DE19611804A1

DE19611804A1 - Vorrichtung zur Einstellung einer Übersetzung eines kontinuierlich verstellbaren Getriebes

Info

Publication number: DE19611804A1
Application number: DE19611804A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Meissner; Karl-Heinz Dr Ing Dr Senger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 1997-10-02
Also published as: FR2746886A1; JPH102407A; US5846156A; GB2311571A; GB2311571B; GB9705053D0

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung einer Übersetzung eines kontinuierlich verstellbaren Getriebes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Die Zugkraft, die von den Antriebsrädern eines Kraftfahrzeugs erzeugt wird, ist durch das Drehmoment am Getriebeausgang, dem Abtriebsmoment, beziehungsweise durch die Getriebeausgangsleistung bestimmt. Diese Zugkraft kann durch die beiden Größen Getriebeübersetzung und Motormoment beeinflußt werden. Bei einem Getriebe, das in seiner Übersetzung stufenlos einstellbar ist, kann die Zugkraft in den vom Motormoment vorgegebenen Grenzen beliebig variiert werden.

Kontinuierlich verstellbare Getriebe sind beispielsweise aus der EP,A1,0451 887 bekannt. Der Fahrer des Fahrzeugs gibt dabei die Drosselklappenstellung durch eine Betätigung des Fahrpedals vor. Abhängig von der Stellung des Fahrpedals wird auch die Getriebeübersetzung eingestellt.

Aus der DE-OS 42 23 967 (entspricht der US 5,413,540) ist es bekannt, die Stellung des Fahrpedals nicht direkt zur Leistungssteuerung des Kraftfahrzeugmotors heranzuziehen, sondern aus der Stellung des Fahrpedals und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit ein vom Fahrer gewünschtes Abtriebsmoment zu berechnen und zur Realisierung dieses Abtriebsmoments ein entsprechendes Motormoment und eine dazu passende Getriebeübersetzung einzustellen. Insbesondere die Entkopplung des Fahrpedals von der Leistungssteuerung des Fahrzeugmotors (beispielsweise die Drosselklappe bei einem Benzinmotor) macht ein solches System relativ aufwendig.

Eine hohe Akzeptanz von kontinuierlich verstellbaren Getrieben wird außer durch günstige Verbrauchswerte nur durch attraktive Fahrprogramme erreicht. Bekannte Kennfelder zeigen auch bei Einsatz elektronischer Hilfsmittel weiter die Tendenz, daß der Motor nach einer Gaspedalbetätigung aus einem stationären Betriebspunkt heraus zunächst hochdreht und dann das Fahrzeug beschleunigt. Der Zusammenhang zwischen der Fahrpedalposition und der Zugkraft am Rad ist dabei nicht linear.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen komfortablen Zusammenhang zwischen der Fahrpedalposition und der Zugkraft am Rad mit einfachen Mitteln zu verwirklichen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Wie erwähnt, geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zur Einstellung einer Übersetzung eines zwischen einem Fahrzeugmotor und den Fahrzeugrädern angeordneten und in seiner Übersetzung kontinuierlich verstellbaren Getriebes. Durch ein vom Fahrer des Fahrzeugs betätigbares Fahrpedal wird ein Stellglied beaufschlagt, das die Motorleistung beeinflußt. Weiterhin wird neben der Fahrpedalstellung auch die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Motordrehzahl zur Einstellung der Getriebeübersetzung herangezogen. Der Kern der Erfindung besteht nun darin, daß die Einstellung der Getriebeübersetzung derart geschieht, daß ein weitgehend linearer Zusammenhang zwischen der Stellung des Fahrpedals und der an den Fahrzeugrädern wirkenden Zugkraft erreicht wird. Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch eine gezielte Auslegung von Kennfeldern ein linearer Verlauf zwischen der Fahrpedalposition und der Zugkraft beziehungsweise dem Getriebeabtriebsmoment erzielt wird, ohne daß ein sogenanntes E-Gas-System zum Einsatz kommen muß. Ein solches E-Gas-System zeichnet sich dadurch aus, daß durch die Fahrpedalstellung nicht das die Motorleistung steuernde Stellglied direkt beaufschlagt wird, sondern daß der Zusammenhang zwischen Fahrpedalstellung und Motorleistung beliebig wählbar ist. Bei der vorliegenden Erfindung kann durch eine günstige Auswahl der Kennfelder zur Ermittlung der Sollübersetzung des Getriebes als Funktion der Fahrpedalposition, der Motordrehzahl beziehungsweise der Fahrgeschwindigkeit über einen weiten Einsatzbereich des Fahrzeugs auch ohne E-Gas dieser lineare Zusammenhang hergestellt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß aus der Stellung des Fahrpedals in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eine Sollzugkraft bestimmt wird. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß abhängig von der bestimmten Sollzugkraft unter Berücksichtigung der Stellung des Fahrpedals und der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Einstellung der Übersetzung eine Sollübersetzung gebildet wird.

