DE19610216A1

DE19610216A1 - Vorrichtung zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes

Info

Publication number: DE19610216A1
Application number: DE19610216A
Authority: DE
Inventors: Georg Haubner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 1997-09-18
Also published as: JPH09269053A; FR2746164A1; KR970066215A; FR2746164B1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines stufenlos in seiner Übersetzung verstellbaren Getriebes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Die Erfindung ergänzt oder ersetzt die bisher übliche Bandspannungsregelung von stufenlosen Umschlingungsgetrieben (CVT) mit elektrohydraulischer Aktuierung. Ein CVT mit einer Bandspannungsregelung ist beispielsweise der DE-OS 44 11 628 oder der EP-OS 0 451 887 zu entnehmen. In der Fig. 1 ist ein solcher Getriebeaufbau im Schnitt dargestellt. Der Verbrennungsmotor 1 kann durch die Drosselklappe 2 in seinem abgegebenen Motormoment M_m beeinflußt werden. Die Drosselklappe 2 ist z. B. mechanisch oder elektrisch mit dem Fahrpedal (nicht dargestellt) gekoppelt. Der Verbrennungsmotor 1 ist meist mittels einer Kupplung und/oder eines Wandlers 3 an die Antriebs- (Primär-) Seite des CVT-Getriebes 4 angekoppelt. Die Abtriebs-(Sekundär-) Seite des CVT-Getriebes 4 ist über ein nachgeschaltetes Getriebe (nicht dargestellt) mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden. Das CVT-Getriebe besitzt auf der Primär- und Sekundärseite je eine axial verschiebbare Kegelscheibe 5 und 6.

Zur Verstellung der Übersetzung wird in den Ölkammern 7 und 8 ein entsprechender Primärdruck P_prim bzw. Sekundärdruck P_sec aufgebaut. Durch eine geeignete Wahl der Stellgrößen Primärdruck P_prim und Sekundärdruck P_sec muß gewährleistet werden, daß

1. die Getriebeübersetzung i dem gewünschten Verhältnis von Primärdrehzahl N_prim und Sekundärdrehzahl N_sec entspricht, und
2. das kraftübertragende Schubgliederband 9 (bzw. Kette, Band) ausreichend stark an die Scheiben angepreßt wird, um ein Durchrutschen des Schubgliederbandes 9 zu verhindern.

Der obengenannte Punkte 1 wird durch eine elektrohydrauli sche Übersetzungs- oder Primärdrehzahlregelung 10 reali siert. Für den Punkt 2 wird eine Bandspannungsregelung 11 eingesetzt.

Zur Übersetzungs- und Bandspannungsregelung sind am Motor 1 und an dem CVT-Getriebe 4 Drehzahlsensoren 12, 13 und 14 vorhanden, welche die Motordrehzahl M_m, die Primärdrehzahl N_prim und die Sekundärdrehzahl N_sec erfassen.

In dem häufig eingesetzten und in der Fig. 1 gezeichneten Master-Slave-Prinzip dient der Sekundärdruck P_sec zur Ein stellung der Bandspannung und der Primärdruck P_prim zur Ein stellung der Übersetzungs- bzw. Primärdrehzahl. Bei dem alternativ möglichen Partner-Prinzip beeinflußt die Band spannungsregelung sowohl den Primär- als auch den Sekundär druck.

Allgemein kann man davon sprechen, daß für die Band spannungsregelung ein Stellsignal in Form einer Druckgröße P_B zur Verfügung steht. Aus der Literatur sind mehrere Ver fahren zur Regelung der Bandspannung bekannt, die jedoch alle in ähnlicher Form arbeiten. Im folgenden wird die DE-OS 44 11 628 bzw. die EP-OS 0 451 887 zur Erläuterung herangezogen:

Hierzu zeigt die Fig. 2 die Bandspannungsregelung, die in diesem Schutzrecht beschrieben wird. Aus dem Drosselklappen winkel β und der Motordrehzahl N_m wird mit dem Kennfeld 34 das abgegebene Motormoment T_m bestimmt. Mit den Blöcken 38 und 35 kann das vom Wandler abgegebene Primärmoment T_pr be rechnet werden. Der Block 45 berechnet die Übersetzung des CVT. Mit dem Block 46 kann aus der Übersetzung und dem Primärmoment T_pr das Sekundärmoment T_sec abgeschätzt werden. Mit dem Block 49 berechnet man aus der Übersetzung den Sekundärradius R_sec. Aus dem Sekundärradius und dem Sekun därmoment T_sec folgt nun mit 52 der mindestens erforderliche Sekundärdruck P_sec. Nach Aufschlag eines Reservedrucks in Block 64 wird das Signal durch einen Tiefpaß 68 geglättet. Anschließend wird der durch Fliehkräfte an der Sekundär scheibe erzeugte mittlere Durck P_sec (CENTR) mit dem Block 60 von obigem Druck abgezogen. Zudem wird das Ergebnis des Drucks 63 durch ein Sensorsignal zur Messung der Bodenun ebenheit 94 beeinflußt und anschließend durch einen Be grenzer 168 auf einen wählbaren Bereich eingeschränkt. Das Ergebnis der bisherigen Berechnungen P_sec (TV) wird nun von einem unterlagerten Druckregelkreis 70, 72 usw. weiterver wendet. Der Druckregelkreis sorgt dafür, daß an der Sekun därscheibe letztlich der Druck P_sec (MV) auf den Wert P_sec (DV) eingestellt wird.

In der Veröffentlichung "Status der cvt-Entwicklung-Vorteile und Grenzen des Systems", 2. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motortechnik ′89, ist erwähnt, daß man an ein optimales CVT neben der optimalen Regelstrategie die Forderung nach einem möglichst guten Wirkungsgrad und einem niedrigen Geräuschpegel stellt. Der Veröffentlichung ist zu entnehmen, daß sowohl bei der Verwendung eines Schubgliederbandes als auch bei einer Kette zur Kraftübertragung Laufgeräusche entstehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in einfacher Weise ein an sich bekanntes stufenlos verstellbares Getriebe hinsichtlich des Wirkungsgrades und der Geräuschentwicklung zu optimieren.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem System zur Verstellung eines in seiner Übersetzung kontinuierlich verstellbaren Umschlingungsgetriebes mit einer mit dem Fahrzeugmotor wirkverbundenen Antriebsseite und einer mit den Fahrzeugrädern wirkverbundenen Abtriebsseite. Dabei weist die Antriebsseite und die Abtriebsseite wenigstens ein auf ein Ansteuersignal hin axial verschiebbares Element auf, das im wesentlichen die Form einer Kegelscheibe aufweisen kann. Der Kern der Erfindung besteht darin, daß Mittel zur Erfassung von Schall vorgesehen sind und das Ansteuersignal wenigstens abhängig von dem erfaßten Schall gebildet wird. Insbesondere ist vorgesehen, daß die Mittel zur Erfassung von Schall zur Erfassung der Getriebegeräusche in der Nähe des Getriebes angeordnet sind. Es kann sich dabei um die Erfassung von Luftdruckschwankungen und/oder um die Erfassung von Körperschall handeln. Durch die Berücksichtigung der Getriebgeräusche gelangt man in einfacher Weise zu einem ruhigen und wirkungsgradoptimierten Betrieb des Getriebes, da der Schall im allgemeinen durch eine zu hohe Reibung zwischen einem das Antriebsmoment übertragenden Schubgliederband oder einer das Antriebsmoment übertragenden Kette verursacht sein kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bildung des Ansteuersignals derart geschieht, daß einem Wert, der einen Grunddruck repräsentiert, ein von dem erfaßten Schall abhängiger Anteil überlagert wird. Dies hat den Hintergrund, daß zunächst ein bestimmter Grunddruck durch das entsprechende Motorkennfeld (abhängig von der erfaßten Motorleistung oder von dem erfaßten Motormoment) bestimmt wird. Wie oben beschrieben, ist bei der Bestimmung des Grunddrucks die gewünschte Getriebeübersetzung und eine bestimmte minimale Bandspannung zu berücksichtigen. Durch eine erfindungsgemäße Prüfung bzw. Beeinflussung durch den erfaßten Schall, im allgemeinen unter Berücksichtigung der Getriebeausgangsdrehzahl, ist es dann möglich mit kleinstmöglicher Reibung zu fahren. Die Erfassung der Motorleistung oder des Motormoments kann abhängig von der erfaßten Motorlast und abhängig von der erfaßten Motordrehzahl geschehen.

