WO1990002059A1 - Einrichtung und verfahren zum betrieb einer stufenlos verstellbaren antriebseinheit eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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WO1990002059A1
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transmission
internal combustion
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power split
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PCT/EP1989/000957
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Heinrich Nikolaus
Robert Paton
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Zahnradfabrik Friedrichshafen Ag
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    • F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H2037/088—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft
    • F16H2037/0886—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft with switching means, e.g. to change ranges

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for operating a continuously variable drive unit for motor vehicles with a controllable internal combustion engine and a hydrostatic-mechanical power split transmission with a continuously variable transmission
  • the transmission consists of two sub-transmissions.
  • One is a continuously variable power split coupling transmission with several shafts.
  • the other sub-transmission is a manual transmission with one gear group and several group gears that act on the main output shaft.
  • both coupling shafts drive the manual transmission.
  • the gear shifts take place at synchronous speeds without load and without interruption of tractive power.
  • the transmission acts like a continuously variable transmission with a large adjustment range and allows the vehicle to be operated in a vehicle
  • the load combination with large delivery volume of the primary unit and high pressure in the hydrostatic branch usually occurs during the gearshift process in the mechanical branch.
  • the transmission output shaft is separated from one of the coupling shafts of the coupling transmission and connected to another coupling shaft.
  • Switching takes place at a synchronous speed of the coupling shafts involved.
  • the coupling shafts are connected to the output shaft of the transmission via couplings, with overlaps in the clutch actuation occurring during the switching process in which there is a rigid transmission ratio between the hydrostatic and mechanical transmission branches.
  • the swivel plate of the primary unit When the drive unit is pulling or pushing, the swivel plate of the primary unit must be set to a larger or smaller angle in order to bring the secondary unit to the speed required to reach the switching point.
  • the change in the gear ratio in the mechanical branch before and after the switching process determines the torque difference that acts on the hydrostatic branch before and after the switching process. If the angle of the swivel plate of the primary unit, with which a switching point is reached under load, is maintained after the shift has been completed, the delivery volume of the primary unit does not correspond to the delivery volume that is necessary for the newly transmitted torque.
  • the different requirements for delivery volume in the hydrostatic branch before and after the switching point if not taken into account, lead to a noticeable jerk of the overall system connected to the drive unit, to poorer efficiency of the drive unit and increased wear, especially of the couplings in the power split transmission.
  • the object of the invention is to provide a device and a method which improves the efficiency of a power split transmission in the area of its shift points and reduces wear.
  • a control device reduces the speed n. Of the internal combustion engine to a lower speed before reaching a gear ratio in the power split transmission in which the secondary unit has maximum speed, and changes the control signal for a swivel plate of the primary unit in such a way that at falling speed of the internal combustion engine remains approximately constant speed on an output shaft of the transmission that the control device changes the control signal for the swivel plate of the primary unit after reaching the switching point by a value which is the difference of the largest control signal I. vm-a predetermined control signal I..
  • the control device further reduces the speed of the internal combustion engine and changes the control signal for the swashplate such that the speed of the output shaft of the transmission remains approximately constant and then the speed of the output shaft of the transmission with constant transmission ratio is changed by increasing the speed of the internal combustion engine until the speed n. is reached again and the further change in the speed of the output shaft of the transmission at constant speed n. the internal combustion engine is done by changing the transmission ratio.
  • the advantage is achieved that the operating range close to the switching point with poor efficiency of the power split transmission is traversed in a short time at a lower input speed by the internal combustion engine, so that the power loss and the wear of the
  • the adjustment of the delivery volume of the primary unit to the torque actually present before and after the switching point on the hydrostatic branch has a special part in the improvement according to the invention.
  • Electronic control devices have a particularly favorable price-performance ratio and enable the control function according to the invention to be combined with driving programs in a particularly advantageous manner.
  • the engine speed is not regulated in accordance with the characterizing part of the first claim in order to prevent a possible speed reduction and thus a reduction in the power of the engine.
  • Fig. 2 shows the course of the
  • a control device 3 exchanges via lines ⁇ -. , 5th electrical signals, for example specification and feedback, with the travel switch 1.
  • a continuously adjustable drive unit consists of the adjustable internal combustion engine 2 of conventional design, which drives a hydrostatic-mechanical power split transmission 6. There is no switchable clutch between the internal combustion engine 2 and the power split transmission 6. The, for example, electronically designed control device 3 automatically controls the speed of the internal combustion engine 2 and that
  • Gear ratio of the continuously variable hydrostatic-mechanical power split transmission 6 so that the preselected speed is reached.
