DE2442377A1

DE2442377A1 - Einrichtung zum steuern des fahr- und motorbremsbetriebes eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE2442377A1
Application number: DE2442377A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Miyao; Toshimitsu Sakai
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 1973-09-05
Filing date: 1974-09-04
Publication date: 1975-03-27
Also published as: US3913418A; JPS5048629A; DE2442377C3; DE2442377B2; JPS5638416B2

Description

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

AISIN SEIKI KABUSHIKI KAISHA, 2-1, Äsahi-machi, Kariya-shl, Aichi-ken, Japan

TOYOTA JIDOSHA KOGYO KABUSHIKI KAISHA, 1 Toyota-cho, Toyota-shl, Alchi-ken, Japan

Einrichtung zum Steuern des Fahr- und Motorbremsbetriebes eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern des Fahr- und Motorbremsbetriebes eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsmotor, dem eine Drossel zum Steuern der Kraftstoffzufuhr zugeordnet ist, mit einem zwischen dem Antriebsmotor und einem angetriebenen Teil liegenden stufenlosen Getriebe, dessen übersetzungsverhältnis durch ein Verstellglied veränderbar ist, und mit einem von dem Fahrer betätigbaren Stellorgan.

Ein stufenloses Getriebe erleichtert den Betrieb eines Kraftfahrzeugs und entspricht den heutigen Anforderungen an eine einfache Bedienbarkeit, An ein mit einem derartigen Getriebe mit kontinuierlich verstellbarem übersetzungsverhältnis ausgerüstetes Kraftfahrzeug heutzutage zu stellende Forderungen bestehen insbesondere darin, daß der Kraftstoffverbrauch des Antriebsmotors bei jeder Drosselklappenstellung kleinstmöglich sein soll und damit

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die Bildung von beispielsweise durch chemische Behandlung schwierig zu entgiftender schädlicher Abgasbestandteile, wie etwa Stickoxyde, möglichst weitgehend vermieden werden soll. Es ist außerdem zu fordern, daß das Steuern des Fahrbetriebes und des Abbremsens des Kraftfahrzeugs unter zufriedenstellenden Bedingungen zu erfolgen hat. Zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs nimmt der Fahrer Gas weg, d.h. er läßt das Gaspedal mehr oder weniger schnell los und verringert dabei durch Verkleinern des öffnungswinkels der Drosselklappe die Kraftstoffzufuhr zu dem Antriebsmotor. Gleichzeitig hiermit führt der Fahrer in der Regel eine dynamische Bremsung, üblicherweise unter der Bezeichnung "Motorbremsung" bekannt, durch. Mit den bekannten Kraftfahrzeugen ist dieses dynamische Bremsen allerdings nicht in einer wirkungsvollen Weise möglich, so daß die Bremsarbeit meistens von den mechanischen Bremsen übernommen wird.

Bekannte Kraftfahrzeuge mit Motorbremse weisen ein von dem Gaspedal unabhängiges Organ zum Betätigen der Motorbremseinrichtung auf. Die Steuerung des Fahr- und Bremsbetriebs erfolgt somit durch wechselweises Bedienen der beiden Betätigungsorgane oder Pedale, Die Notwendigkeit zwei getrennte Pedale betätigen zu müssen, erschwert aber die Bedienung des Kraftfahrzeugs durch den Fahrer und ist eine Ursache für mögliche Fehlbedienungen durch versehentliches Niedertreten des falschen Pedals. Die Vorteile eines mit einem stufenlosen Getriebe versehenen Kraftfahrzeugs, die in erster Linie in der Bedienungsvereinfachung durch Verminderung der Bedienungsorgane auf ein Minimum liegen, werden durch Einbau eines getrennten Pedals zum Betätigen der Motorbremse wieder zunichte gemacht. Außerdem führt das abwechselnde