Bei der Bestimmung der Sollzugkraft ist im allgemeinen die maximal mögliche Zugkraft und die maximal und minimal möglichen Übersetzungen des Getriebes zu berücksichtigen.

Die oben erwähnten Zusammenhänge zur Einstellung der Getriebeübersetzungen können mittels Rechneralgorithmen und/oder mittels Kennfelder und/oder mittels Interpolationen bestimmt werden. Als Stellglied, das die Leistung des Fahrzeugmotors bestimmt, ist die Drosselklappe bei einem Benzinmotor oder die Kraftstoffzumessung bei einem Dieselmotor zu erwähnen. Gemäß der Erfindung werden diese leistungssteuernden Stellglieder direkt durch die Fahrpedalstellung angesteuert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Zeichnung

Die Fig. 1 und 2 zeigen Blockschaltbilder der Erfindung. Die Fig. 3 und 4 zeigen Beispiele für Kennfelder, während
die Fig. 5 und 6 Zugkraft- beziehungsweise Motordrehzahlverläufe bei einem erfindungsgemäß arbeitenden System darstellen.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben werden.

Wie schon erwähnt, ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen linearen Zusammenhang zwischen der Fahrpedalposition und der Zugkraft beziehungsweise dem Getriebeabtriebsmoment zu erreichen. Hierzu wird, wie in der Fig. 1 zu sehen ist, mit der Einheit 108 die Stellung α des vom Fahrer betätigbaren Fahrpedals erfaßt und dem Leistungsstellglied 101a des Fahrzeugmotors 101 zugeführt. Dies geschieht bei einem Benzinmotor im allgemeinen über einen Seilzug dadurch, daß die Fahrpedalstellung direkt eine Drosselklappenstellung angibt. Bei einem Dieselmotor wird durch die Stellung des Fahrpedals im wesentlichen die Einspritzmenge direkt vorgegeben. Aufgrund des Leistungsstellgliedes 101a gibt der Fahrzeugmotor 101 über den Wandler beziehungsweise über die Kupplung 103 ein Eingangsmoment an das kontinuierlich verstellbare Getriebe CVT 104. Je nach Getriebeübersetzung wird dieses Motormoment als Zugkraft beziehungsweise Vortriebsmoment an die Antriebsräder des Fahrzeugs weitergeleitet, die mit dem Block 106 dargestellt sind. Die Getriebeübersetzung i_Soll des Getriebes 104 wird im Block 107 ermittelt. Hierzu werden dem Block 107 die Fahrpedalstellung α, die durch den Drehzahlsensor 105 erfaßte Fahrzeuglängsgeschwindigkeit V und die durch den Sensor 102 erfaßte Motordrehzahl N_mot zugeführt.

Anhand der Fig. 2 soll die genauere Funktionsweise des Blocks 107 beschrieben werden. Zur Erreichung des gewünschten linearen Zusammenhangs zwischen der Fahrpedalposition und der Zugkraft an den Rädern werden die Fahrpedalstellung α und die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit V dem Block 1071 zugeführt, der das in der Fig. 3 dargestellte Kennfeld beinhaltet.

In dem in der Fig. 3 gezeigten Zugkraftkennfeld ist die Soll-Zugkraft Z_Soll über der Fahrzeuggeschwindigkeit V für verschiedene Fahrpedalstellungen α aufgetragen. Das erfindungsgemäße Wunschverhalten (linearer Zusammenhang zwischen Fahrpedalposition und Zugkraft) zeigt sich durch einen gleichmäßigen Abstand der Linien für gleiche Fahrpedalpositionen. Ordnet man den Kennlinien die Fahrpedalpositionen Null Grad bis neunzig Grad zu, so kann aus dem aktuellen Sollwert Z_Soll für die Zugkraft diejenige Getriebeübersetzung i_Soll bestimmt werden, mit der bei der aktuellen Fahrpedalstellung α und der aktuellen Fahrzeuglängsgeschwindigkeit V gerade dieser Sollwert Z_Soll erreicht wird. Die Grenzkurven für die Fahrpedalstellung Null Grad bis neunzig Grad ergeben sich aus dem Motorkennfeld und einer Übersetzungsvariation mit der Fahrzeuggeschwindigkeit.

Im Block 1071 wird also aus dem in der Fig. 3 dargestellten Kennfeld abhängig von der Fahrpedalstellung α und der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit V ein Sollwert Z_Soll für die Zugkraft ausgelesen. Dieser Sollwert Z_Soll wird dem Block 1072 zugeführt. In dem Block 1072 wird abhängig von der Sollzugkraft Z_Soll beziehungsweise abhängig von der Fahrpedalstellung α und abhängig von der Motordrehzahl N_mot die Sollübersetzung i_Soll für das Getriebe 104 bestimmt.