  • measuring sensors are located on an input shaft 7 which is driven as a function of the engine speed and on a transmission output shaft 8 which transmit the shaft speeds to the control device 3 via lines 9, 10.
  • the control device 3 compares the measured speed values with the specifications from the travel switch 1. Depending on the travel programs stored in the control device 3, control signals 3 go from the control device 3 via lines 11, 12 to the engine 2 and to the power split transmission 6.
  • the internal combustion engine 2 is regulated in the usual way by throttling the air intake cross section or the fuel injection quantity and is operated predominantly at constant speed, for example the speed with low consumption values.
  • the transmission ratio of the hydrostatic-mechanical power split transmission 6 is changed continuously by the delivery volume of a primary unit 13 and thus the speed of a secondary unit 14 of a hydrostatic branch 15 of the
  • Power split transmission 6 is continuously influenced.
  • the primary unit 13 in the hydrostatic Transmission branch 15 is driven directly by the controllable internal combustion engine 2 via the input shaft 7 and rotates at a speed proportional to the speed of the internal combustion engine 2.
  • the hydrostatic transmission branch 15 is connected to the mechanical transmission branch 16 via a countershaft 17 and a hollow shaft 18.
  • the continuous transmission range of the hydrostatic transmission branch 15 in the power split transmission 6 is determined by
  • Gear elements for example planetary gears in the mechanical gear branch 16 of the power split transmission 6, are multiplied.
  • the internal combustion engine 2 drives the mechanical transmission branch 16, which contains at least one coupling gear (not shown), via a countershaft 19 and a drive shaft 20.
  • Coupling shafts 21, 22 of the coupling gear are driven at continuously variable speeds, which result from the summation of the continuously variable speeds
  • Couplings 23 optionally connect one of the coupling shafts 21 or 22 to the transmission output shaft 8, which drives a rear axle 24. During the switching process, both coupling shafts 21 and 22 are connected to the transmission output shaft 8 via the clutch 23 at least for a short time.
  • Fig. 2 Driving a switching point according to the invention.
  • the preselected speed is changed by changing the gear ratio (line L2)
  • Line L3 characterizes the speed curve on the
  • control signals for the internal combustion engine speed reduction and the adjustment of the swivel plate 25 are coordinated so that the speed of the internal combustion engine speed reduction and the adjustment of the swivel plate 25 are coordinated so that the speed of the internal combustion engine speed reduction and the adjustment of the swivel plate 25 are coordinated so that the speed of the internal combustion engine speed reduction and the adjustment of the swivel plate 25 are coordinated so that the speed of the internal combustion engine speed reduction and the adjustment of the swivel plate 25 are coordinated so that the speed of the
  • Output shaft 8 of the transmission 6 remains approximately constant during this process on the line L3, P1-P2.
  • the switching point S1 of the power split transmission 6 is reached at a synchronous speed n lower by ⁇ n times a gear-dependent factor.
  • the coupling 23 connects at the point S1 to the coupling shaft 21, and the coupling gear and thus the gear 6 as a whole rotate as a rigid unit.
  • control device 3 determines a correction value for the adjustment of the swivel plate 25 Primary unit 13 according to the method shown in FIG. 3.
  • Fig. 3 The solid line L4 shows the control signal from the control device 3, which is proportional to the deflection of the swivel plate 25 of the primary unit 13 for a transmission under load with three driving ranges and the * - * 5 translations Ul, Ü2, U3 in the mechanical branch of
  • the dashed line L5 shows the course of the control signal known from test bench tests for the swivel plate 25 of the primary unit 13 with no load
  • Switching points Sl and S2 reached with a control signal I.
  • the control device 3 is the control signal I ,, should be fixed, for example programmed.
  • the switching points Sl and S2 become under load with a control signal
  • Swivel plate 25 output control signal I. and the predetermined control signal I .. and calculates one
  • Correction value K The amount of Stell ⁇ ig reached under load r Nals Ii.st. is reduced by the correction value K.
  • the correction value K AI - V » ⁇ I, where V is the quotient of the two translations, between which is switched in the mechanical branch 16 of the transmission 6.

