Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Übersetzungsverhältnisses
eines stufenlos verstellbaren Getriebes.
Beim Antrieb von Nutzfahrzeugen wie beispielsweise Radladern wird
üblicherweise ein hydrodynamisches Lastschaltgetriebe oder ein hydrostatischer
Fahrantrieb eingesetzt. Bei der Verwendung eines Lastschaltgetriebes wird durch
eine Fahrpedalstellung durch den Fahrer eine Einspritzmenge für den Dieselmotor
vorgegeben. Die feste Getriebeübersetzung des Lastschaltgetriebes ergibt einen
unmittelbaren Zusammenhang zwischen der eingestellten Dieseldrehzahl und der Fahrgeschwindigkeit.
Während eines Arbeitsbetriebs, beispielsweise dem Anheben einer gefüllten
Schaufel, muss jedoch ein Großteil der verfügbaren Antriebsenergie des
Diesels der Arbeitshydraulik zur Verfügung gestellt werden. Dies erfordert
eine hohe, konstante Drehzahl des Dieselmotors. Um nicht gleichzeitig die Fahrgeschwindigkeit
ungewollt zu erhöhen, wird durch Betätigen eines sogenannten Inchpedals
der Leistungsfluss im Antrieb reguliert, bzw. über die Betriebsbremse festgehalten,
so dass die Differenzdrehzahl über den Wandler dargestellt wird.
Bei hydrostatischen Fahrantrieben wird das sog. automotive Fahren
mit einer hydraulischen Verstelleinrichtung realisiert. Das hydrostatische Getriebe
als stufenloses Getriebe umfasst mindestens eine Hydropumpe und einen Hydromotor,
wobei zumindest die Hydropumpe in ihrem Schwenkwinkel einstellbar ist. Die Schwenkwinkelverstellung
erfolgt in Abhängigkeit von einer Fahrpedalstellung sowie einer Dieseldrückung.
Damit existiert auch bei einem hydrostatischem Fahrantrieb eine Abhängigkeit
der Einstellung des hydrostatischen Getriebes von der sich einstellenden Dieseldrehzahl.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Steuerung eines Übersetzungsverhältnisses eines stufenlos verstellbaren
Getriebes zu schaffen, welches die unabhängige Verstellung der Dieseldrehzahl
ermöglicht und somit einen hohen Bedienkomfort für den Fahrer darstellt,
da eine durch einen Fahrer vorgegebene Fahrpedalstellung einen bestimmten Beschleunigungswunsch
darstellt.
Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß dem Verfahren des Anspruchs 1 wird zur Steuerung des
Übersetzungsverhältnisses eines stufenlos verstellbaren Getriebes zunächst
eine Fahrpedalstellung &agr;Pedal erfasst.
Weiterhin wird die zu jedem Zeitpunkt aktuelle Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs als Ist-Fahrgeschwindigkeit &ngr;ist erfasst. Unter Berücksichtigung
sowohl der Fahrpedalstellung &agr;Pedal als auch der Ist- Fahrgeschwindigkeit
&ngr;ist wird ein Übersetzungsgradient
ddtrsoll
ermittelt. Der Übersetzungsgradient
ddtrsoll
bezeichnet dabei die Änderung des Übersetzungsverhältnisses rsoll(t)
des hydrostatischen Getriebes pro Zeiteinheit. Ausgehend von einem Ist-Übersetzungsverhältnis
und dem Übersetzungsgradienten
ddtrsoll(t)
wird ein neuer Übersetzungssollwert rsoll(t + &Dgr;t) eingestellt,
wobei der neue Übersetzungssollwert die Summe des Ist- Übersetzungsverhältnisses
und des Übersetzungsgradienten
ddtrsoll(t)
multipliziert mit einem Zeitintervall &Dgr;t ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die
realisierte Beschleunigung durch Vorgabe der Geschwindigkeit, mit der sich das Übersetzungsverhältnis
rsoll während der beschleunigten Fahrt ändert, eingestellt
wird. Damit wird ausgehend von der jeweiligen Fahrpedalstellung &agr;Pedal
ein bestimmter Beschleunigungswunsch realisiert. Es kann somit bei gleichzeitiger
Betätigung von Arbeitshydrauliken während der Fahrt an der Dieselmaschine
eine konstante Drehzahl, welche zum Abgeben einer hohen Leistung erforderlich ist,
eingestellt werden. Ausgehend von dieser konstanten Drehzahl aber unabhängig
von der Drehzahlregelung des Dieselmotors wird die Fahrzeugbeschleunigung durch
Einstellen des Übersetzungsverhältnisses eines stufenlosen Getriebes,
wie beispielsweise einem hydrostatischen Getriebe, realisiert. Anstelle eines stufenlosen
Getriebes in Form eines hydrostatischen Getriebes mit einer Pumpe-Motor-Kombination
ist es auch denkbar, mechanische stufenlose Getriebe zu verwenden.