Die Fig. 4 zeigt dazu beispielhaft die Verläufe der Sollübersetzung i_Soll für die Motordrehzahlen N_mot = 1000, 2000, 3000, 4000, 5000 und 6000 Umdrehungen pro Minute. Die resultierenden Sollübersetzungen können entweder on-line im Fahrzeug berechnet werden oder in Kennfeldern abgelegt und durch Interpolation bestimmt werden. Die in der Fig. 4 gezeigten Verläufe wurden zusätzlich vereinfacht, um die Anzahl der Stützstellen für die Interpolation zu reduzieren. Bei einer niedrigen Motordrehzahl N_mot wird bei sehr kleinen Fahrpedalstellungen α (bei sehr kleinen Drosselklappenwinkeln beziehungsweise bei kleinen Einspritzmengen) eine mittlere Übersetzung eingestellt. Im mittleren Bereich wird die kleinstmögliche Übersetzung verwendet und erst bei großen Fahrpedalwinkeln wird zu großen Übersetzungen zurückverstellt. Mit ansteigender Motordrehzahl wird bei niedrigen Fahrpedalwinkeln die kleinste Übersetzung verwendet und erst allmählich zurückverstellt.

Die Fig. 5 zeigt einen Zusammenhang zwischen den Fahrpedalstellungen α, der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit V und der an den Rädern wirkenden Zugkraft Z, die mit diesen oben beschriebenen einfachen Kennlinien erreicht wird. Aus der Fig. 5 erkennt man aus den parallelen Verläufen der eine Fahrpedalstellung angebenden Linien, daß bereits mit diesen einfachen Kennlinien der gewünschte lineare Zugkraftverlauf in weiten Bereichen zu realisieren ist.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Übersetzungsfestlegung zeigt sich in der Darstellung der Verstellkennlinien in der Form, daß die Sollmotordrehzahl N_mot über der Fahrpedalposition α bei konstanten Fahrzeuglängsgeschwindigkeiten V aufgetragen wird. Dies ist in der Fig. 6 dargestellt. Anhand der in der Fig. 6 zusätzlich eingezeichneten Linie A der stationären Betriebspunkte (bei einer Fahrt in der Ebene ohne Gegenwind) zeigt sich, daß bei niedrigen Fahrzeuglängsgeschwindigkeiten V und leichten Änderungen am Fahrpedal keine Übersetzungsverstellung stattfindet. Das eingangs erwähnte unerwünschte Verhalten eines kontinuierlich verstellbaren Getriebes (die Tendenz, daß der Motor nach einer Fahrpedalbetätigung aus einem stationären Betriebspunkt heraus zunächst hochdreht und dann das Fahrzeug beschleunigt), ist also unterdrückt. Erst bei deutlichen Änderungen der Fahrpedalstellung erfolgt eine Rückverstellung der Getriebeübersetzung, um die vom Fahrer angeforderte hohe Zugkraft einzustellen.

Claims

1. Vorrichtung zur Einstellung einer Übersetzung eines zwischen einem Fahrzeugmotor und den Fahrzeugrädern angeordneten und seiner Übersetzung kontinuierlich verstellbaren Getriebes, wobei durch ein vom Fahrer des Fahrzeugs betätigbares Fahrpedal ein die Leistung des Fahrzeugmotors beeinflussendes Stellglied beaufschlagt wird und die Einstellung der Übersetzung wenigstens abhängig von der Stellung des Fahrpedals und abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Motordrehzahl getätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Übersetzung derart geschieht, daß ein weitgehend linearer Zusammenhang zwischen der Stellung des Fahrpedals und der an den Fahrzeugrädern wirkenden Zugkraft erreicht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Stellung des Fahrpedals in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eine Soll-Zugkraft bestimmt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von der bestimmten Soll-Zugkraft unter Berücksichtigung der Stellung des Fahrpedals und der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Einstellung der Übersetzung eine Soll-Übersetzung gebildet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Soll-Zugkraft die maximal mögliche Zugkraft und die maximal und minimal möglichen Übersetzungen des Getriebes berücksichtigt werden.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Einstellung der Getriebeübersetzungen Größen mittels Rechenalgorithmen und/oder mittels Kennfeldern und/oder mittels Interpolation bestimmt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als das die Leistung des Fahrzeugmotors beeinflussendes Stellglied die Drosselklappe des Fahrzeugmotors oder die Kraftstoffzumessung des Fahrzeugmotor durch das Fahrpedal direkt angesteuert wird.