Abstract

Einrichtung und Verfahren zum Betrieb einer stufenlos verstellbaren Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einer regelbaren Brennkraftmaschine (2) und einem hydrostatischmechanischen Leistungsverzweigungsgetriebe (6) und einer Regeleinrichtung (3), die in der Nähe der Schaltpunkte (S1) oder (S2) bei annähernd konstanter Drehzahl der Ausgangswelle (8) des Leistungsverzweigungsgetriebes (6) die Drehzahl nmot der Brennkraftmaschine (2) von n1 aus reduziert und die Verstellung PHI der Schwenkscheibe (25) bis zum Schaltpunkt beschleunigt, während des Schaltbereichswechsels die Verstellung PHI der Schwenkscheibe (25) um einen errechneten lastabhängigen Wert (K) zurückstellt und im neuen Schaltbereich bei weiter sinkender Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) und beschleunigter Verstellung der Schwenkscheibe (25) mit annähernd konstanter Drehzahl der Ausgangswelle (8) des Getriebes (6) aus dem schaltnahen Bereich herausfährt und die Drehzahl der Ausgangswelle (8) des Getriebes (6) dann bei konstantem Winkel PHI der Schenkscheibe (25) durch Anheben der Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) auf das vorige Niveau n1 erhöht wird.

Description

Einrichtung und Verfahren zum Betrieb einer stufenlos verstellbaren Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer stufenlos verstellbaren Antriebseinheit für Kraftfahrzeuge mit einer regelbaren Brennkraftmaschine und einem hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebe mit stufenlos veränderlichem
10 Übersetzungsverhältnis nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
Aus der Patentschrift (DE 35 12 523) ist ein stufenlos einstellbares leistungsverzweigendes Verbundlastschaltgetriebe* mit Gruppenschaltungen bekannt.
**■-' Das Getriebe besteht aus zwei Teilgetrieben. Das eine ist ein εtufenlos einstellbares leistungsverzweigendes Koppelgetriebe mit mehreren Wellen. Das andere Teilgetriebe ist ein Schaltgetriebe mit einer Ganggruppe und mehreren Gruppengängen, die auf die Hauptabtriebswelle wirken. Die
- beiden Koppelwellen treiben alternativ das Schaltgetriebe an. Die Gangschaltungen erfolgen bei Synchrondrehzahlen lastfrei und ohne Zugkraftunterbrechung. Das Getriebe wirkt wie ein stufenloses Getriebe mit großem Stellbereich und erlaubt in einem Fahrzeug das Betreiben der
■-*■•■-' Brennkraftmaschine entlang der Kurve für minimalen
Kraftstoffverbrauch und ermöglicht so Kraftstoffeinsparung.
Derartige hydrostisch mechanische
Leistungsverzweigungsgetriebe für Kraftfahrzeuge sind in
**-*-' bestimmten Betriebεzuständen mit besonders hohen Verlusten behaftet, da sich der Wirkungsgrad im hydrostatischen Zweig bei großem Fördervolumen zwischen Primäreinheit und
Sekundäreinheit verschlechtert. Die bei großem Fördervolumen der Primäreinheit im hydrostatischen Zweig auftretenden 35 hohen Drücke führen im Zusammenhang mit den von einer Brennkraftmaschine auf die Primäreinheit übertragenen hohen Drehzahlen zu hohen Verlusten, frühzeitigem Verschleiß und zu hoher Geräuschemission des Getriebes.
Da der Leistungsanteil des hydrostatischen Zweiges bei großem Fördervolumen der Primäreinheit im Verhältnis zur gesamten Leistung, die durch das
Leistungsverzweigungsgetriebe fließt, groß ist, wirkt sich dessen schlechter Wirkungsgrad sehr nachteilig für den
Gesamtwirkungsgrad des Leistungsverzweigungsgetriebes aus.
Bei Getrieben mit hydrostatisch-mechanischer Leistungsverzweigung über den gesamten Fahrbereich tritt in der Regel während des Schaltvorgangs, im mechanischen Zweig die Belastungskombination mit großem Fördervolumen der Primäreinheit und hohem Druck im hydrostatischen Zweig auf. Während eines Schaltvorgangs wird die Getriebeausgangswelle von einer der Koppelwellen des Koppelgetriebes getrennt und mit einer anderen Koppelwelle verbunden. Dieser
Schaltvorgang erfolgt bei synchroner Drehzahl der beteiligten Koppelwellen. Die Koppelwellen sind über Kupplungen mit der Ausgangswelle des Getriebes verbunden, wobei Überschneidungen in der Kupplungsbetätigung während des Schaltvorganges auftreten, bei welchem ein starres Übersetzungsverhältnis zwischen hydrostatischem und mechanischem Getriebezweig besteht.