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Niedertreten von zwei verschiedenen Pedalen zu Zeitverlusten, die die Bedienungsfunktionen verlangsamen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Fahr- und Motorbremsbetrieb durch Niederdrücken und Loslassen eines einzigen Pedals zu steuern und dabei den Kraftstoffbedarf und somit auch die schädlichen Abgasbestandteile auf ein Mindestmaß zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Drossel, das Verstellglied, ein von der Drehzahl des Antriebsmotors abhängiges Steuerorgan sowie eine mit einer Flüssigkeitsdruckquelle versehene Servostelleinrichtung in einem selbsttätigen Regelkreis enthalten sind, durch den in Abhängigkeit von der Betätigung des Stellorgans eine vorgegebene Beziehung zwischen je zwei der folgenden drei Einflußgrößen: Drosselstellung, Drehzahl und abgegebenes Drehmoment des Antriebsmotors einhaltbar ist, und daß diese Beziehung so festgelegt ist, daß bei von einem positiven, relativ nahe bei Null liegenden Zwischenwert an steigendem, abgegebenem Motordrehmoment die Motordrehzahl hierzu angenähert proportional zunimmt, daß bei gegen Null absinkendem abgegebenen Motordrehmoment die Motordrehzahl ebenfalls zunimmt und daß bei einem ein größeres Drehmoment aufnehmenden Antriebsmotor dessen Drehzahl rasch ansteigt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 gekennzeichnet.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß der Antriebsmotor sowohl bei treibender wie auch bei bremsender Fahrt immer in seinem günstigsten Betriebspunkt gehalten wird. Daraus ergeben sich,

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zusätzlich zu der einfachen Bedienbarkeit und zu der vorzüglichen Bremswirkung, sehr umweltfreundliche Eigenschaften des Kraftfahrzeugs,

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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegend Standes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Flg. 1 eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung in einer schematischen Darstellung,

Fig. 2 den Zusammenhang zwischen der abgegebenen Leistung und der Drehzahl eines Antriebsmotors mit erfindungsgemäßer Steuerung, in Diagrammform,

Fig. 3, 5,6 und 8 die Betriebszustände des Antriebsmotors eines mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung versehenen Kraftfahrzeugs beim Anlassen, Beschleunigen, Verzögern und Anhalten, in Form einer mit Pfeilen versehenen Voll-Linie in einem Leistungs-Drehzahl-Diagramm,

Fig. 4, 7 und 9 die Zeitabhängigkeit der Drosselklappenstellung, der abgegebenen Leistung und der Drehzahl des Antriebsmotors, sowie des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes und der Fahrzeuggeschwindigkeit, in Diagrammform,

Fig. 10 die Beschleunigungen und Bremsverzögerungen eines durchschnittlich großen Kraftfahrzeuginsassen, gemessen bei Stadtfahrten in einem Kraftfahrzeug mit herkömmlicher Steuerung, in Diagrammform,

Fig. 11 die Bremsverzögerungswerte eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Steuerung, in Diagrammform,

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— υ —

Fig. 12 und 13 zwei weitere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,

Fig. 14, 15 und 16 den Zusammenhang zwischen der Drosselklappenstellung und der Drehzahl, zwischen dem abgegebenen Drehmoment und der Drosselklappenstellung bzw. zwischen dem abgegebenen Drehmoment und der Drehzahl des Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs mit erfindungsgemäßer Steuereinrichtung, in Diagrammform,

Fig. 17 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, in schematischer Darstellung und

Fig. 18 das Betriebsdiagramm eines mit der Steuereinrichtung nach Fig. 17 versehenen Antriebsmotors.

Eine Abtriebswelle la eines Antriebsmotors 1, von der nur die linksseitige Verlängerung dargestellt ist (Fig. 1), ist über ein Getriebe 2 mit stufenlos veränderlichem übersetzungsverhältnis mit einer Gelenkwelle 3 verbunden, die ihrerseits über ein Differentialgetriebe 4 mit den Rädern 5 eines Kraftfahrzeugs verbunden ist. Der Antriebsmotor 1 ist ein Otto-Motor. Eine Vergaser-Drosselklappe 6 des Antriebsmotors 1 ist über ein aus Gliedern 7,8,9 und 10 bestehendes Gestänge mit einem Gaspedal 11 verbunden, über welches der Fahrer des Kraftfahrzeugs die Brennstoffzufuhr zu dem Antriebsmotor 1 steuert. Das Gaspedal 11 ist mit einer Rückholfeder 12 versehen. Bei durch die Rückholfeder 12 ganz in Ausgangsstellung gezogenem Gaspedal 11 befindet sich die Drosselklappe 6 in Schließstellung. Dieser