In der Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt.
Insbesondere ist es vorteilhaft, die Fahrgeschwindigkeit &ngr;ist
durch Berechnen eines Berücksichtigungswerts &agr;Pedal,grenz
zu berücksichtigen, wobei der Berücksichtigungswert &agr;Pedal,grenz
ein Verhältnis aus einer Ist-Fahrgeschwindigkeit &ngr;ist und
einer maximalen Fahrgeschwindigkeit &ngr;max des Fahrzeugs enthält.
Besonders vorteilhaft wird der Berücksichtigungswert &agr;Pedal,grenz
und die erfasste Fahrpedalstellung &agr;Pedal zu einer Beschleunigungswunschkenngröße
zusammengefasst, welche der Ermittlung des Übersetzungsgradienten
ddtrsoll(t)
zugrunde gelegt wird. Neben dem eigentlich durch den Fahrer geäußerten
Beschleunigungswunsch, nämlich der Vorgabe einer bestimmten Fahrpedalstellung,
wird somit die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit &ngr;ist des Fahrzeugs
berücksichtigt. Damit lässt sich in einfacher Weise die Änderung
der Sollübersetzung rsoll in Abhängigkeit von der aktuellen
Fahrgeschwindigkeit &ngr;ist skalieren.
Die Beschleunigungswunschkenngröße (&agr;Pedal
– &agr;Pedal,grenz) wird dabei vorzugsweise als Differenz zwischen
der erfassten Fahrpedalstellung und dem Berücksichtigungswert (&agr;Pedal
– &agr;Pedal,grenz) gebildet. Die Beschleunigungswunschkenngröße
(&agr;Pedal – &agr;Pedal,grenz) kann somit in nahezu
beliebige Funktionen eingesetzt werden, welche den Übersetzungsgradienten
ddt(r(t))
letztlich festlegen. Im einfachsten Fall kann dies entsprechend einer Geradengleichung
erfolgen. Durch eine geeignete davon abweichende Parametrierung kann jedoch auch
ein anderer Kennlinienverlauf erreicht werden, der dem typischen Verhalten eines
Fahrers bei der Betätigung des Fahrpedals entspricht.
Weiterhin ist es vorteilhaft, bei der Berechnung des Berücksichtigungswertes
(&agr;Pedal – &agr;Pedal,grenz) zusätzlich
zu der Ist-Fahrgeschwindigkeit &ngr;ist eine weitere Leistungsanforderung
zu berücksichtigen. Die weitere Leistungsanforderung kann beispielsweise aufgrund
eines Signals eines Inchpedals ermittelt werden. Mit Hilfe der Position des Inchpedals
&agr;inch legt der Fahrer eines solchen Nutzfahrzeugs, beispielsweise
eines Radladers, fest, welcher Leistungsanteil aktuell für die Arbeitshydraulik
benötigt wird. Der verbleibende Leistungsanteil steht dem Fahrantrieb zur Verfügung.
Indem die so definierte Leistungsanforderung in dem Berücksichtigungswert (&agr;Pedal
– &agr;Pedal,grenz) eingeht, erfolgt die Festlegung des Übersetzungsgradienten
ddtrsoll(t)
nicht nur unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrgeschwindigkeit &ngr;ist,
sondern auch unter Berücksichtigung weiterer Leistungsanforderungen. Die umgesetzte
Beschleunigung erfordert somit einen geringen Leistungsbeitrag da der Übersetzungsgradient
beispielsweise für eine Beschleunigung entsprechend geringer gewählt wird.