Der Betrieb des Leistungsverzweigungsgetriebes unter Last führt zu Leckageverlusten im hydrostatischen Zweig. Um diese Verluste zu kompensieren, muß ein verändertes Fördervolumen der Primäreinheit vorgegeben werden, um eine bestimmte Drehzahl der von der Sekundäreinheit getriebenen Eingangεwellen des Koppelgetriebes zu erreichen, und demzufolge muß auch, um Synchrondrehzahl der zu schaltenden Kcppelwellen zu erreichen, der Winkel der Schwenkscheibe der Primäreinheit im hydrostatischen Zweig je nach den an der Ausgangswelle des Getriebes anliegenden Drehmomenten unterschiedlich eingestellt werden.
Im Zug- bzw. Schubbetrieb der Antriebseinheit muß die Schwenkscheibe der Primäreinheit auf einen größeren bzw. kleineren Winkel eingestellt werden, um die Sekundäreinheit auf die zur Erreichung des Schaltpunkts nötige Drehzahl zu bringen.
Die Änderung der Getriebeübersetzung im mechanischen Zweig vor und nach dem Schaltvorgang bestimmt die Drehmomentdifferenz, die vor und nach dem Schaltvorgang auf den hydrostatischen Zweig wirkt. Wird der Winkel der Schwenkscheibe der Primäreinheit, mit dem ein Schaltpunkt unter Last erreicht wird, nach vollzogener Schaltung beibehalten, entspricht das Fördervolumen der Primäreinheit nicht dem Fördervolumen, das für das neu übertragene Drehmoment nötig ist. Der unterschiedliche Bedarf an Fördervolumen im hydrostatischen Zweig vor und nach dem Schaltpunkt führt bei Nichtberücksichtigung zu einem fühlbaren Ruck des mit der Antriebseinheit verbundenen Gesamtsystems, zu einem schlechteren Wirkungsgrad der Antriebseinheit und erhöhtem Verschleiß , insbesondere der Kupplungen im Leistungsverzweigungsgetriebe.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung und ein Verfahren zu schaffen, das den Wirkungsgrad eines Leistungsverzweigungsgetriebes im Bereich seiner Schaltpunkte verbessert und den Verschleiß mindert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Regeleinrichtung die Drehzahl n. der Brennkraftmaschine vor Erreichen eines Übersetzungsverhältnisses im Leistungsverzweigungsgetriebe, bei welchem die Sekundäreinheit maximale Drehzahl aufweist, auf eine niedrigere Drehzahl reduziert, und das Stellsignal für eine Schwenkscheibe der Primäreinheit derart ändert, daß bei fallender Drehzahl der Brennkraftmaschine annähernd konstante Drehzahl an einer Ausgangswelle des Getriebes erhalten bleibt, daß die Regeleinrichtung das Stellsignal für die Schwenkscheibe der Primäreinheit nach erreichtem Schaltpunkt um einen Wert verändert, der sich aus der Differenz des größten Stellεignals I . vm-ä- einem vorgegebenen Stellsignal I. . und dem Verhältnis der Übersetzungen im mechanischen Zweig am Schaltpunkt errechnet und nach abgeschlossenem Schaltvorgang die Regeleinrichtung die Drehzahl der B ennkraftmaschine weiter absenkt und das Stellsignal für die Schwenkscheibe derart ändert, daß die Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes weiterhin annähernd konstant bleibt und anschließend die Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes bei konstanter Übersetzung des Getriebes durch Anheben der Drehzahl der Brennkraftmaschine verändert wird, bis die Drehzahl n. wieder erreicht ist und die weitere Änderung der Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes bei konstanter Drehzahl n. der Brennkraftmascl durch Ändern der Übersetzung des Getriebes erfolgt.
Durch die erfindungsgemäße Einrichtung und das Verfahren zum Betrieb der Antriebseinheit wird der Vorteil erreicht, daß der schaltpunktnahe Betriebsbereich mit schlechtem Wirkungsgrad des Leistungsverzweigungsgetriebes in kurzer Zeit durchfahren wird bei insgesamt niedrigerer Eingangsdrehzahl von der Brennkraftmaschine, so daß die Verlustleistung und der Verschleiß des
Leistungsverzweigungsgetriebes, insbesondere der Kupplungen, geringer werden.