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Schließstellung wird der Wert Null des Winkels der Drosselklappenstellung zugeordnet. Durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs kann das Gaspedal 11 gegen die Kraft der Rückholfeder 12 niedergedrückt werden. Ein Einstellhebel 13, mit dem das übersetzungsverhältnis des kontinuierlich veränderlichen Getriebes 2 eingestellt werden kann, ist mit dem äußeren Ende einer Kolbenstange 15 einer Betätigungs- oder Servoeinrichtung

14 gelenkig verbunden. Im Inneren der Betätigungseinrichtung 14 ist ein an dem inneren Ende der Kolbenstange

15 befestigter verschieblicher Kolben 16 angeordnet. Der Kolben 16 unterteilt das Innere des Zylinders 17 der Betätigungseinrichtung 14 in zwei Kammern 14a und 14b, in die jeweils ein Einlaß 14c bzw. I4d mündet« Wenn der Kolben 16 die in der Zeichnung rechts liegende Endstellung einnimmt, ist das Getriebe 2 durch den Einstellhebel 13 auf übersetzung 0 eingestellt. Wenn der Kolben

16 in die in der Zeichnung links liegende Endstellung verschoben ist, befindet sich das Getriebe 2 in der Stellung maximalen Übersetzungsverhältnisses. Das "übersetzungsverhältnis" des Getriebes 2 wird hier als der Wert der Abtriebsdrehzahl dividiert durch die Antriebsdrehzahl definiert. Die Abtriebsdrehzahl ist ein Maß für die Fahrzeuggeschwindigkeit, während die Antriebsdrehzahl des Getriebes 2 der Abtriebsdrehzahl des Antriebsmotors 1 entspricht.

Der Einlaß 14c der Betätigungseinrichtung 14 ist durch eine Öldruckleitung 18 mit einer öffnung 19a eines Servo-Steuerventils 19 verbunden. Der zweite Einlaß 14d der Betätigungseinrichtung 14 ist über eine Öldruckleitung 20 mit einer anderen öffnung 19b des Servosteuerventils 19 verbunden. Im Innern des Servo-Steuerventils 19 ist ein verschiebbarer Steuerschieber 21

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angeordnet, der drei durch zwei Ringnuten 19c und 19d getrennte zylindrische Kolbenteile 21a, 21b und 21c aufweist. Die Ringnut 19c zwischen den Kolbenteilen 21a und 21b ist in Normalstellung mit der öffnung 19a verbunden. Die Ringnut 19d zwischen den Kolbenteilen 21d und 21b ist in Normalstellung mit der öffnung 19b verbunden. Das Servo-Steuerventil 19 weist außerdem drei Einlaß- bzw, Auslaßöffnungen 19e,19f und 19g auf, die auf der den erstgenannten öffnungen 19a und 19b gegenüberliegenden Seite angeordnet sind und somit in Normalstellung den Kolbenteilen 21a,21b bzw. 21c des Steuerschiebers 21 gegenüberstehen. Wenn die Auslaßöffnungen 19e und 19f durch die Kolbenteile 21a bzw. 21b verdeckt sind, so ist auch die öffnung 19g durch den Kolbenteil 21d verschlossen. Wenn der Steuerschieber 21 nach links verschoben ist und damit die Ringnut 19c in Verbindung mit der öffnung 19e steht, so steht die zweite Ringnut 19d in Verbindung mit der Einlaßöffnung 19f. Wenn der Steuerschieber 21 in der in der Zeichnung dargestellten Anordnung nach rechts verschoben wird und dabei die Ringnut 19c mit der Einlaßöffnung 19f verbindet, so wird auch, die Ringnut 19d mit der öffnung 19g verbunden. Die öffnungen 19e und 19g stehen jeweils mit einem Flüssigkeitsbehälter in Verbindung,

