控制传动比的方法

专利名称：控制传动比的方法
技术领域：
本发明涉及一种控制无级变速器的传动比的方法。
背景技术：
在例如轮式装载机的多用途运载车的传动装置中，通常采用动压变 速机构或者静压传动机构。当采用动压变速机构时，驾驶员通过加速器 踏板位置来控制柴油机的燃料喷射量。动压变速机构的定传动比使得所 设柴油机转速与行驶速度之间产生直接关联。但是在一个工作运行过程 期间，例如提升全载的伊，必须将柴油机可用驱动能量的很大一部分用 于工作液压系统。这就要求柴油机具有一个高的恒定的转速。为了避免 同时无意识地增加行驶速度，通过操纵所谓的"微动踏板"来调节传动 机构的能流，或通过运行制动器进行限制，从而利用转换器获得差动转 速。
在静压传动机构中，所谓的"自动行驶，，通过液压调节装置来实现。 作为无级变速器，静压传动单元包括至少一个液压泵和一个液压马达， 其中至少一个液压泵的回转角是可调节的。回转角的调节取决于加速器 踏板位置和柴油机的增压。因此，在静压传动机构中，静压传动单元的 调节也取决于所设定的柴油机转速。

发明内容
因此本发明的主要目的是提供一种控制无级变速器传动比的方法， 其能够与柴油机的转速无关地调节并因此为驾驶员提供良好操作舒适 性，因为由驾驶员预设的加速器踏板位置能实现特定的加速期望。
该目的通过本发明的具有权利要求1中的特征所述的方法来实现。
根据权利要求l的方法，为了控制无级变速器的传动比，首先检测 加速器踏板位置a~"'。此外在任何时间点检测车辆的实际行驶速度作为实际行驶速度& 。通过考虑加速器踏板位置a,和实际行驶速度L来确 定传动比变化率^U。在这样的情况下，传动比变化率^^〃表示静压传
动单元传动比；'(o每单位时间的变化。基于实际传动比和传动比变化率
，设定一个新的目标传动比值^々+ AO，所述新的目标传动比值是
传动比变化率("和时间间隔"的乘积与实际传动比之和。
本发明方法的优点在于，通过预设在加速行驶期间影响传动比^变 化的速度来实现加速。因此基于相应的加速器踏板位置a一、就能实现 特定的加速期望。因此可以在柴油机行驶期间并且工作液压系统工作的 同时，设定能够提供高输出所需要的恒定的转速。从这个恒定转速开始 却与柴油机的转速调节无关地，通过单独调节例如静压传动单元的无级 变速器的传动比来实现车辆的加速。也可以想到使用机械式无级变速器 代替以带有泵-马达组合的静压传动单元形式的无级变速器。
在从属权利要求中给出本发明方法的其他有利的改进方案。
特别有利的是，通过计算修正值°^。 来考虑行驶速度 ，其中 所述修正值"一'，包括由车辆的实际行驶速度L和最大行驶速度v鹏组 成的比值。特别有利的是，将修正值a一'，和检测到加速器踏板位置 a尸^组合以形成一个加速期望特征值，其中所述特征值是确定传动比变
化率^;'^的基础。除了驾驶员实际表明的加速期望，即预设特定的加 速器踏板位置之外，还要考虑车辆的实际行驶速度^。因此，可以简单 地依据实际的行驶速度v,"来获得目标传动比的变化。
在这样情况下，加速期望特征值("肠'—"&械戸)优选形成为在检测到的加速器踏板位置和修正值之间的差("一'—"一'，)。因此，所述加速期
望特征值("p^ - ^試，)可用于几乎所有最终构成传动变化率5(K°)的函 数。在最简单的情况下，这根据线性方程进行。但是，也可以通过不同 于上述方程的适当的参数化，来获得另一个相应于驾驶员操纵加速器踏 板时典型行为的特性曲线形状。
此外有利的是，当计算修正值("一广"f'。)时，还考虑到除实际行 驶速度^之外的另一个输出要求。所述另一个输出要求例如可以基于来 自微动踏板的信号进行确定。这种例如轮式装载机的多用途运载车的驾 驶员在微动踏板位置a 的协助下，可以确定输出的哪部分用于工作液 压系统。输出的剩下部分用于传动机构。由于以这种方式限定的输出要 求包含在修正值("脑'中，所以不仅考虑到当前的行驶速度""，
A ")
而且考虑到其他输出的要求来建立传动比变化率^。'。转变的加速度 要求一个低的输出部分，因为例如对加速而言，传动比变化率选择成相 应地更低。


附图用图表的形式示出了控制传动比小)的方法，并在以下的描述中
进行更为详细地说明。在所述附图中
图1示出执行本发明中控制方法的传动机构的示意图； 图2示出本发明中的控制方法的流程简化图； 图3示出说明本发明驱动策略的图表； 图4示出某特定行驶状态的第一实施例；图5示出某特定行驶状态的第二实施例；以及 图6示出另一特定行驶状态的第三实施例。