Einen besonderen Anteil an der erfindungsgemäßen Verbesserung hat die- Anpassung des Fördervolumens der Primäreinheit an das tatsächlich vor und nach dem Schaltpunkt am hydrostatischen Zweig anliegende Drehmoment. Elektronische Regeleinrichtungen weisen ein besonders günstiges Preisleistungsverhältnis auf und ermöglichen in besonders vorteilhafter Weise die Kombination der erfindungsgemäßen Regelungsfunktion mit Fahrprogrammen.
Wird die Kraftmaschine in der Nähe zum Beispiel bei 90 % ihrer Eckleistung betrieben, unterbleibt die Regelung der Brennkraftmaschinendrehzahl entsprechend dem kennzeichnenden Teil des ersten Anspruchs, um einer möglichen Drehzahldrückung und damit Leistungsverringerung der Brennkraftmaschine vorzubeugen.
Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung,
Fig. 2 zeigt den Verlauf der
Brennkraftmaschinendrehzahl und der Verstellung der Schwenkscheibe im Leistungsverzweigungsgetriebe in Abhängigkeit von der Zeit,
Fig. 3 zeigt den tatsächlichen und den idealen Verlauf des Schwenkwinkels der Verstelleinheit im Hydroεtaten über den gesamten Geschwindigkeitεbereich und die erfinduήgsgemäße Korrektur des Schwenkwinkels am Schaltpunkt aus errechneten Werten.
An einem Fahrschalter 1 wird eine frei wählbare Geschwindigkeit und ein Economy- oder Vollastprogramm zum Betrieb einer Brennkraftmaschine 2 bei Drehzahlen mit
Verbrauchsbeεtwerten oder bei Nenndrehzahl voreingestellt. Eine Regeleinrichtung 3 tauscht über Leitungen <-. , 5 elektrische Signale, zum Beispiel Vorgabe und Rückmeldung, mit dem Fahrschalter 1 aus. Eine stufenlos verstellbare Antriebseinheit besteht aus der regelbaren Brennkraftmaschine 2 herkömmlicher Bauart, die ein hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe 6 antreibt. Zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Leistungsverzweigungsgetriebe 6 befindet sich keine schaltbare Kupplung. Die zum Beispiel elektronisch ausgebildete Regeleinrichtung 3 kontrolliert automatisch die Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 und das
Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes 6, so daß die vorgewählte Geschwindigkeit erreicht wird. Hierzu befinden sich nicht dargestellte Meßwertaufnehmer an einer motordrehzahlabhängig angetriebenen Eingangswelle 7 und an einer Getriebeausgangswelle 8, die die Wellendrehzahlen über Leitungen 9, 10 an die Regeleinrichtung 3 weitergeben. Die Regeleinrichtung 3 vergleicht die Drehzahlmeßwerte mit den Vorgaben vom Fahrschalter 1. In Abhängigkeit von in der Regeleinrichtung 3 gespeicherten Fahrprogrammen gehen von der Regeleinrichtung 3 Stellsignale über die Leitungen 11, 12 an die Kraftmaschine 2 und an das Leistungsverzweigungsgetriebe 6.
Die Brennkraftmaschine 2 wird in üblicher Weise durch Drosselung des Luftansaugquerschnittes oder der Brennstoffeinspritzmenge geregelt und vorwiegend bei konstanter Drehzahl zum Beispiel der Drehzahl mit niedrige Verbrauchswerten, betrieben.
Das Übersetzungsverhältnis des hydrostatisch- mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes 6 wird stufenlo verändert, indem das Fördervolumen einer Primäreinheit 13 und damit die Drehzahl einer Sekundäreinheit 14 eines hydrostatischen Zweiges 15 des
Leistungsverzweigungsgetriebes 6 kontinuierlich beeinflußt wird. Die Primäreinheit 13 im hydrostatischen Getriebezweig 15 ist über die Eingangswelle 7 von der regelbaren Brennkraftmaschine 2 direkt angetrieben und dreht sich mit einer Drehzahl proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine 2.
Der hydrostatische Getriebezweig 15 ist mit dem mechanischen Getriebezweig 16 über ein Vorgelege 17 und eine Hohlwelle 18 verbunden. Der kontinuierliche Ubersetzungsbereich des hydrostatischen Getriebezweiges 15 im Leistungsverzweigungsgetriebe 6 wird durch
Getriebeelemente, zum Beispiel Planetengetriebe im mechanischen Getriebezweig 16 des Leistungsverzweigungsgetriebes 6, vervielfacht.
