenabtriebswelle 8 ein Abtriebsdrehmoment erzeugt, welches der Zugkraft F entspricht, die für die ausgeübte Belastung erforderlich ist, während der Antriebsdrehmomentwert konstant gehalten wird. Dann wird eine Linie WL_a der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik auf der Basis des oben beschriebenen Schaltvorgangs festgelegt. Gleichermaßen führt, wenn die Sollmotordrehzahl N durch die Betätigung der Bremseinrichtung 60 von einem Sollwert N_a auf einen niedrigeren anderen Sollwert N_b als dem Sollwert N_a geändert wird, das Getriebe 1 ein Gangschalten (Drehmomentumkehr) durch, so dass der dem Sollwert N_b zugeordnete Motorabtriebsdrehmomentwert als ein Antriebsdrehmomentwert festgelegt wird und das Getriebe 1 von dessen Zwischenabtriebswelle 8 ein Abtriebdrehmoment erzeugt, welches der Zugkraft F entspricht, das für die ausgeübte Belastung erforderlich ist, während der Antriebsdrehmomentwert konstant gehalten wird. Dann wird eine Linie WL_b der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik auf der Basis des oben beschriebenen Gangschaltvorgangs festgelegt.
Wenn die Sollmotordrehzahl N von dem Sollwert N_a auf den unteren Sollwert N_b geändert wird, gibt die Steuereinrichtung 40 ein Antriebssignal an das Kraftstoffeinspritzsystem 2a ab, um das Abtriebsdrehmoment des Motors zu reduzieren, während das Verhältnis ΔT/ΔN konstant oder im Wesentlichen konstant gehalten wird. Das Verhältnis ΔT/ΔN ist das Verhältnis des Betrages der Änderung ΔT (T_a – T_b) des Motorabtriebsdrehmomentwertes zu dem Betrag der Änderung ΔN (N_a – N_b) der Sollmotordrehzahl N, das heißt die durchschnittliche Änderungsrate (Neigung, die durch die Linie a – b dargestellt ist) des Motorabtriebsdrehmoments im Übergangsbereich (zwischen N_a und N_b) der Sollmotordrehzahl N. Dementsprechend variiert die Motorabtriebsdrehmomentcharakteristik von der durch TL_a in 6 dargestellten Linie der Motorabtriebsdrehmomentcharakteristik (nur der wesentliche Teil ist gezeigt) zu der durch TL_b in 6 dargestellten Linie der Motorabtriebsdrehmomentcharakteristik (nur der wesentliche Teil ist gezeigt). Infolgedessen wird auch die Linie WL_a der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik zu der Linie WL_b der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik verschoben, welche in der Niedriggeschwindigkeitsseite des Diagramms der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik dargestellt ist. Dann wird die Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch Bestimmen der für die ausgeübte Belastung erforderlichen Zugkraft F ermittelt wird, reduziert (V_a → V_b).
Danach wird die oben beschriebene Motorsteuerung (TL₀ → TL₁, TL₁ → TL₂ , TL₂ → TL₃ , ... TL_(n–3) → TL_(n–2), TL_(n–2) → TL_(n–1) TL_(n–1) → TL_n) , wie in 8 gezeigt ist, in jeder von n Zonen durchgeführt, in die der Sollmotordrehzahlübergangsbereich (N_A – N_B) eingeteilt ist, und die Anzahl von Zonen n wird auf das Maximum erhöht. Infolgedessen wird der Punkt (nachfolgend als Anpassungspunkt bezeichnet), der durch den dem Motordrehzahlwert zugeordneten Motorabtriebsdrehmomentwert spezifiziert ist, wenn die gegenwärtige Sollmotordrehzahl mit der Istmotordrehzahl übereinstimmt, auf einer Linie NL der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik verschoben, welche auf der Basis der Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl festgelegt wird (M₀ → M₁ → M₂ → M₃ ... M_(n–3) → M_(n–2) → M_(n–1) → M_n). Daher kann eine Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik jeweils für den Niedriglast/Hochgeschwindigkeitsbereich, den Niedriglast/Niedriggeschwindigkeitsbereich und den Hochlast/Niedriggeschwindigkeitsbereich des Diagramms der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik durch Festlegen der Linie NL der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik, d.h. durch Festlegen der Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl (siehe die durch WL₃, WL_n und WL_(n–3) dargestellten Linien der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik) festgelegt werden.