Das Verfahren zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses
r(t) ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrantriebs
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine vereinfachte Darstellung eines Verfahrensablaufs
der erfindungsgemäßen Verfahrens;
3 ein Diagramm zur Erläuterung der erfindungsgemäßen
Fahrstrategie;
4 ein erstes Beispiel für eine bestimmte Fahrsituation;
5 ein zweites Beispiel für eine bestimmte Fahrsituation;
und
6 ein drittes Beispiel für eine weitere Fahrsituation.
Bevor auf die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
eingegangen wird, soll zunächst ein hierfür verwendeter Fahrantrieb
1 eines Nutzfahrzeugs erläutert werden. In der 1
ist ein solcher Fahrantrieb 1 dargestellt. Der Fahrantrieb 1 wird
durch eine Dieselbrennkraftmaschine 2 als primäre Antriebsquelle angetrieben.
Die Dieselbrennkraftmaschine 2 ist mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe
3 verbunden. Das Leistungsverzweigungsgetriebe 3 umfasst einen
ersten Leistungszweig, der als hydrostatisches Getriebe 4 ausgeführt
ist. Parallel dazu ist ein mechanischer Getriebezweig 5 vorgesehen.
Sowohl das hydrostatische Getriebe 4 als auch der mechanische
Getriebezweig 5 sind mit einer angetriebenen Achse 6 des Fahrzeugs
verbunden. Das Leistungsverzweigungsgetriebe umfasst hierzu einen Summiergetriebeabschnitt
50, der als Planetengetriebe ausgeführt ist.
Auf der Getriebeeingangsseite ist eine Antriebswelle 7 vorgesehen,
welche die Dieselbrennkraftmaschine 2 mit dem Leistungszweigungsgetriebe
3 verbindet. Abtriebsseitig verbindet das Leistungszweigungsgetriebe
3 eine Abtriebswelle 8 mit beispielsweise einem Hinterachsdifferential
des angetriebenen Fahrzeugs.
Das hydrostatische Getriebe 4 umfasst eine Hydropumpe
9 und einen Hydromotor 10. Die Hydropumpe 9 und der Hydromotor
10 sind in einem geschlossenen hydraulischem Kreislauf miteinander verbunden.
Die Anschlüsse der Hydropumpe 9 und des Hydromotors 10 sind
hierzu über eine erste Arbeitsleitung 11 bzw. eine zweite Arbeitsleitung
12 verbunden.
Die Hydropumpe 9 ist in ihrem Fördervolumen einstellbar
und vorzugsweise zur Förderung in zwei Richtungen ausgelegt. Somit kann durch
die Hydropumpe 9 Druckmittel entweder in die erste Arbeitsleitung
11 oder aber in die zweite Arbeitsleitung 12 gefördert werden.
In Abhängigkeit von der eingestellten Förderrichtung der Hydropumpe
9 ist die Einstellung einer Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt
möglich. Zur Verstellung der Hydropumpe 9 dient eine erste Verstellvorrichtung
13. Die erste Verstellvorrichtung 13 wirkt mit einem Verstellmechanismus
der Hydropumpe 9 zusammen. In gleicher Weise ist eine zweite Verstellvorrichtung
14 vorgesehen, die auf einen Verstellmechanismus des Hydromotors
10 wirkt. Der Hydromotor 10 ist somit ebenfalls hinsichtlich seines
Schluckvolumens einstellbar.
Das Übersetzungsverhältnis r(t) des hydrostatischen Getriebes
ergibt sich durch die jeweils eingestellten Schwenkwinkel der Hydropumpe
9 bzw. des Hydromotors 10.
Zur Einstellung der Schwenkwinkel der Hydropumpe 9 und des
Hydromotors 10 ist eine elektronische Steuereinheit 16 vorgesehen.