Die Brennkraftmaschine 2 treibt über ein Vorgelege 19 und eine Antriebswelle 20 den mechanischen Getriebezweig 16 an, der mindestens ein Koppelgetriebe (nicht dargestellt) enthält. Koppelwellen 21, 22 der Koppelgetriebe sind angetrieben mit stufenlos variablen Drehzahlen, die sich aus der Summierung der stufenlos variablen Drehzahlen der
Sekundäreinheit 14 und der konstanten Drehzahl der Welle 20 ergeben. Kupplungen 23 verbinden wahlweise eine der Koppelwellen 21 oder 22 mit der Getriebeausgangswelle 8, die eine Hinterachse 24 antreibt. Während des Schaltvorgangε sind zumindest für eine kurze Zeit beide Koppelwellen 21 und 22 über die Kupplung 23 mit der Getriebeausgangswelle 8 verbunden.
Fig. 2: Ansteuern eines Schaltpunkts gemäß der Erfindung. Die Brennkraftmaschine 2 der Antriebseinheit läuft vorwiegend mit konstanter Drehzahl n , = n. entεprechend Linie Ll . Die vorgewählte Geεchwindigkeit wird durch Änderung des Übersetzungsverhältnis (Linie L2) des
Leistungsverzweigungsgetriebes 6 erreicht. Die Linie L3 charakterisiert den Drehzahlverlauf an der
Getriebeausgangswelle 8. Im mechanischen Getriebezweig 16 ist im Fahrbereich die überεetzung Un = konstant. Zwischen den Schaltpunkten ändert sich das Übersetzungsverhältnis des Leistungsverzweigungsgetriebes 6 durch Verstellen der Schwenkscheibe 25 der Primäreinheit 13 im hydrostatischen Zweig 15 annähernd linear mit der Zeit t. In der Nähe eines Schaltpunktes des mechanischen Zweiges 16 des
Leistungsverzweigungsgetriebes 6 bei einer Drehzahl der Ausgangswelle 8 des Getriebes 6 von zum Beispiel 90 % der Drehzahl am Schaltpunkt im mechanischen Zweig 16 wird das Stellsignal der Regeleinrichtung 3 für die Drehzahl n. der Brennkraftmaschine 2 tun Δ abgesenkt, und gleichzeitig wird das Stellsignal für die Schwenkεcheibe 25 der Primäreinheit 13 des hydrostatischen Zweigs 15 beschleunigt um eine zur Zeit quadratischen Funktion zum Auslenkungswinkel PHI hin von SO nach Sl verstellt. Bei Sl ist Synchrondrehzahl der Koppelwellen zweier benachbarter Fahrbereiche erreicht.
Die Stellsignale für die Brennkraftmaschinen- Drehzahlabsenkung und die Verstellung der Schwenkscheibe 25 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Drehzahl der
Ausgangswelle 8 des Getriebes 6 annähernd konstant bleibt während dieses Vorgangs auf der Linie L3, P1-P2. Bei um ^ niedrigerer Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 wird der Schaltpunkt Sl des Leistungsverzweigungsgetriebeε 6 bei um Δ n mal einem getriebeabhängigen Faktor niedrigerer Synchrondrehzahl n erreicht.
Die Koppelwelle 22 deε nächsten Fahrbereicheε mit der
Übersetzung Ü . im mechanischen Zweig 16 wird über die Kupplung 23 am Punkt Sl zur Koppelwelle 21 zugeschaltet, und das Koppelgetriebe und damit das Getriebe 6 insgesamt laufen als starre Einheit um. In der ersten Phase des
Schaltvorgangs bleibt die Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 konstant, siehe Linie Ll, B2-B3, die Übersetzung deε Getriebes 6 Ü = Ü = ü , . = konstant, siehe Linie L2, ges n n+1
SI-S2, und die Regeleinrichtung 3 ermittelt einen Korrekturwert für die Verstellung der Schwenkscheibe 25 der Primäreinheit 13 gemäß dem Verfahren, das in Fig. 3 dargestellt ist.