Bei dieser Ausführungsform werden die Einspritzcharakteristika des Kraftstoffeinspritzsystems 2a derart festgelegt, dass die Motorabtriebsdrehmomentcharakteristik jeder Zone eine Charakteristik ist, welche einen konstanten Übergang des Abtriebs des Motors ermöglicht, d.h. eine Charakteristik, welche die Gleichleistungsregelung erfüllt (siehe 9 bis 12). In dieser Weise wird der übermäßige Abtrieb des Motors reduziert, um die Kraftstoffkosten zu reduzieren.
Als nächstes wird der Betrieb des Fahrzeugsteuerungssystems gemäß der ersten Ausführungsform während der Fahrzeugverzögerung im Lichte des Grundprinzips der zuvor beschriebenen Steuerung der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik beschrieben. Es wird angemerkt, dass in den folgenden Fällen die Verzögerung im Vollgaszustand des Motors 2 durchgeführt wird.
Mit Bezug auf 9 wird die Verzögerung innerhalb des Antriebsverzweigungsbereichs beschrieben.
Wenn das Getriebe 1 als ein Getriebe des Antriebsverzweigungstyps arbeitet, wird die in 3(c) gezeigte Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl (C) ausgewählt. Durch Verwendung der Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl (C) wird die durch NL₁₀ in 9 dargestellte Linie der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik festgelegt. In Verbindung mit der Betätigung des Bremspedals 61, das bis zu 90% des Gesamthubs niedergedrückt wird, bewegt sich der zuvor genannte Anpassungspunkt (in 9 als weißer Kreis dargestellt) entlang der Linie NL₁₀ der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik von dem Punkt M₁₀ über den Punkt M₁₁ zu dem Punkt M₁₂. Diesem folgt der Übergang von der Linie WL₁₀ der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik, die sich von dem Anpassungspunkt M₁₀ als Antriebsverzweigungsbereich erstreckt, über die Linie WL₁₁ der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik zu der Linie WL₁₂ der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik, die sich von dem Anpassungspunkt M₁₂ als Antriebsverzweigungsbereich erstreckt. Dann wird der Ausgleichspunkt (in 9 als schwarzer Kreis dargestellt) zwischen der Zugkraft F₁₀, die für die Belastung erforderlich ist, und der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik auf die Niedriggeschwindigkeitsseite verschoben, so dass die Fahrzeuggeschwindigkeit von V₁₀ auf V₁₁ und dann auf V₁₂ abfällt.
Mit Bezug auf 10 wird die Verzögerung aus dem direkten Bereich beschrieben.
