DE2658719A1

DE2658719A1 - Vorrichtung zur steuerung eines stufenlosen riemengetriebes

Info

Publication number: DE2658719A1
Application number: DE19762658719
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Kofink
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-12-24
Filing date: 1976-12-24
Publication date: 1978-06-29
Also published as: FR2375066A1; US4246807A; AU508742B2; ES465395A1; FR2375066B1; DE2658719C2; AU3167777A; BR7708601A; GB1566657A

Description

Stand der Technik

Es sind bereits verschiedene Fahrzeuge bekannt, bei denen die übersetzung der Antriebsdrehzahl auf die Abtriebsdrehzahl mit einem stufenlosen Riemengetriebe erfolgt. Bei diesen stufenlosen Riemengetrieben läuft ein keilförmiger Riemen über zwei Riemenscheiben, von denen je eine mit der Antriebswelle und der Abtriebswelle verbunden ist. Der Abstand der Riemenscheiben ist dabei veränderlich, so daß der Umfang über dem sich der Riemen in der Riemenscheibe im Eingriff befindet, einstellen läßt. Auf diese Weise kann das Übersetzungsverhältnis eines solchen stufenlosen Riemengetriebes (Variator-Getriebe) in einem weiten Bereich verändert werden, da das Übersetzungsverhältnis vom Verhältnis der Umfange bestimmt ist, auf denen sich der Riemen in den beiden Riemenseheiben im Eingriff befindet. Stufenlose Riemengetriebe sind bereits in Fahrzeugen mit Brennkraftmaschine oder Elektromotor als Antriebsmaschine verwendet worden.

Aus der US-PS 3 202 234 ist ein mit einem Elektromotor angetriebenes Fahrzeug bekannt, bei dem die Antriebskräfte auf die Räder über ein stufenloses Riemengetriebe übertragen werden. Auf diese Weise soll insbesondere bei hoher Belastung des Fahrzeuges an Steigungen eine hohe Stromentnahme der Fahrzeugbatterien vermieden werden. Aus der US-PS 3 424 261 ist ein weiteres Fahrzeug mit stufenlosem Riemengetriebe bekannt, bei dem die antriebsseitige Riemenscheibe in Abhängigkeit von der Motordrehzahl fliehkraftgeregelt ist und die Fliehkraftregelung darüber hinaus eine Kupplung zwischen der Antriebsmaschine und der antriebsseitigen Riemenscheibe tätigt. In einer Ausbildung der Erfindung nach der US-PS 3 424 261 wird das Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine betrieben. Nachteil der bekannten Fahrzeuge ist, daß sie bei variabler Drehzahl der Antriebsmaschine betrieben werden, wodurch sich bei' der Brennkraftmaschine ungünstige Schadstoffimmessionswerte ergeben und bei einem Elektromotor

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als Antriebsmaschine ein weiter Drehzahlbereich erforderlich wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Antriebsmaschine bei vorzugsweise einer konstanten Drehzahl betrieben wird. Hierdurch ist es möglich, bei einer Brennkraftmaschine die Drehzahl zu verwenden, bei der die geringsten Schadstoffemmissionswerte auftreten. Bei einem Elektromotor als Antriebsmaschine ist es möglich, den Elektromotor für eine feste Drehzahl optimal zu konstruieren, wodurch ein geringeres Volumen des Elektromotors und damit eine kostengünstigere Fertigung möglich ist.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung, bei der als Antriebsmaschine eine Brennkraftmaschine verwendet wird, ist vorgesehen, die Brennkraftmaschine bei zwei konstanten Drehzahlen zu betreiben, nämlich bei einer ersten konstanten Drehzahl, bei der das maximale Drehmoment an der. Antriebswelle auftritt und bei einer zweiten konstanten Drehzahl, bei der die maximale Leistung an der Antriebswelle abgenommen werden kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist eine Schaltstufe vorgesehen, mit der die Antriebsmaschine von der ersten konstanten Drehzahl auf die zweite konstante Drehzahl oder umgekehrt umgeschaltet werden kann. Hierdurch ist es möglich, das Elektrofahrzeug bei Stadtfahrten mit der Drehzahl, die dem Drehmomentmaximum der Brennkraftmaschine entspricht, zu betreiben und bei überlandfahrten mit der Drehzahl, die dem Leistungsmaximum entspricht.