具体实施例方式
在执行本发明的方法之前，首先对多用途运载车的使用该方法的传 动机构1进行描述。图1中示出这种传动机构1。所述传动机构1通过 作为第 一驱动源的柴油内燃机2驱动。所述柴油内燃机2与输出分支传 动系统3相连。所述输出分支传动系统3包括设计成静压传动单元4的 第一输出分支。与第一输出分支平行地设置有传动系统的机械式分支5。
传动系统的静压传动单元4和机械式分支5与车辆从动轴6相连。 为此，输出分支传动系统包括设计成行星齿轮单元的累加传动单元段 (Summiergetriebeabschnitt) 50。
将柴油内燃机2连接到输出分支传动系统3的传动轴7设在传动系 统的输入端。在输出端，输出分支传动系统3将输出轴8连接到例如被 驱动的车辆的后桥差速器。
静压传动单元4包括液压泵9和液压马达10。在一个闭环液压传动 系统中所述液压泵9和液压马达10彼此相连。为此，液压泵9和液压 马达10分别通过第一工作线11和第二工作线12进行连接。
液压泵9的输送量能够进行调节，优选地所述泵设计成双向输送。 因此，液压泵9能够将液压介质或者输送到第一工作线11或者第二工 作线12。依据液压泵9设定的输送方向，可以设成向前行驶或向后行驶。 第一调节装置13用于调节液压泵9。所述第一调节装置13与液压泵9 自身的调节机构相互作用。同样，还设置有作用于液压马达10自身调 节机构上的第二调节装置14。所述液压马达10的吸收量同样是可调的。
静压传动单元的传动比KO是由液压泵9或液压马达10的相应已设 定的回转角来确定。
设有电子控制单元16来设定液压泵9和液压马达10的回转角。所 述电子控制单元16通过第一控制信号线17与第一调节装置13相连。 电子控制单元16还通过第二控制信号线18与第二调节装置14相连。
7调节装置13、 14包括例如通过比例磁铁控制的液压阀，所述液压阀能 够设定在定位缸中的定位压力。
在所述的实施例中，电子控制单元16通过连接线19与CAN(控制 局域网)总线20相连。通过所述CAN总线20，电子控制单元16接收 加速器踏板22位置a諸的信息和微动踏板23位置",m的信息。用于在 由多用途运载车的驾驶员操作的控制器和电子控制单元16之间进行通 信的CAN总线应该理解为只是一个例子。也可以通过几个信号线直接 连接。为了图解说明的目的，同样连接到CAN总线20上的另一个控制 杆21作为一个例子示出。例如，所述控制杆21可用于提升和降低运载 铲。
另外，传动控制装置25通过另一条信号线24与CAN总线20相连。 所述传动控制装置25通过喷射信号线26与柴油内燃机2的喷射系统27 相互作用。柴油内燃机2的喷射系统27包括喷射泵28。依据通过信号 线26接收到的喷射信号，由喷射泵28向所述柴油内燃机2喷入确定的 喷射量。因此，在满足消耗器需要的可用输出的情况下柴油内燃机2的 特定转速是可调节的。
在以下所有方法中，假设柴油内燃机的以此方式设定的转速均能满 足所需要的输出，无论是工作液压系统还是传动机构需要的，亦或是它 们的联合需要的。
在一个纯行驶运行的简单情况下，驾驶员通过操纵加速器踏板22 为加速度预设了一个特定的加速期望。所述加速踏板22的位置a一'可 在0度和最大位置"，之间进行调节。因此从车辆静止状态开始，由驾
驶员预设的加速器踏板最大位置是位置"皿。其对应于期望的最大加速 度。如果车辆最初是静止的，则通过将静压传动单元3的传动比^)调 节为每单位时间变化大的数值，获得最大可能的加速度。
通过电子控制单元16实现的传动比基于如下方程确定
<formula>formula see original document page 8</formula>在所述方程中，叾；'表示传动比变化率。因此所述传动比变化率
^^〃乘以时间间隔^得到一个传动比变化值，目标传动比U刺基于驾驶 员的加速期望而经时间间隔"改变了该传动比变化值。基于由此在时间
点(〃A,)已确定的目标传动比值^+AO，电子控制单元16确定分别用于 液压泵9和液压马达10的所要求的回转角。从而分别通过第一控制信 号线17或第二控制信号线18将确定的控制信号输入第一调节装置13 或第二调节装置14。
除了驾驶员预设的加速器踏板位置a^w之外，所谓的"修正值"