Wenn das Getriebe 1 im direkten Bereich arbeitet, wird die in 3(b) gezeigte Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl (B) ausgewählt. Durch Verwendung der Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl (B) wird die durch NL₂₀ in 10 dargestellte Linie der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik festgelegt. An dieser Stelle wird das Schaltventil 44 derart gesteuert, dass der direkte Bereich ausgewählt wird, wenn der Anpassungspunkt zwischen dem Punkt M₂₀ und dem Punkt M₂₁ auf der Linie NL₂₀ der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik existiert, und der Antriebsverzweigungsbereich ausgewählt wird, wenn der Anpassungspunkt zwischen dem Punkt M₂₁ und dem Punkt M₂₃ existiert. In Verbindung mit der Betätigung des Bremspedals 61, das bis zu 90% des Gesamthubs niedergedrückt wird, bewegt sich der Anpassungspunkt (in 10 als weißer Kreis dargestellt) entlang der Linie NL₂₀ der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik von dem Punkt M₂₀ über die Punkte M₂₁ und M₂₂ zu dem Punkt M₂₃. Wenn sich der Anpassungspunkt entlang der Linie NL₂₀ der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik von dem Punkt M₂₀ zu dem Punkt M₂₁ bewegt, wird der Motorabtriebsdrehmomentpunkt, welcher der Zugkraft F₂₀ entspricht, die für die Belastung erforderlich ist, durch die oben beschriebene Motorsteuerung zu der Niedriggeschwindigkeitsseite verschoben, so dass die Fahrzeuggeschwindigkeit von V₂₀ auf V₂₁ sinkt. Der Bewegung des Anpassungspunktes von dem Punkt M₂₁ zu dem Punkt M₂₃ auf der Linie NL₂₀ der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik folgt der Übergang von der Linie WL₂₁ der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik, die sich von dem Anpassungspunkt M₂₁ als Antriebsverzweigungsbereich erstreckt, über die in 10 durch WL₂₂ dargestellte Linie der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik zu der Linie WL₂₃ der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik, die sich von dem Anpassungspunkt M₂₃ als Antriebsverzweigungsbereich erstreckt. Infolgedessen wird der Ausgleichspunkt (in 10 als schwarzer Kreis dargestellt) zwischen der Zugkraft F₂₀, die für die Belastung erforderlich ist, und der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik auf die Niedriggeschwindigkeitsseite verschoben, so dass die Fahrzeuggeschwindigkeit von V₂₁ auf V₂₂ und dann auf V₂₃ abfällt.
Mit Bezug auf 11 wird die Verzögerung aus dem Abtriebsverzweigungsbereich beschrieben.
Wenn das Getriebe 1 im Abtriebsverzweigungsbereich arbeitet, wird die in 3(a) gezeigte Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl (A) ausgewählt. Durch Verwendung der Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl (A) wird die durch NL₃₀ in 11 dargestellte Linie der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik festgelegt. An dieser Stelle wird das Schaltventil 44 derart gesteuert, dass der Abtriebsverzweigungsbereich ausgewählt wird, wenn der Anpassungspunkt zwischen dem Punkt M₃₀ und dem Punkt M₃₃ auf der Linie NL₃₀ der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik existiert, der direkte Bereich ausgewählt wird, wenn der Anpassungspunkt zwischen dem Punkt M₃₃ und dem Punkt M₃₄ existiert, und der Antriebsverzweigungsbereich ausgewählt wird, wenn der Anpassungspunkt zwischen dem Punkt M₃₄ und dem Punkt M₃₅ existiert. In Verbindung mit der Betätigung des Bremspedals 61, das bis zu 90% des Gesamthubs niedergedrückt wird, bewegt sich der Anpassungspunkt (in 11 als weißer Kreis dargestellt) entlang der Linie NL₃₀ der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik von dem Punkt M₃₀ über die Punkte M₃₃ und M₃₄ zu dem Punkt M₃₅. Der Bewegung des Anpassungspunktes von dem Punkt M₃₀ zu dem Punkt M₃₃ auf der Linie NL₃₀ der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik folgt der Übergang von der Linie WL₃₀ der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik, die sich von dem Anpassungspunkt M₃₀ als Abtriebsverzweigungsbereich erstreckt, über die in 11 durch WL₃₁ und WL₃₂ dargestellten Linien der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik zu der Linie WL₃₃ der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik, die sich von dem Anpassungspunkt M₃₃ als Abtriebsverzweigungsbereich erstreckt. Infolgedessen wird der Ausgleichspunkt (in 11 als schwarzer Kreis dargestellt) zwischen der Zugkraft F₃₀, die für die Belastung erforderlich ist, und der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik auf die Niedriggeschwindigkeitsseite verschoben, so dass die Fahrzeuggeschwindigkeit von V₃₀ über V₃₁ und V₃₂ auf V₃₃ abfällt. Wenn sich der Anpassungspunkt entlang der Linie NL₃₀ der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik von dem Punkt M₃₃ zu dem Punkt M₃₄ bewegt, wird der Motorabtriebsdrehmomentpunkt, welcher der Zugkraft F₃₀ entspricht, die für die Belastung erforderlich ist, durch die oben beschriebene Motorsteuerung auf die Niedriggeschwindigkeitsseite verschoben, so dass die Fahrzeuggeschwindigkeit von V₃₃ auf V₃₄ abfällt. Der Bewegung des Anpassungspunktes von dem Punkt M₃₄ zu dem Punkt M₃₅ auf der Linie NL₃₀ der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik folgt der Übergang von der Linie WL₃₄ der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik, die sich von dem Anpassungspunkt M₃₄ als Antriebsverzweigungsbereich erstreckt, zu der Linie WL₃₅ der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik, die sich von dem Anpassungspunkt M₃₅ als Antriebsverzweigungsbereich erstreckt. Infolgedessen wird der Ausgleichspunkt (in 11 als schwarzer Kreis dargestellt) zwischen der Zugkraft F₃₀, die für die Belastung erforderlich ist, und der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik auf die Niedriggeschwindigkeitsseite verschoben, so dass die Fahrzeuggeschwindigkeit von V₃₄ auf V₃₅ abfällt. Daher wird die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Schalten des Anpassungspunktes von dem Punkt M₃₀ zu dem Punkt M₃₅ auf der Linie NL₃₀ der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik von V₃₀ auf V₃₅ verringert.
Mit Bezug auf 12 wird die Niedriggeschwindigkeitssteuerung im Antriebsverzweigungsbereich beschrieben.
Wenn das Bremspedal 61 bei einem extrem niedrigen Niveau der für die Belastung erforderlichen Zugkraft weiter derart niedergedrückt wird, dass der Betätigungswert des Bremspedals 61 auf 90% des Gesamthubes ist, und die Linie WL₄₀ der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik, die sich von dem Punkt M₄₀ auf der Linie NL₄₀ der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik erstreckt, als Antriebsverzweigungsbereich festgelegt wurde, gibt die Steuereinrichtung 40 ein Winkelsteuerungssignal an die Stellantriebe 42, 43 ab, um das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 1 entsprechend dem Niederdrückbetrag des Bremspedals 61 zu reduzieren. Dementsprechend wird das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 1 zwangsläufig reduziert, und auf der Basis des Niederdrückbetrages wird eine Linie der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik festgelegt, wie durch WL₄₁ bis WL₄₃ dargestellt ist. Infolgedessen wird der Ausgleichspunkt (in 12 als schwarzer Kreis dargestellt) zwischen der Zugkraft F₄₀, die für die Belastung erforderlich ist, und der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik weiter auf die Niedriggeschwindigkeitsseite verschoben, so dass die Fahrzeuggeschwindigkeit von V₄₀ über V₄₁ und V₄₂ auf V₄₃ abfällt.
Gemäß der ersten Ausführungsform fühlt, da die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Motordrehzahl gleichzeitig durch Betätigen der Bremseinrichtung 60 wie zuvor beschrieben reduziert werden kann, der Benutzer anders als beim Stand der Technik keine Betriebsstörung. Außerdem können die Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristika, die den Niedriglast/Hochgeschwindigkeitsbereich, den Niedriglast/Niedriggeschwindigkeitsbereich und den Hochlast/Niedriggeschwindigkeitsbereich des Diagramms der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik abdecken, durch Festlegen der Linien NL₁₀, NL₂₀, NL₃₀ und NL₄₀ der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik erreicht werden. Dies führt zu Verbesserungen des Freiheitsgrades der Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung.