Der Korrektur der. Verstellung der Schwenkscheibe 25 vo
S2 nach S3 folgt eine weitere kurze Phase S3 nach S4 auf der
Linie L3 während der weiterhin die Koppelwellen 21 und 22 beider Fahrbereiche gemeinsam in Verbindung mit der
Hinterachse 24 sind. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 bleibt konstant, siehe Linie Ll , B3-B4. Bei S4 wird die
10 Koppelwelle 21 für den Fahrbereich mit der Übersetzung Ü im mechanischen Zweig 16 gelöst und die Schwenkεcheibe 25 verstellt beschleunigt von S4 nach S5 mit einer zur Zeit quadratischen Funktion aus dem Bereich der größten
Auslenkung der Schwenkscheibe zu einem kleineren Winkel PHI
1*-* und größerer Übersetzung Ugeε des Getriebes 6. Das beschleunigte Zurückschwenken der Schwenkscheibe 25 wird durch eine weiter abfallende Drehzahl der Brennkraftmaschine ; unterstützt, siehe Linie Ll von B4-B5, so daß insgesamt die
Drehzahl der Ausgangεwelle 8 konεtant bleibt, siehe Linie L3
•*-*-' von P3-P4. Hat die Auslenkung der Schwenkscheibe 25 der
Primäreinheit 13 einen Winkel PHI in der Nähe des
Auslenkungsmaximumε erreicht, zum Beispiel 90 % der maximalen Auslenkung 3 PHImax, wird die Schwenkscheibe 25 von
S5 bis S6 auf der Linie L2 in dieser Position festgehalten,
2 und die Drehzahl der Ausgangswelle 8 des Getriebes 6 steigt' wieder an ab'P4, siehe Linie L3 , da die Drehzahl nm,ot. der
Brennkraftmaschine 2 wieder auf das Niveau n. vor Beginn des
Schaltvorgangs von B5 nach B6 auf der Linie Ll angehoben wird. 30
Fig. 3: Die durchgezogene Linie L4 zeigt das Stellsignal von der Regeleinrichtung 3, das zur Auslenkung der Schwenkscheibe 25 der Primäreinheit 13 proportional ist für ein Getriebe unter Last mit drei Fahrbereichen und den *-*5 Übersetzungen Ul, Ü2, U3 im mechanischen Zweig des
Getriebes 6. Die gestrichelte Linie L5 zeigt den aus Prüfstandverεuchen bekannten Verlauf deε Stellεignalε für die Schwenkscheibe 25 der Primäreinheit 13 bei lastfreiem
Betrieb des Getriebes 6. In lastfreiem Betrieb werden die
Schaltpunkte Sl und S2 bei einem Stellsignal I erreicht. Der Regeleinrichtung 3 ist das Stellsiσnal I ,, soll fest vorgegeben, zum Beispiel einprogrammiert. Unter Last werden die Schaltpunkte Sl und S2 bei einem Stellsignal
Ii.st, erreicht, das um *■* I von Is'ol,l, abweicht. Die
Differenz A I in den erforderlichen Stellsignalen ist auf die erhöhte Leckage im hydrostatischen Zweig 15 bei Betrieb unter Last zurückzuführen. Am Schaltpunkt bildet die
Regeleinrichtung 3 die Differenz A, I aus dem zuletzt an die
Schwenkscheibe 25 ausgegebenen Stellsignal I. und dem vorgegebenen Stellsignal I .. und errechnet einen
Korrekturwert K. Der Betrag des unter Last erreichten Stellεigrnals Ii.st. wird um den Korrekturwert K verkleinert.
Der Korrekturwert K = A I - V »^I, wobei V der Quotient aus den beiden Übersetzungen ist, zwiεchen denen geschaltet wird im mechanischen Zweig 16 des Getriebes 6.