Die elektronische Steuereinheit 16 ist über eine erste Steuersignalleitung
17 mit der ersten Verstellvorrichtung 13 verbunden. Die elektronische
Steuereinheit 16 ist weiterhin über eine zweite Steuersignalleitung
18 mit der zweiten Verstellvorrichtung 14 verbunden. Die Verstellvorrichtungen
13, 14 können beispielsweise über einen Proportionalmagneten
betätigte Hydraulikventile aufweisen, welche einen in einem Stellzylinder herrschenden
Stelldruck einstellen.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die elektronische
Steuereinheit 16 über eine Verbindungsleitung 19 mit einem
CAN-Bus 20 verbunden. Über den CAN-Bus 20 erhält die
elektronische Steuereinheit 16 Informationen über eine Fahrpedalstellung
&agr;Pedal eines Fahrpedals 22 sowie einer Inchpedalstellung
&agr;inch eines Inchpedals 23. Die Verwendung eines CAN-Busses
zur Kommunikation zwischen den Bedienelementen, welche durch den Fahrer des Nutzfahrzeugs
bedient werden, und dem elektronischen Steuergerät 16 ist lediglich
beispielhaft zu verstehen. Ebenso ist eine unmittelbare Anbindung über einzelne
Signalleitungen möglich. Zur Veranschaulichung ist beispielhaft noch ein Bedienhebel
21 gezeigt, welcher ebenfalls mit dem CAN-Bus 20 verbunden ist.
Der Bedienhebel 21 dient beispielsweise dem Heben und Senken einer Schaufel.
Zudem ist mit dem CAN-Bus 20 über eine weitere Signalleitung
24 ein Antriebssteuergerät 25 verbunden. Das Antriebssteuergerät
25 wirkt über eine Einspritzsignalleitung 26 mit einem Einspritzsystem
27 der Dieselbrennkraftmaschine 2 zusammen. Das Einspritzsystem
27 der Dieselbrennkraftmaschine 2 umfasst eine Einspritzpumpe
28. In Abhängigkeit von dem über die Signalleitung
26 ankommenden Einspritzsignal wird durch die Einspritzpumpe
28 eine bestimmte Einspritzmenge in die Die selbrennkraftmaschine
2 eingespritzt. Infolgedessen stellt sich bei für die Leistungsabnehmer
ausreichender verfügbarer Leistung eine bestimmte Drehzahl seitens der Dieselbrennkraftmaschine
2 ein.
Für sämtliche nachfolgenden Betrachtungsweisen wird davon
ausgegangen, dass die so eingestellte Dieseldrehzahl für die angeforderte Leistung
sei es durch die Arbeitshydraulik oder aber durch den Fahrantrieb oder eine Kombination
hiervon ausreicht.
Für den einfachen Fall eines reinen Fahrbetriebs gibt der Fahrer
durch Betätigen des Fahrpedals 22 einen bestimmten Beschleunigungswunsch
vor. Das Fahrpedal 22 ist in seiner Fahrpedalstellung &agr;Pedal
einstellbar zwischen einem verschwindenden Winkel und einer maximalen Fahrpedalstellung
&agr;max. Ausgehend von dem Stillstand des Fahrzeugs kann somit durch
den Fahrer maximal die Fahrpedalstellung &agr;max vorgegeben werden.
Dies entspricht dem Wunsch nach größtmöglicher Beschleunigung. Hat
das Fahrzeug zunächst gestanden, so wird die größtmögliche Beschleunigung
dadurch erreicht, dass das Übersetzungsverhältnis r(t) des hydrostatischen
Getriebes 3 pro Zeiteinheit um einen großen Wert verstellt wird.
Die Festlegung des Übersetzungsverhältnisses, welche durch
das elektronische Steuergerät 16 vorgenommen wird, erfolgt aufgrund
der Gleichung:
rsoll(t + &Dgr;t) = rsoll(t) + ddtrsoll·&Dgr;t(1)
Dabei bildet
ddtrsoll(t)
einen Übersetzungsgradienten. Der Übersetzungsgradient
ddtrsoll
multipliziert mit einem Zeitintervall &Dgr;t ergibt einen Übersetzungsänderungswert,
um den die Sollübersetzung rsoll(t) aufgrund des Beschleunigungswunsches
des Fahrers pro Zeitintervall &Dgr;t geändert wird. Aus dem so ermittelten
Übersetzungssollwert r(t + &Dgr;n) zum Zeitpunkt (t + &Dgr;t) ermittelt
die elektronische Steuereinheit 16 die jeweils erforderlichen Schwenkwinkel
für die Hydropumpe 9 und den Hydromotor 10. Die so ermittelten
Steuersignale werden über die erste Steuersignalleitung 17 bzw. über
die zweite Steuersignalleitung 18 der ersten Verstellvorrichtung
13 oder der zweiten Verstellvorrichtung 14 zugeführt.