Bei der ersten Ausführungsform ist es möglich, eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und daher eine weitere Reduzierung der Kraftstoffkosten durch Steuerung der Linie NL der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik derart zu erreichen, dass der zweite Sollwert N_b, der in der obigen Beschreibung des Grundprinzips der Steuerung der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik (siehe 6) erwähnt ist, auf einen Wert festgelegt oder im Wesentlichen festgelegt wird, der minimale Kraftstoffkosten schafft, wenn die Istdrehzahl des Motors 2 mit diesem übereinstimmt.
Außerdem tritt, da bei dem Fahrzeugsteuerungssystem gemäß der ersten Ausführungsform das Getriebe 1 einen hydraulischen Energiefluss in Vorwärtsrichtung ermöglicht, kein großer Leistungsverlust auf, der durch einen Energiefluss in Rückwärtsrichtung verursacht wird, wie bei den herkömmlichen HMT des Antriebsverzweigungstyps und des Abtriebsverzweigungstyps zu sehen ist, so dass eine verbesserte Energieeffizienz erreicht werden kann und darüber hinaus eine Verminderung des Drehmoments verhindert werden kann, woraus eine verbesserte Betriebsfähigkeit resultiert.
13 zeigt ein Diagramm der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik eines Fahrzeugsteuerungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. 14 zeigt eine Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl gemäß der zweiten Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform wird ein herkömmliches HMT 100 des Abtriebsverzweigungstyps anstelle des Getriebes 1 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet. Das zuvor beschriebene Grundprinzip der Steuerung der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik wird auch bei der zweiten Ausführungsform angewendet.
Bei der zweiten Ausführungsform wird entsprechend der durchgehenden Linie der in 14 gezeigten Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl die durch NL₅₀ in 13 dargestellte Linie der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik festgelegt. In Verbindung mit der Betätigung des Bremspedals 61 auf bis zu 100 des Gesamthubs bewegt sich der Anpassungspunkt (in 13 durch weiße Kreise dargestellt) entlang der Linie NL₅₀ der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik von dem Punkt M₅₀ über die Punkte M₅₁, M₅₂, M₅₃, M₅₄ und M₅₅ zu dem Endpunkt. Infolgedessen geht die Linie der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik in der Reihenfolge WL₅₀ → WL₅₁ → WL₅₂ → WL₅₃ → WL₅₄ → WL₅₅ über. Dann wird der Ausgleichspunkt (in 13 durch schwarze Kreise dargestellt) zwischen der Zugkraft F₅₀, die für die Belastung erforderlich ist, und der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik auf die Niedriggeschwindigkeitsseite verschoben, so dass die Fahrzeuggeschwindigkeit in der Reihenfolge V₅₀ → V₅₁ → V₅₂ → V₅₃ → V₅₄ → V₅₅ abfällt. Dementsprechend können die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Motordrehzahl gleichzeitig durch Betätigen der Bremseinrichtung 60 wie bei der ersten Ausführungsform verringert werden, so dass der Benutzer keine Betriebsstörung fühlt, wie nach dem Stand der Technik zu sehen ist.
Zum Zwecke des Erreichens einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und daher einer weiteren Reduzierung der Kraftstoffkosten wird die Linie NL₅₀ der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik derart festgelegt, dass der zweite Sollwert N_b, der in der obigen Beschreibung des Grundprinzips der Steuerung der Zugkraft/Fahrzeuggeschwindigkeitscharakteristik (siehe 6) erwähnt ist, auf einen Wert festgelegt oder im Wesentlichen festgelegt wird, der minimale Kraftstoffkosten schafft, wenn die Istdrehzahl des Motors 2 mit diesem übereinstimmt.
Durch Ersetzen der durchgehenden Linie durch die Doppelpunkt-Strichlinie in der Aufstellung zur Steuerung der Sollmotordrehzahl in 14 ist es möglich, eine lineare Linie der Sollmotordrehzahlübergangscharakteristik festzulegen, wie durch NL₅₁ in 13 dargestellt ist. Dies führt zu einer Verbesserung des Ansprechverhaltens bei einer von der Bremseinrichtung 60 durchgeführten Verzögerung.