Die Bildung des Ansteuersignals geschieht derart, daß der erfaßte Schall minimal wird.

Besonders vorteilhaft ist es, zur Bildung des Ansteuersignals nur ausgewählte Anteile des erfaßten Schalls heranzuziehen. Dies hat den Hintergrund, daß die Schallanteile, die durch die zu optimierende Reibung bedingt sind, unter Umständen überlagert sein können von Schallanteilen, die nicht mit der Reibung zusammenhängen (z. B. Pumpengeräusch). Diese Anteile können aus dem Gesamtsignal herausgefiltert werden, so daß zur Beeinflussung des Ansteuersignals nur noch die Schallanteile herangezogen werden, die unmittelbar mit der Getriebereibung zusammenhängen. Dabei kann vorgesehen sein, daß der erfaßte Schall einer Frequenzanalyse unterzogen wird und nur ausgewählte Frequenzen zur Bildung des Ansteuersignals herangezogen werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Zeichnung

Die Fig. 1 und 2 zeigen den bekannten Stand der Technik mit einem schematischen Schnittbild eines Getriebeaufbaus und einem Blockschaltbild. Die Fig. 3 zeigt die räumliche Anordnung des Schallsensors, während die Fig. 4 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorgehensweise abbildet. Die Fig. 5 zeigt das Frequenzspektrum des erfaßten Schalls und die Fig. 6 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild der Erfindung.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Fig. 3 zeigt mit dem Bezugszeichen 9 Mittel zur Kraftübertragung zwischen den Primärscheiben 15 und den Sekundärscheiben 16. Wie schon erwähnt, wird die Antriebskraft des Fahrzeugmotors über ein Band oder eine Kette 9 zwischen der in der Fig. 1 dargestellten Primärseite und der ebenfalls dort dargestellten Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes übertragen. Es kann sich dabei um ein aus dem Stand der Technik bekanntes Schubgliederband oder um eine aus dem Stand der Technik bekannte Laschenkette handeln. Hierzu sei beispielhaft auf die eingangs erwähnte Veröffentlichung (2. Aachener Kolloquium, Fahrzeug- und Motorentechnik 89, Seiten 553 fortfolgende) verwiesen. Wesentlich für die Erfindung in diesem Ausführungsbeispiel ist die Anordnung des Schallsensors 17, der in der Nähe des Getriebes angeordnet sein muß. Dieser Schallsensor 17 mißt die Laufgeräusche des Bandes oder der Kette 9, die insbesondere durch die Reibung auf den Kegelscheiben der Antriebs- und Abtriebsseite verursacht werden. Der Schallsensor 17 kann dabei den Schall beziehungsweise das Geräusch derart erfassen, daß Luftdruckschwankungen detektiert werden. Alternativ oder ergänzend kann selbstverständlich auch der Körperschall am Getriebe detektiert werden. Die Fig. 5 zeigt beispielhaft eine Frequenzverteilung des erfaßten Schalls bei einer konstanten Motordrehzahl von 3000 Umdrehungen pro Minute.