Neben der durch den Fahrer vorgegebenen Fahrpedalstellung &agr;Pedal
wird ein sog. Berücksichtigungswert zur Ermittlung des Übersetzungsgradienten
ddtrsoll(t)
verwendet. Der Berücksichtigungswert berücksichtigt im einfachsten Falle
einer reinen Fahrantriebssteuerung die jeweilige Ist-Geschwindigkeit &ngr;ist
des Fahrzeugs. Dies führt dazu, dass für einen Beschleunigungswunsch,
der durch den Fahrer durch Niederdrücken des Fahrpedals 22 vorgegeben
wird, eine Beschleunigungswunschkenngröße (&agr;Pedal –
&agr;Pedal,grenz) ermittelt wird, in die sowohl der Berücksichtigungswert
&agr;Pedal,grenz als auch die Fahrpedalstellung &agr;Pedal
eingeht. Die
Beschleunigungswunschkenngröße ist vorzugsweise die Differenz
aus der Fahrpedalstellung &agr;Pedal und dem
Berücksichtigungswert &agr;Pedal,grenz. Der Berücksichtigungswert
&agr;Pedal,grenz wird nachfolgend als Grenzpedalstellung bezeichnet,
wobei diese Grenzpedalstellung ein fiktiver Pedalstellungswert ist. Der Übersetzungsgradient
ddtrsoll(t)
lässt sich anhand der folgenden Beziehung ermitteln:
Durch die Berücksichtigung der aktuellen Fahrgeschwindigkeit
&ngr;ist in dem Berücksichtigungswert &agr;Pedal,grenz
wird der Übersetzungsgradient
ddtrsoll(t)
in Abhängigkeit der aktuellen Fahrgeschwindigkeit von der maximal möglichen
Fahrzeuggeschwindigkeit &ngr;max skaliert. Die Beziehung zur Ermittlung
des Grenzpedalwerts &agr;Pedal,grenz ergibt sich zu:
Die Verwendung des Berücksichtigungswertes erlaubt es, neben
den rein von dem Fahrantrieb abhängigen Kenngrößen auch weitere Kenngrößen
zu berücksichtigen. Insbesondere kann eine weitere Leistungsanforderung, die
beispielsweise aufgrund einer Arbeitshydraulik existiert, berücksichtigt werden.
Hierzu wird durch ein Inchpedal 23 durch den Fahrer vorgegeben, welcher
Anteil der maximal verfügbaren Leistung der Dieselbrennkraftmaschine
2 für die Arbeitshydraulik, die in der Figur nicht dargestellt ist,
bzw. für den Fahrantrieb verfügbar sein soll. Die Grenzpedalstellung &agr;Pedal,grenz
als Berücksichtigungswert ergibt sich unter Berücksichtigung der Inchpedalstellung
&agr;inch somit zu:
Bevor die erfindungsgemäße Vorgehensweise anhand der Diagramme
der 3 bis 6 noch näher
erläutert wird, soll noch einmal in einem vereinfachten Diagramm der
2 zum Verfahrensablauf der Ablauf erläutert werden.