Die Einlaßöffnung 19f ist über eine Öldruckleitung 23 mit einer durch den Antriebsmotor 1 angetriebenen Verdrängerpumpe 22 verbunden, die als Druckflüssigkeitsquelle dient. Die Verdrängerpumpe 22 ist mit der Abtriebswelle la des Antriebsmotors 1 gekuppelt. Bei laufendem Antriebsmotor 1 wird der vorgegebene Öldruck über die Druckleitung 23 auf die Einlaßöffnung 19f übertragen. Eine weitere Einlaßöffnung 191 steht einerseits mit einer zwischen dem rechten Ende des Steuerschiebers

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und dem Steuerventilgehäuse vorhandenen Kammer 19h und andererseits über eine Druckleitung 24 mit einem in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebsmotors 1 gesteuerten Drucksteuerventil 25 in Verbindung. Das Drucksteuerventil 25 ist mit der Abtriebswelle la des Antriebsmotors 1 gekuppelt und versorgt die Einlaßöffnung 19i mit einem der jeweiligen Geschwindigkeit des Antriebsmotors 1 entsprechenden Öldruck. Es stellt somit ein motordrehzahl-abhängiges Steuerelement dar.

Eine Druckfeder 26 stützt sich mit ihrem einen Ende gegen die linksseitige Stirnfläche des Steuerschiebers und mit ihrem anderen Ende gegen die Innenwand eines topfförmigen Stössels 27 ab. An der äußeren Oberfläche des Stössels 27 liegt die besonders gestaltete Nockenfläche 28a eines Nockens 28 an. Bei Drehung des Nockens 28 wird der Stössel 27 in der selben Bewegungsrichtung, in der sich der Steuerschieber 21 bewegt, verschoben und wirkt somit auf die Druckfeder 26 ein. Die Druckfeder stellt ein weiteres Steuerelement dar, durch das dem Servo-Steuerventil ein der Bewegung des Stössels 27 entsprechendes Drucksteuersignal aufgegeben wird. Eine die Drehachse des Nockens 28 darstellende Welle 29 ist über ein aus Gliedern 30,31,9 und 10 bestehendes Gestänge mit dem Gaspedal 11 verbunden. Die gegenseitige Zuordnung der Teile ist so gewählt, daß bei in Ausgangsstellung befindlichem Gaspedal 11 (bei Drosselklappenwinkel gleich 0) der Nocken 28 mit einem Punkt P seiner Nockenfläche 28a an dem Stössel 27 anliegt. Wird das Gaspedal gegen die Kraft der Feder niedergedrückt, so wird der Nocken 28 durch die Drehung der Welle 29 im Uhrzeigersinn (in der Zeichnung) verdreht. Wenn schließlich das Gaspedal in seine unterste Stellung niedergedrückt wird (maximaler öffnungswinkel der Drosselklappe)

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berührt der Nocken 28 den Stössel 27 mit einem Punkt Q seiner Nockenfläche 28a.

Beim Betrieb eines Verbrennungsmotors wird in der Regel angestrebt, eine abzugebende Leistung mit einem Minimum an Kraftstoffverbrauch zu erreichen, da dies gleichbedeutend ist mit einer möglichst vollständigen Verbrennung und damit mit einem minimalen Anteil von Schadstoffen, beispielsweise auf chemischen Wege schwer zu beseitigende Stickoxyde, in den Abgasen. Bekanntermaßen kann der Betriebszustand eines Antriebsmotors durch je zwei der folgenden drei Größen erfaßt werden: die Stellung der Drosselklappe, die Drehzahl und das Abtriebsdrehmoment des Motors.

Im Rahmen der Erfindung ist auf experimentellem Wege ein optimaler Zusammenhang zwischen der Drosselklappenstellung und der Motordrehaahl ermittelt worden, wobei als Kriterium der oben erwähnte angestrebte minimale Kraftstoffverbrauch und geringstmögliche Schadstoffanteil in den Abgasen gedient haben. Entsprechend diesem experimentell ermittelten Zusammenhang sind dann die Gestalt des Nockens 28 und die Federkraft der Druckfeder 26 ausgelegt worden. Bei dieser Auslegung trennt der Steuerschieber 21 des Servo-Steuerventils 19, sobald der jeweils optimale Betriebspunkt erreicht ist, die Ringnut 19c von den öffnungen 19e,19f und'die Ringnut 19d von den öffnungen 19f/JL9g ab, wodurch immer der jeweils optimale Betriebszustand des Antriebsmotors 1 aufrechterhalten wird.