Claims

Fahrzeugsteuerungssystem mit einem Motor (2) und einem hydromechanischen Getriebe (1), das derart ausgebildet ist, dass Energie des Motors (2) von einer Antriebswelle (3) über eine mechanische Getriebeeinheit und eine hydrostatische Getriebeeinheit auf eine Antriebswelle (31) übertragen wird, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem aufweist: (a) Sollmotordrehzahländerungsmittel (60) zur Änderung einer als ein Sollwert für die Istdrehzahl des Motors (2) festgelegten Sollmotordrehzahl entsprechend einem Betätigungswert; (b) Sollübersetzungsverhältnisberechnungsmittel (40) zur Berechnung eines Sollwertes für das Übersetzungsverhältnis des hydromechanischen Getriebes (1), welcher Sollwert die Istdrehzahl des Motors (2) mit der Sollmotordrehzahl in Übereinstimmung bringt; (c) Hydrostatische Getriebeeinheitssteuerungsmittel (42, 43) zur Steuerung der hydrostatischen Getriebeeinheit derart, dass das Istübersetzungsverhältnis des hydromechanischen Getriebes (1) mit dem durch die Sollübersetzungsverhältnisberechnungsmittel (40) berechneten Sollübersetzungsverhältnis übereinstimmt; und (d) Motorsteuerungsmittel (2a, 50) zur Steuerung des Motors (2) derart, dass, wenn die Sollmotordrehzahl durch die Sollmotordrehzahländerungsmittel (60) von einem ersten Sollwert auf einen zweiten Sollwert geändert wird, der geringer als der erste Sollwert ist, das Abtriebsdrehmoment des Motors (2) reduziert wird, während das Verhältnis des Änderungsbetrages des Abtriebsdrehmoments des Motors (2) zu dem Änderungsbetrag der Sollmotordrehzahl konstant oder im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das Motorsteuerungsmittel (2a, 50) den Motor (2) derart steuert, dass die Motorabtriebsdrehmomentcharakteristik bei Übereinstimmung der Istdrehzahl des Motors (2) mit dem zweiten Sollwert ermöglicht, dass der Abtrieb des Motors (2) konstant oder im Wesentlichen konstant variiert.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die mechanische Getriebeeinheit ein Planetenradgetriebe (9) ist, das zwischen der Antriebswelle (3) und der Abtriebswelle (31) angeordnet ist, und die hydrostatische Getriebeeinheit eine erste Pumpe/Motor (7) und eine zweite Pumpe/Motor (15) aufweist, die mit der ersten Pumpe/Motor (7) verbunden ist; wobei die Antriebswelle (3) mit einem ersten Element (12) des Planetenradgetriebes (9) gekuppelt ist, die zweite Pumpe/Motor (15) mit einem zweiten Element (10) des Planetenradgetriebes (9) gekuppelt ist, und die Abtriebswelle (31) mit einem dritten Element (16) des Planetenradgetriebes (9) gekuppelt ist; und ferner aufweisend einen Kupplungsmechanismus (6) zum selektiven Kuppeln der ersten Pumpe/Motor (7) mit entweder der Antriebswelle (3) oder der Abtriebswelle (31).
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 3, wobei das Motorsteuerungsmittel (2a, 50) den Motor (2) derart steuert, dass die Motorabtriebsdrehmomentcharakteristik bei Übereinstimmung der Istdrehzahl des Motors (2) mit dem zweiten Sollwert ermöglicht, dass der Abtrieb des Motors (2) konstant oder im Wesentlichen konstant variiert.
Fahrzeugsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der zweite Sollwert auf einen Motordrehzahlwert festgelegt ist, welcher minimale Kraftstoffkosten in einem Motorfahrzustand schafft, wo die Istdrehzahl des Motors (2) mit dem zweiten Sollwert übereinstimmt oder auf einen Wert festgelegt ist, der etwa dem Motordrehzahlwert entspricht.