Zunächst wird in Schritt 30 die Fahrpedalstellung &agr;Pedal
des Fahrpedals 22 ermittelt. In Verfahrensschritt 31 wird die
Ist-Geschwindigkeit &ngr;ist des Fahrzeugs ermittelt. Als weitere Eingangsgröße
zur Berechnung des Übersetzungsgradienten
ddtrsoll(t)
wird zudem die Inchpedalstellung &agr;inch des Inchpedals
23 in Schritt 32 ermittelt. Der Berücksichtigungswert &agr;Pedal,grenz
wird aus der Ist-Geschwindigkeit &ngr;ist und der Inchpedalstellung
&agr;inch berechnet. Mit der Grenzpedalstellung &agr;Pedal,grenz
als Berücksichtigungswert wird eine Beschleunigungswunschkenngröße
(&agr;Pedal – &agr;Pedal,grenz) in Schritt S34
berechnet. Hierzu wird die Differenz zwischen der Fahrpedalstellung &agr;Pedal
und dem Berücksichtigungswert &agr;Pedal,grenz berechnet. Auf
Basis der Beschleunigungswunschkenngröße (&agr;Pedal –
&agr;Pedal,grenz) aus Schritt 34 wird dann der Übersetzungsgradient
ddtrsoll(t)
in Schritt 35 berechnet. Neben der Beschleunigungswunschkenngröße
(&agr;Pedal – &agr;Pedal,grenz) geht in den Übersetzungsgradienten
ddtrsoll(t)
ein Parameter m ein, der der Festlegung des Kennlinienverlaufs dient. Dies wird
nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 noch erläutert.
Nachdem in Schritt 35 der Übersetzungsgradient
ddtrsoll(t)
ermittelt ist, wird eine neue Sollübersetzung rsoll(t + &Dgr;t)
aus einem vorhergehenden Übersetzungssollwert r(t), dem Übersetzungsgradienten
ddtrsoll(t)
und einem Zeitintervall &Dgr;t gemäß Gleichung 1 berechnet. In Schritt
37 wird das so ermittelte Sollübersetzungsverhältnis rsoll
durch Einstellen der Hydropumpe 9 und des Hydromotors 10 auf die
entsprechenden Schwenkwinkel realisiert. Es ergibt sich somit eine geänderte
Fahrgeschwindigkeit, die dem Beschleunigungswunsch des Fahrers Rechnung trägt.
Diese veränderte Fahrgeschwindigkeit &ngr;ist geht aufgrund der
stetig zu durchlaufenden Schleife in eine neue Berechnung einer neuen Sollübersetzung
ein.
Das erfindungsgemäße Vorgehen erlaubt die von einer Beschleunigung
unabhängige Einstellung der Drehzahl der Dieselbrennkraftmaschine und ermöglicht
im Arbeitsbetrieb automotives Fahren. In 3 ist eine grafische
Darstellung zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Einstellung des
Übersetzungsverhältnisses rsoll(t) dargestellt. Wie es sich
aus der Beziehung 2 unmittelbar ergibt, existiert für jede Grenzpedalstellung
&agr;Pedal,grenz eine Gerade der Steigung m. Die Grenzpedalstellung
bzw. der Berücksichtigungswert &agr;Pedal,grenz legt dabei den
Nulldurchgang der Geraden fest. Dies ist beispielhaft für die Gerade
42 in 3 dargestellt. Diese bestimmte Gerade
42 ergibt sich dabei aufgrund einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit &ngr;ist
des Fahrzeugs und somit einer bestimmten Grenzpedalstellung als Berücksichtigungswert
&agr;Pedal,grenz. Eine Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit führt
gemäß Beziehung 3 zu einer Vergrößerung des Berücksichtigungswertes,
also der Grenzpedalstellung &agr;Pedal,grenz in Richtung der in der
3 mit 43 bezeichneten Kennlinie. Umgekehrt
führt eine Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit zu einer Verschiebung der Kennlinie
in Richtung der mit 44 bezeichneten Kennlinie.
In der 3 sind der Einfachheit halber
lediglich Geraden als Kennlinien dargestellt. Durch entsprechende Parametrierung
des Parameters m ist es jedoch ebenso möglich, andere Kennlinienverläufe
zu realisieren, wie dies beispielhaft als Kennlinie 45 dargestellt ist.
Die Ermittlung des Übersetzungsgradienten
ddtrsoll(t)
entlang den Kennlinien erfolgt dabei lediglich zwischen einem minimalen Übersetzungsgradienten
und einem maximalen Übersetzungsgradienten.