(allowance-making value)也用于确定传动比变化率&滅。在一个包 括了纯的传动机构控制的最简单的情况下，所述的修正值考虑车辆当时
的实际速度""。从而，为由驾驶员通过压制加速器踏板22所预设的加 速期望确定了一个加速期望特征值("一'—"一'，J ,其包括修正值^
和加速器踏板位置
优选地，加速期望特征值是加速器踏板位置a~。'和修正值 之 间的差。所述修正值a触'評在下面表示为"极限踏板位置"，所述极限
踏板位置是一个假定的踏板位置值。传动比变化率^^ 可按照如下的
关系进行确定
^°〃
:"7T &。〃 =附匸a^Wa/ — a尸油/,grenz) — "7T &。〃 max , 、
A & (2)由于在修正值a肠',拜中考虑了当前的行驶速度""，因此可以依据当 前行驶速度，从可能的最大行驶速度V 按比例来确定传动比变化率
。可通过如下关系式确定极限踏板位置a凍.，
o《aprf,=a ^l^i
v- ( 3 )。
修正值还可以考虑到除了那些仅取决于传动机构的特征值之外的 其他特征值。尤其是，它考虑了另外的输出要求，例如，由于工作液压 系统所产生的。为此，驾驶员通过微动踏板23，预设柴油内燃机2最大 可用输出的哪些部分用于工作液压系统，图中没有示出，以及哪部分用 于传动机构。考虑到微动踏板位置0^,极限踏板位置a&"，可通过如 下关系式得出
0 ^ a肠 =a隨+^1
在通过图3-6对本发明的工作方式进行更为详细的描述之前，先结 合图2中的简单流程图的对过程顺序进行说明。首先在步骤30中确定 加速器踏板22的位置a肠'。在本方法的步骤31中确定车辆的实际速度
&。另外，在步骤32中确定作为用于计算传动比变化率^^"的另一 个输入值的微动踏板23位置a-。通过实际速度v'"和微动踏板位置a^ 计算修正值a一 "2。在步骤34中计算加速期望特征值("触'—"一ur弧)， 并将极限踏板位置^扯，作为修正值。为此也就计算出加速度踏板位置 a凍和修正值a脇，之间的差。在步骤35中，基于在步骤34中获得的
加速期望特征值("一广"一'一)计算出传动比变化率^。。除了所述的
10加速期望特征值("一'- ^,，)之外，传动比变化率^』U还包括用于建
立特性曲线的参数m。以下将参考图3对此作进一步说明。
在步骤35中确定了传动比变化率^ 〃之后，根据方程1通过先前
的目标传动比值、传动比变化率5" "W和时间间隔^计算出 一个新的 目标传动比值；々+")。在步骤37中，将液压泵9和液压马达10调节 到相应的回转角来获得目标传动比因此，鉴于驾驶员的加速期望，
行驶速度发生了改变。由于连续运行的循环，改变后的行驶速度 又用 于计算一个新的目标传动比。
本发明的过程允许与加速度无关地设定柴油内燃机的转速，且在工 作操作期间允许自动行驶。图3用图表描述了本发明是如何对传动比 "(O进行设定。从关系式2直接得出，每一个极限踏板位置a^。'，都具 有一条斜度为m的直线。
在这样的情况下，极限踏板位置或修正值a—确定了直线的过 零。如图3中的直线42所示的那样。这样，这条特定的直线42呈现出 以车辆特定行驶速度L为基础的修正值a凍,戸，也就是特定极p艮踏板位
置。根据关系式3，行驶速度的增加，将导致修正值的增加，也就是说， 极限踏板位置a凍拜朝向图3中的43表示的特性曲线移动。与之相反， 行驶速度的降低将导致特性曲线朝由44表示的特性曲线方向移动。
为了简化，图3中仅用直线表示特性曲线。然而，同样可以通过对 参数m进行适当的参数化，可以实现其他的特性曲线形状，其例如作 为特性曲线45示出。
这样，沿着特性曲线确定仅仅位于最小传动比变化率和最大传动比
ii变化率之间的传动比变化率& "。
同样考虑微动踏板位置a融，如关系式4中所示，可以通过另一个 参数C进行单独地调节。将微动踏板位置a融考虑进来，也就是考虑更 多的输出要求和另外的消耗器，例如工作液压系统，其具有相同的函数， 因为它们如行驶速度的变化一样，同样包含在修正值a一.，中。这就意 味着微动踏板位置a^的增加将导致图3中的特性曲线向右移动。相反 地，微动踏板23的踏板角度的减小将导致极限踏板位置a肠'拜的减小， 这相应于图3中的特性曲线向左移动。
图4-6中图示了不同的行驶状态。
首先，图4示出了加速器踏板22设定到角度^的行驶状态。在这个 时间点上的车辆速度 仍然相对较低，以至于图中特性曲线42'在靠近 踏板角度"=0的地方出现过零。传动比变化率和踏板角度^之间的关系 表明在点A处产生最大的可能的传动比变化率。