Bezugszeichen
1 Fahrschalter
2 Brennkraftmaschine 3 Regeleinrichtung
4 Leitung
5 Leitung
6 Leistungsverzweigungsgetriebe
7 Eingangswelle 8 Getriebeausgangswelle
9 Leitung
10 Leitung
11 Leitung
12 Leitung 13 Primäreinheit
14 Sekundäreinheit
15 hydrostatischer Zweig
16 mechanischer Getriebezweig
17 Vorgelege 18 Hohlwelle
19 Vorgelege
20 Antriebswelle
21 Koppelwelle
22 Koppeiwelle 23 Kupplung
24 Hinterachse
25 Schwenkscheibe
Ll Kennlinie Brennkraftmaschinendrehzahl
L2 Kennlinie Schwenkscheibenverstellung L3 Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes 6
L4 Stellsignal Schwenkscheibe unter Last
L5 Stellsignal Schwenkscheibe lastfrei
51 Schaltpunkt Fahrbereich 1, 2
52 Schaltpunkt Fahrbereich 2, 3 Formelzeichen
I = Steuerstrom für den Schwenkscheibenwinkel
I , , - Steuerstrom am Schaltpunkt lastfrei
Figure imgf000014_0001
I. . = Steuerstrom am Schaltpunkt unter Last ün = Übersetzung im Fahrbereich n ü . - Übersetzung im Fahrbereich n+1
Figure imgf000014_0002
PHI = Schwenkscheibenwinkel
PHIs = Schwenkscheibenwinkel bei Svnchrondrehzahl n = Drehzahl n. = Dauerbetriebsdrehzahl Brennkraftmaschine = Drehzahlreduktion n n = Synchrondrehzahl
Uges = Übersetzung des gesamten Getriebes
K = Korrekturwert = I + V • Λ I
SΛ = Schaltpunkt 1 S„ = Schaltpunkt 2

Claims

A n s p r ü c h e
1. Einrichtung und Verfahren zum Betrieb einer stufenlos verstellbaren Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einer regelbaren Brennkraftmaschine (2) und einem hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebe" (6) mit stufenloε veränderlichem Übersetzungsverhältnis, wobei der mechanische Zweig (16) des hydrostatiεch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes (6) mehrere
Übersetzungεverhältniεεe und der hydrostatische Zweig (15) eine Primäreinheit (13) sowie eine Sekundäreinheit (14) mit veränderlicher Drehzahl zur kontinuierlichen Veränderung der Übersetzungsverhältnisse zwischen den Schaltpunkten des mechanischen Zweiges (16) aufweist, die Brennkraftmaεchine (2) über dem gesamten
Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeugs mit vorwiegend konstanter Drehzahl betrieben wird und die Geεchwindigkeitsänderungen des Kraftfahrzeugs durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses des
Leistungsverzweigungsgetriebes (6) erzielt werden, dadurch g e k e z e i c h n e t , daß eine Regeleinrichtung (3) die Drehzahl n., der Brennkraftmaschine (2) vor Erreichen eines Übersetzungsverhältnisses im
Leistungsverzweigungsgetriebe (6) , bei welchem die Sekundäreinheit (14) maximale Drehzahl aufweist, auf einen niedrigeren Wert reduziert und das Stellεignal für eine Schwenkscheibe (25) der Primäreinheit (13) derart ändert, daß bei fallender Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) annähernd konstante Drehzahl an einer Ausgangswelle (8) des Getriebes (6) erhalten bleibt, daß die Regeleinrichtung (3) das Stellsignal für die Schwenkscheibe (25) der Primäreinheit (13) nach erreichtem Schaltpunkt um einen Wert verändert, der sich aus der Differenz deε größten
Stellsignals I . und einem vorgegebenen Stellεignal I . und dem Verhältnis der Übersetzungen im mechanischen Zweig (16) am Schaltpunkt errechnet und nach abgeschlossenem Schaltvorgang die Regeleinrichtung (3) die Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) weiter absenkt und das Stellsignal für die Schwenkscheibe (25) derart ändert, daß die Drehzahl der Ausgangswelle (8) des Getriebes (6) annähernd konstant bleibt und anschließend die Drehzahl der Ausgangswelle (8) des Getriebes (6) bei konstanter Übersetzung des Getriebes (6) durch Anheben der Drehzahl der Brennkraftmaεchine (2) verändert wird, bis die Drehzahl n. wieder erreicht ist und die weitere Änderung der Drehzahl der Ausgangswelle (8) des Getriebeε (6) bei konstanter Drehzahl n. der Brennkraftmaschine (2) durch Ändern der Übersetzung des Getriebes (6) erfolgt.
2. Einrichtung und Verfahren zum Betrieb einer stufenlos verstellbaren Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine ■ elektronische Regeleinrichtung (3) die Brennkraftmaschine (2) und das Leistungsverzweigungsgetriebe (6) kontrolliert.
3. Einrichtung und Verfahren zum Betrieb einer εtufenloε verεtellbaren Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Regeleinrichtung (3) den Schaltvorgang durchführt, ohne die Drehzahl der Brennkraftmaschine (2-) abzusenken, wenn diese bei 90 % ihrer Eckleistung betrieben 'wird.
4. Einrichtung und Verfahren zum Betrieb einer stufenlos verstellbaren An riebseinheit nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Regeleinrichtung (3). bei 90 % deε Stellsignalε I. das Verfahren gemäß dem kennzeichnenden Teil des ersten Anspruches einleitet.
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