Auch die Berücksichtigung der Inchpedalstellung &agr;inch,
wie sie in der Beziehung 4 angegeben ist, kann über einen weiteren Parameter
c individuell eingestellt werden. Die Berücksichtigung der Inchpedalstellung
&agr;inch, also einer weiteren Leistungsanforderung und eines anderen
Verbrauchers wie beispielsweise der Arbeitshydraulik, hat, da sie ebenfalls in den
Berücksichtigungswert &agr;Pedal,grenz eingeht, dieselbe Funktion,
wie eine Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Dies bedeutet, dass eine
Erhöhung der Inchpedalstellung &agr;inch zu einer Verschiebung
der Kennlinie in der 3 nach rechts führt. Umgekehrt
wird eine Reduzierung des Pedalwinkels des Inchpedals 23 zu einer Reduzierung
der Grenzpedalstellung &agr;Pedal,grenz führen, was einer Verschiebung
der Kennlinie in der 3 nach links entspricht.
Zur Verdeutlichung sind in den 4 bis
6 verschiedene Fahrsituationen dargestellt.
In der 4 ist zunächst eine Fahrsituation
dargestellt, bei der das Fahrpedal 22 auf einen Winkel &agr;1
eingestellt wird. Die Fahrzeuggeschwindigkeit &ngr;ist zu diesem Zeitpunkt
sei noch relativ niedrig, so dass die Kennlinie 42' in der Figur einen
Nulldurchgang nahe einem Pedalwinkel &agr; = 0 hat. Die Zuordnung des Übersetzungsgradienten
zu der Pedalstellung &agr;1 ergibt den maximal möglichen Übersetzungsgradienten
im Punkt p1.
Infolgedessen wird für jedes Zeitintervall &Dgr;t, welches
sich aufgrund der Abtastrate eines DA-Wandlers ergibt, mit welcher die Pedalstellung
des Fahrpedals 22 sowie des Inchpedals 23 abgetastet werden, das
Übersetzungsverhältnis rsoll(t) um den durch den maximalen
Übersetzungsgradienten angegebenen Wert erhöht. Die daraus resultierende
Beschleunigung des Fahrzeugs führt zu einer Erhöhung der Ist-Geschwindigkeit
des Fahrzeugs &ngr;ist.
Wie dies bereits bei der Erläuterung der 3
beschrieben wurde, entspricht dies der Verschiebung der Kennlinie 42' in
der durch den Pfeil der 4 angegebenen Richtung.
Sobald die Kennlinie 42', die den maximalen Übersetzungsgradienten
ddtrsoll(t)
angebende Gerade im Punkt P1 schneidet, wird der Übersetzungsgradient durch
die Kennlinie 42' ermittelt.
In der 5 ist die zuvor angegebene beschleunigte
Fahrt zu einem späteren Zeitpunkt dargestellt. Die Kennlinie 42' hat
sich durch die Beschleunigung und die damit verbundene Geschwindigkeitserhöhung
vist nach rechts verschoben, so dass aufgrund der Pedalstellung &agr;1
durch den Punkt P2 der Beschleunigungsgradient
ddtrsoll(t)
ermittelt wird.
Dieser Vorgang setzt sich solange fort, bis die Kennlinie
42' in der 5 so weit nach rechts verschoben
ist, bis der Wert für die Grenzpedalstellung &agr;Pedal,grenz
mit der Pedalstellung &agr;1 zusammenfällt. Infolge dessen wird
die Beschleunigungswunschkenngröße in Gleichung (2) Null und es erfolgt
keine weitere Änderung der Übersetzung r(t) des hydrostatischen Getriebes
3.
Für eine Zurücknahme des Fahrpedals 22 treffen
die vorstehenden Ausführungen zur Verschiebung der Kennlinie 42' sinngemäß
zu. In der 5 ist beispielhaft eine Fahrpedalstellung
&agr;2 dargestellt, die zu einem minimalen Übersetzungsgradienten
ddtr(t)|min
in Punkt p3 führt.