因此，对于每个由于扫描加速器踏板22和微动踏板23位置的D/A 转换器的扫描速率所产生的时间间隔A,，传动比；々)增加了由最大传动 比变化率表明的数值。产生的车辆加速度使得车辆的实际速度^增加。
如在图3的说明中已经描述的那样，这相应于图4中特性曲线42， 朝箭头所指方向的移动。
一旦特性曲线42，与表示最大传动比变化率&^的直线在点Pl 处相交，则由特性曲线42'来确定传动比变化率。
在图5中，先前表明的加速行驶是在稍晚的时间点示出。由于加速 度和与之相关的速度l的增加，特性曲线42'向右移，从而通过基于踏
板位置％的点P2来确定传动比变化率U^ 。过程继续，直到图5中特性曲线42，向右移动到极限踏板位置的值 与踏板位置A重合的点。因此，方程(2)中加速期望特征值变为0并 且静压传动单元3的传动比一)不再发生变化。
以上关于特性曲线42，的移动的描述，通过必要的修正将用于加速 器踏板22的回缩。在图5中例如示出了加速器踏板位置A，其导致在
点P3处的最小传动比变化率S"")1111111。
另一方面，图6中示出了包括了对非0的微动踏板位置"^的考虑， 将图1的情况作为起始点。将微动踏板23的位置考虑到修正值a一'拜 内，使得在不考虑微动踏板23情况下的特性曲线42，发生移动，形成新
的特性曲线46。因此，相比于图4的情况而言，在加速器踏板位置"i处，
传动比变化率^"减小，即使在低速行驶的情况下。由于不是所有的 发动机输出都专门用于传动机构，因此产生了 一个较小的加速度。
本发明的方法的优点在于加速器踏板22直接用于预设加速度。也 就是说，由驾驶员来表明对加速度的更高需求，即，加速器踏板位置a凍
越大，传动比变化率5G 就越大，因此每个时间间隔传动比的变化也
就越大。相反地，微动踏板23踏板角度"^的增加将使得传动比变化率
减小。在所述的过程中，在每个踏板位置a脑处都存在一个最终 传动比，设定的传动比一)都大约渐进地接近此最终传动比。通过将参
数m、 c参数化，可以简单地适应于各种要求的传动策略，例如特别是
车辆的使用情况。尤其是，以简单的方式修改踏板的特性。上述的方法不仅可用于带有静压传动单元的作功机械而且可用于具有
无级可变输出分支传动系统的作功;Wt
权利要求
1. 一种控制无级变速器的传动比的方法，包括如下步骤检测加速器踏板位置(αPedal)；检测实际行驶速度(vist)；通过考虑实际行驶速度(vist)和加速器踏板位置(αPedal)来确定无级变速器的传动比变化率确定作为实际传动比(rsoll(t))和传动比变化值之和的目标传动比值；和设定无级变速器的新的传动比值(rsoll(t+Δt))。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，为了在计算传动比变 化率^』时考虑行驶速度d)，计算包含实际行驶速度与最大行驶速度之比的修正值(a一,拜)。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，为了确定传动比变化率^^。》，通过修正值K^'，評)和检测到的加速器踏板位置KJ计算出 加速期望特征值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，为了计算加速期望特征值("^w-"iw,，)，计算检测到的加速器踏板位置(aMa,)和修正值 (a/w,，)之间的差。
5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，在计算 修正值(0^。'，)时，除了实际行驶速度之外，还考虑另一个输出要求
全文摘要
本发明涉及一种控制无级变速器(3)的传动比(r)的方法。检测加速器踏板位置和实际行驶速度(v_ist)。通过考虑实际行驶速度(v_ist)和加速器踏板位置(α_Pedal)，确定传动比变化率。确定作为实际传动比(r_ist)与传动比变化值(公式1)之和的目标传动比值，并将无级变速器(3)设定到这个比值。
文档编号F16H61/46GK101479508SQ200780024005
公开日2009年7月8日 申请日期2007年6月20日 优先权日2006年6月28日
发明者于尔根·温克尔哈克, 马库斯·韦伯 申请人:布鲁宁赫斯海诺马帝克有限公司