Der beschriebene optimierte funktionale Zusammenhang zwischen dem Winkel der Drosselklappenstellung und der Drehzahl des Antriebsmotors ist in Fig. 14 dargestellt.

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Bei von einem Wert von etwa 20 an zunehmenden Drosselklappenwinkel steigt die Motordrehzahl etwa proportional zu ihm an. Dieser Zusammenhang stellt den optimalen Betriebszustand des Antriebsmotors dar, der erforderlich ist, um eine möglichst geringe Kraftstoffmenge zu verbrauchen und damit eine möglichst vollständige Verbrennung mit entsprechend minimalem Schadstoffgehalt in den Abgasen zu erreichen. Bei von einem Wert von etwa 20 gegen 0 abfallendem Drosselklappenwinkel steigt bei der erfindungsgemäßen Steuerung die Motordrehzahl wieder linear an. Wie bereits erwähnt, steuert die erfindungsgemäße Einrichtung auch die dynamische oder Motor-Bremswirkung des Kraftfahrzeugs. Diese Motorbremswirkung wird durch eine Einrichtung erreicht, die die Motordrehzahl bei sich der Null- oder Schließstellung nähernder Drosselklappe erhöht.

Der funktionale Zusammenhang zwischen der Drosselklappenstellung und der Motordrehzahl kann durch einen entsprechenden Zusammenhang zwischen der Drosselklappenstellung und dem Motordrehmoment, wie in Fig. 15 dargestellt, bzw.durch einen Zusammenhang zwischen dem Motordrehmoment und der Motordrehzahl, wie in Fig.16 dargestellt, ausgedrückt bzw. ersetzt werden. Somit besteht auch ein Bestimmter Zusammenhang zwischen der abgegebenen Leistung und'der Drehzahl eines Antriebsmotors, der sich in notwendiger Weise aus zwei der drei genannten Größen ergibt: der Drosselklappenstellung, des abgegebenen Drehmoments und der Drehzahl. Dieser Zusammenhang ist in Fig, 2 mit einer strichpunktierten Linie dargestellt.

Aus dem Diagramm gemäß Fig. 2 ist ersichtlich, daß bei von einem Punkt B, der einen positiven und relativ nahe

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bei dem Nullpunkt liegenden Zwischenwert darstellt, allmählich ansteigender Motorleistung die Drehzahl des Antriebsmotors im wesentlichen direkt proportional dazu zunimmt. Bei von dem Punkt B in Richtung auf den Nullpunkt allmählich abfallender Motorleistung steigt die Motordrehzahl ebenfalls wieder an. Wenn der Antriebsmotor einen größeren Leistungsbetrag aufnimmt, steigt seine Geschwindigkeit stark von dem Punkt E zu dem Punkt F in etwa direkt proportionaler Weise an. Unter diesen Bedingungen wird der Antriebsmotor mit einem minimalen Kraftstoffverbrauch und demzufolge mit angenähert vollständiger Verbrennung betrieben, wobei verhindert wird, daß sich schädliche Anteile, beispielsweise Stickoxyde, in den Abgasen entwickeln. Der Nocken 28 weist eine speziell ausgebildete Nockenflächengestalt auf, durch die die der Erfindung zugrundeliegenden Beziehungen zwischen den einzelnen Einflußgrößen eingehalten werden.

