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Beschreibung[de]

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.






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