In der 6 ist dagegen ausgehend von der
Situation der 1 die Berücksichtigung eines von
Null unterschiedlichen Inchpedalwinkels &agr;inch dargestellt. Die
Berücksichtigung der Inchpedalstellung des Inchpedals 23 in dem Berücksichtigungswert
&agr;Pedal,grenz führt zu einer Verschiebung der Kennlinie
42', wie sie sich ohne Berücksichtigung des Inchpedals 23
ergeben würde, zu der neuen Kennlinie 46. Infolge dessen wird bei
der Fahrpedalstellung &agr;1 selbst bei niedriger Fahrgeschwindigkeit
der Übersetzungsgradient
ddtrsoll(t)
gegenüber der in der 4 dargestellten Situation
verringert. Es kommt zu einer geringeren Beschleunigung, da nicht sämtliche
Motorleistung ausschließlich für den Fahrantrieb zur Verfügung steht.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass das
Fahrpedal 22 unmittelbar der Vorgabe der Beschleunigung dient. Je größer
also der vom Fahrer geäußerte Beschleunigungswunsch, also die Fahrpedalstellung
&agr;Pedal ist, umso größer ist auch der Übersetzungsgradient
und somit die Übersetzungsänderung pro Zeitintervall. Umgekehrt entsteht
durch eine Vergrößerung des Pedalwinkels &agr;inch am Inchpedal
23 eine Verringerung des Übersetzungsgradienten
ddtrsoll(t)
. Bei der beschriebenen Vorgehensweise existiert zu jeder Pedalstellung &agr;Pedal
eine Endübersetzung, wobei sich das jeweils eingestellte Übersetzungsverhältnis
r(t) asymptotisch an diese Endübersetzung annähert. Durch Parametrierung
der Parameter m, c ist eine einfache Anpassung der jeweils erforderlichen Fahrstrategie
z.B. an besondere Einsatzbedingungen eines Fahrzeugs möglich. Insbesondere
ist die Pedalcharakteristik einfach adaptierbar.
Das beschriebene Verfahren ist sowohl für Arbeitsmaschinen mit
hydrostatischen Getrieben, als auch für Arbeitsmaschinen mit stufenlosen Leistungsverzweigungsgetrieben
einsetzbar.
Anspruch[de]
Verfahren zur Steuerung eines Übersetzungsverhältnisses eines
stufenlos verstellbaren Getriebes mit folgenden Verfahrensschritten:
– Erfassen einer Fahrpedalsstellung (&agr;Pedal)
– Erfassen einer Ist-Fahrgeschwindigkeit (&ngr;ist)
– Ermitteln eines Übersetzungsgradienten
(ddtrsoll(t))
für das stufenlos verstellbare Getriebe unter Berücksichtung der Ist-Fahrgeschwindigkeit
(&ngr;ist) und der Fahrpedalstellung (&agr;Pedal)
– Ermitteln eines Übersetzungssollwerts als Summe eines Ist-Übersetzugsverhältnisses
(rsoll(t)) und eines Übersetzungsänderungswerts
(ddtrsoll(t)·&Dgr;t)
und
– Einstellen des neuen Übersetzungswerts (rsoll(t + &Dgr;t))
des stufenlosen Getriebes.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berücksichtigung
der Fahrgeschwindigkeit (&ngr;ist) bei der Berechnung des Übersetzungsgradienten
(ddtrsoll)
ein Berücksichtigungswert (&agr;Pedal,grenz) berechnet wird,
der ein Verhältnis der Ist-Fahrgeschwindigkeit und einer maximalen Fahrgeschwindigkeit
enthält.Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Berücksichtigungswert
(&agr;Pedal,grenz) und der erfassten Fahrpedalstellung (&agr;Pedal)
eine Beschleunigungswunschkenngröße zur Ermittlung des Übersetzungsgradienten
(ddtrsoll)
berechnet wird.Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung
der Beschleunigungswunschkenngröße (&agr;Pedal – &agr;Pedal,grenz)
eine Differenz zwischen der erfassten Fahrpedalstellung (&agr;Pedal)
und dem Berücksichtigungswert (&agr;Pedal,grenz) gebildet wird.Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dass bei der Berechnung
des Berücksichtigungswerts (&agr;Pedal,grenz) neben der Ist-Fahrgeschwindigkeit
eine weitere Leistungsanforderung (c·&agr;inch) berücksichtigt
wird.