Wie in der Fig. 4 dargestellt, wird in dem Block 52 ein Grunddruck P_sec ^min gebildet. Diese Vorgabe eines Minimaldrucks für die Verstellscheiben entspricht dem durch das Motorkennfeld vorgegebenen Motormoment. Dies wurde eingangs anhand der Fig. 2 und den dort beschriebenen Blöcken 34 und 35 und 46 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Block 52 in der Fig. 4 dem gleich bezeichneten Block in der Fig. 2. Wesentlich für dieses Ausführungsbeispiel ist, daß den Grunddruck im Block 102 ein schallabhängiger Anteil überlagert wird. Hierzu wird durch den schon beschriebenen Schallsensor 17 der Schall G ermittelt. Dieser Schall G kann entweder direkt dem Block 102 zugeführt werden, oder, wie in der Fig. 4 zu sehen ist, erst einer Frequenzanalyse 101 unterzogen werden. In diesem Falle werden dem Block 102 nur bestimmte, ausgewählte Anteile G′ zugeführt. Im Block 102 wird nun dem unterlagerten Druckregler 70 (siehe Fig. 2) der Sekundärdruck P_sec zugeführt. Die Bildung des Drucks P sec geschieht derart, daß der erfaßte Schall G beziehungsweise die erfaßten Schallanteile G′ minimal werden. Auf den Grunddruck P_sec ^min wird also ein Druckanteil derart aufmoduliert, daß der erfaßte Schall beziehungsweise die relevanten Schallanteile minimiert werden.

Die Fig. 6 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild der Erfindung. Hierbei wird die Motorleistung des Motors 1 durch die Zündung beziehungsweise Einspritzung 601 eingestellt. Die Ausgangswelle 610 ist (unter Vernachlässigung einer Kupplung beziehungsweise eines Wandlers) mit der Antriebsseite eines Umschlingungsgetriebes 4 verbunden. Zur Beschreibung des Umschlingungsgetriebes soll auf die Fig. 1 verwiesen werden. Die primär- und sekundärseitigen Radien für das Band beziehungsweise für die Kette 9 werden durch die Primär- und Sekundärdrücke bestimmt. Hierzu ist ein Druckregler 604 und ein Hydraulikdruckreservoir 605 vorgesehen. Der Druck kann durch den Drucksensor 606 gegebenenfalls erfaßt werden. Weiterhin ist zur Minderung beziehungsweise zur Steigerung des primärseitigen Drucks ein Ventil 603 dargestellt. Die Übersetzungs- beziehungsweise Wandspannungsregelung wird durch das Steuergerät ECU gesteuert beziehungsweise geregelt. Hierzu werden diesem Steuergerät die Motordrehzahl N_m, die Getriebeausgangsdrehzahl N_sec, das Ausgangssignal G des Geräuschsensors 17, das Motormoment T_m und die Getriebetemperatur T zugeführt.

Claims

1. System zur Verstellung eines in seiner Übersetzung kontinuierlich verstellbaren Umschlingungsgetriebes (4) mit einer mit dem Fahrzeugmotor (1) wirkverbundenen Antriebsseite (610) und einer mit den Fahrzeugrädern wirkverbundenen Abtriebsseite (611), bei dem die Antriebsseite und die Abtriebsseite wenigstens ein auf ein Ansteuersignal (P_sec) hin axial verschiebbares Element (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (17) zur Erfassung von Schall vorgesehen sind und das Ansteuersignal (P_sec) wenigstens abhängig von dem erfaßten Schall gebildet wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebbares Element (6) im wesentlichen die Form einer Kegelscheibe aufweist.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (17) zur Erfassung von Schall zur Erfassung der Getriebegeräusche in der Nähe des Getriebes angeordnet sind.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des Ansteuersignals (P_sec) derart geschieht, daß einem einen Grunddruck repräsentierenden Wert (P_sec ^min) ein von dem erfaßten Schall (G) abhängiger Anteil überlagert wird.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der einen Grunddruck repräsentierende Wert (P_sec ^min) abhängig von der erfaßten Motorleistung oder dem erfaßten Motormoment (T_m) ist.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung der Motorleistung oder des Motormoments (T_m) abhängig von der erfaßten Motorlast und abhängig von der erfaßten Motordrehzahl (N_m) geschieht.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des Ansteuersignals (P_sec) derart geschieht, daß der erfaßte Schall minimal wird.

8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Ansteuersignals (P_sec) nur ausgewählte Anteile des erfaßten Schalls herangezogen werden.

9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erfaßte Schall einer Frequenzanalyse unterzogen wird und nur ausgewählte Frequenzen zur Bildung des Ansteuersignals (P_sec) herangezogen werden.