Damit ergeben sich für Stadtfahrten besonders günstige Schadstoffemmissionswerte und für Überlandfahrten eine besonders

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wirtschaftliche Fahrweise. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist als Antriebsmaschine ein Elektromotor vorgesehen, vorzugsweise ein Doppelschlußmotor, der mit einer konstanten Drehzahl betrieben wird, die den übergang vom Reihenschlußverhalten auf Nebenschlußverhalten der Maschine entspricht. Damit wird der Elektromotor in einem Bereich mit gutem Wirkungsgrad betrieben.

Zeichnungen

Das Prinzipschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Prinzipdarstellung eines Kraftfahrzeuges mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Beschreibung der Erfindung

In Figur 1 ist das Prinzipbild eines Kraftfahrzeuges mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung eines stufenlosen Riemengetriebes dargestellt. Eine Antriebsmaschine 10 ist über eine Antriebswelle und eine Kupplung 11 mit einem stufenlosen Riemengetriebe 12 verbunden. Die Abtriebsseite des stufenlosen Riemengetriebes 12 arbeitet über eine Differential 13 auf die Räder 131 und 132. Mit einem Fahrpedal lh wird ein Sollwertgeber 15, beispielsweise ein Stellwiderstand betätigt, so daß ein der Stellung des Fahrpedals 14 entsprechendes Signal auf eine Regelstufe 16 gelangt. Ein weiterer Eingang der Regelstufe 16 ist mit einem Drehmoment-Aufnehmer 18 verbunden, der an der Antriebswelle zwischen Antriebsmaschine 10 und Kupplung 11 angebracht ist. Der Ausgang der Regelstufe 16 ist an ein Stellglied YJ angeschlossen, das Mittel zur Verstellung des Abstandes der Riemenscheibenhälften der antriebsseitigen und der abtriebsseitigen Riemenscheibe des stufenlosen Riemengetriebes aufweist.

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An der antriebsseitigen Riemenscheibe ist ein erster Endschalter 19, an der abtriebsseitigen Riemenscheibe ist ein zweiter Endschalter 20 angebracht. Die Endschalter 19 und 20 sind an eine Schaltstufe 21 angeschlossen, die auf die Antriebsmaschine 10 einwirkt.

Die Antriebsmaschine 10 wird bei näherungsweise konstanter Drehzahl betrieben. Um das Kraftfahrzeug den sich ändernden Lastzuständen, und der durch das Fahrpedal 14 vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit anzupassen, werden die Riemenscheiben des stufenlosen Riemengetriebes verstellt. Dies geschieht in der Weise, daß der Lastzustand des'Kraftfahrzeuges über den Drehmoment-Aufnehmer l8 an der Antriebswelle der Antriebsmaschine 10 in ein erstes elektrisches Signal und die Geschwindigkeitsvorgabe entsprechend der Stellung des Fahrpedals 14 über den Sollwertgeber I5 in ein zweites elektrisches Signal umgewandelt und diese beiden elektrischen Signale der Regelstufe 16 zugeführt werden. Da die Antriebsmaschine 10 bei näherungsweise konstanter Drehzahl betrieben wird, kann das Kraftfahrzeug bei hohen Geschwindigkeiten nur mit geringem Motordrehmoment bzw. bei hohem Drehmoment nur mit niedrigen Geschwindigkeiten betrieben werden. Entsprechend dieser Tatsache, den Daten der Antriebsmaschine 10 und der Charakteristik des stufenlosen Riemengetriebes 12 wird in der Regelstufe l6 ein Stellsignal erzeugt, das dem Stellglied 17 zugeleitet wird* Das Stellglied 17 verändert mechanisch den Abstand der Riemenscheibenhälften auf der Antriebs- und Abtriebsseite des stufenlosen Riemengetriebes 12. Auf diese Weise ist eine automatische Anpassung der Kraftübertragung in dem Kraftfahrzeug an den jeweils vorliegenden Belastungszustand und die Stellung des Fahrpedals 14 möglich. . " .

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebsmaschine 10 eine Brennkraftmaschine, die wahlweise bei der Drehzahl betrieben wird, die dem Maximum ihres Drehmomentes bzw. dem Maximum ihrer abgegebenen Leistung entspricht. Im ersten Fall treten an dem Kraftfahrzeug minimale

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Schadstoffemraissionswerte auf, im zweiten Fall kann das Fahrzeug bei der höchstmöglichen Leistung betrieben werden. Aus diesem Grund ist der Betrieb bei maximalem Drehmoment besonders für Stadtfahrten, der bei maximal abgegebener Leistung besonders für Überlandfahrten geeignet.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an den Riemenscheiben des stufenlosen Riemengetriebes 12 der erste Endschalter 19 und der zweite Endschalter 20 angebracht. Die Endschalter 19 und 20 sind an die Schaltstufe 21 angeschlossen, die auf die als Antriebsmaschine 10 verwendete Brennkraftmaschine in der Weise einwirkt, daß von der ersten Drehzahl, die dem maximalen Drehmoment entspricht auf die zweite Drehzahl, die der maximalen Leistungsabgabe entspricht, umgeschaltet wird. Bei Brennkraftmaschinen liegt die erste Drehzahl, die dem Drehmomentmaximum entspricht üblicherweise unterhalb der zweiten Drehzahl, die dem Leistungsmaximum entspricht. Wird die Brennkraftmaschine beispielsweise bei der ersten Drehzahl betrieben und hat das stufenlose Riemengetriebe den kleinstmöglichen Wert der übersetzung erreicht, wird der erste Endschalter 19 betätigt und die Brennkraftmaschine über die Schaltstufe 21 auf die zweite, höhere Drehzahl umgeschaltet. Wird die Brennkraftmaschine mit der zweiten Drehzahl betrieben und hat das stufenlose Riemengetriebe den höchstmöglichen Wert der übersetzung erreicht, wird der zweite Endschalter 20 betätigt und die Brennkraftmaschine über die Schaltstufe 21 auf die erste, niedrigere Drehzahl umgeschaltet·..

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist als Antriebsmaschine 10 ein Elektromotor eingesetzt. Dieser Elektromotor kann beispielsweise- ein Gleichstrommotor mit Doppelschlußcharakteristik sein, bei dem der Verlauf des· Drehmomentes über der Drehzahl einen Bereich der Reihenschlußcharakteristik und einen Bereich der Nebenschlußcharakteristik hat. Es ist daher beispielsweise möglich, den Elektromotor bei der Drehzahl zu betreiben, die den übergang vom Reihenschlußverhalten auf Nebenschlußverhalten entspricht.

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Claims

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Patentansprüche

.1.1 Vorrichtung zur Steuerung eines stufenlosen Riemengetriebes ^-* in einem Kraftfahrzeug mit einer Antriebsmaschine, einer Kupplung und wenigstens einem angetriebenen Rad, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (10) auf näherungsweise konstante Drehzahl geregelt wird, daß ein Drehmoment-Aufnehmer (l8) an der Antriebswelle der Antriebsmaschine (10) vorgesehen ist, der mit einer Regelstufe (16) verbunden ist, daß ein Fahrpedal (14) auf einen Sollwertgeber (15) einwirkt, ^; der mit der Regelstufe (16) verbunden ist und daß die Regelstufe (16) über ein Stellglied (17) den Übersetzungsfaktor des stufenlosen Riemengetriebes (12) einstellt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (10) eine Brennkraftmaschine ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (10) auf eine erste konstante Drehzahl (n.) geregelt wird, bei der.das maximale Drehmoment an der Antriebswelle auftritt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (10) auf eine zweite konstante Drehzahl (np) geregelt wird, bei der die maximale Leistung an der Antriebswelle abgenommen werden kann.

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5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Antriebsmaschine (10) während der Fahrt von der ersten konstanten Drehzahl (n,.) auf die zweite konstante Drehzahl (n„) und umgekehrt umgeschaltet werden kann.
6.'Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Riemenscheiben des stufenlosen Riemengetriebes (12) Endschalter (19, 20) vorgesehen sind, und daß bei Vorliegen der ersten konstanten Drehzahl (n₁) und Bereichen der kleinstmöglichen Übersetzung des stufenlosen Riemengetriebes (12) auf die zweite konstante Drehzahl (n_p) und bei Vorliegen der zweiten konstanten Drehzahl (n„) und Erreichen der größtmöglichen Übersetzung des stufenlosen Riemengetriebes (12) auf die erste konstante Drehzahl (n.) umgeschaltet wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (10) ein Elektromotor ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor ein Doppelschlußmotor ist und auf eine konstante Drehzahl geregelt wird, die den Übergang vom Reihenschlußverhalten auf Nebenschlußverhalten entspricht.

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