Wenn der Antriebsmotor 1 daran gehindert wird, die durch die obengenannte Beziehung definierte Geschwindigkeit (im folgenden "vorgeschriebene Geschwindigkeit"genannt) entsprechend der jeweiligen Drosselklappenstellung einzunehmen, entweder wegen Änderungen des von der Drosselklappe 6 eingenommenen Winkels oder der auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Fahrwiderstände, wird der Steuerschieber 21 des Steuerventils 19 nach rechts verschoben, wobei die Ringnut 19c in Verbindung mit der öffnung 19f und die Ringnut 19d in Verbindung mit der öffnung 19g kömmt und damit der Förderdruck der Pumpe 22 durch die Druckleitung 18 und die öffnung 14c in die linke Kammer 14a der Betätigungseinrichtung 14 übertragen wird. Als Folge hiervon bewegt sich der Kolben 16 nach rechts, wodurch das übersetzungsverhältnis des Getriebes 2

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herabgesetzt und damit die Belastung des Antriebsmotors vermindert wird. Infolge der sinkenden Belastung steigt schließlich die Drehzahl des Antriebsmotors 1 und erreicht den vorgeschriebenen Wert.Wenn bei steigenden Drehzahlen des Antriebsmotors 1 auf die Kammer 19a des Steuerventils 19 ein höherer Öldruck einwirkt und dadurch der Steuerschieber 21 nach links bewegt wird, um damit die Motordrehzahl auf den vorgeschriebenen Wert zurückzuführen, trennt er die Ringnut 19c von der öffnung 19f und die Ringnut 19d von der Öffnung 19g ab. Dementsprechend beendet auch der Kolben 16 der Betätigungseinrichtung 14 seine Bewegung nach rechts und verhindert somit eine Veränderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 2 und somit auch ein Ansteigen der Motordrehzahl über den beschriebenen vorschriftsmäßigen Wert hinaus.

Wenn dagegen die Motordrehzahl über dem zu dem jeweiligen Drosselklappenwinkel gehörenden vorschriftsmäßigen Wert liegt, wird der Steuerschieber 21 des Servo-Steuerventils 19 nach links verschoben und stellt dabei eine Verbindung zwischen der Ringnut 19c und der öffnung 19e und zwischen der Ringnut 19d und der öffnung 19f her. Als Folge davon wird der Förderdruck der Pumpe 22 über die Leitung 20 und die öffnung I4d auf die rechtsseitige Kammer 14b der Betätigungseinrichtung 14 übertragen, wodurch der Kolben 16 nach links wandert und dabei das übersetzungsverhältnis des Getriebes 2 erhöht. Demzufolge ergibt sich eine erhöhte Belastung des Antriebsmotors. 1, dessen Drehzahl dabei auf den vorgeschriebenen Wert absinkt. Wenn dieser Zustand erreicht ist, trennt der Steuerschieber 21 des Steuerventils 19 die Ringnut 19d von der öffnung 19e ,und die Ringnut 19d von der öffnung 19f ab, wodurch ein Verschieben des Kolbens 16 der Betätigungs-

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einrichtung 14 nach links verhindert wird. Damit wird auch eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 2 und infolgedessen ein Abfall der Motordrehzahl verhindert.

Im folgenden soll nun die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung in einem Kraftfahrzeug erläutert werden. Solange das Kraftfahrzeug still steht, ist das Gaspedal 11 entlastet und durch die Rückholfeder 12 in seiner Ausgangslage gehalten. Die Drosselklappe des Vergasers des Antriebsmotors 1 befindet sich in der Winkelstellung Null und der Nocken 28 liegt an dem Stössel 27 des Steuerventils 19 mit einem Punkt seiner Nockenfläche 28 an, an dem der Stössel 27 in seine rechtsseitige Endstellung verschoben und die Druckfeder 26 zusammengedrückt ist. Dabei stellt der Steuerschieber des Steuerventils 19 eine Verbindung zwischen der Ringnut 19c und der öffnung 19f und eine Verbindung zwischen der Ringnut 19d und der öffnung 19g her. Demzufolge bewegt sich der Kolben 16 der Betätigungseinrichtung 14 nach rechts und senkt das übersetzungsverhältnis des Getriebes 2 auf den Wert Null ab.

Wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs nach dem Anlassen des Antriebsmotor 1 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf einen bestimmten vorgesehenen Wert erhöhen will, verlangt er dem Antriebsmotor 1 in der Regel eine höhere Leistung als für die gewünschte Geschwindigkeit erforderlich ist ab, um diese Geschwindigkeit so schnell wie möglich zu erreichen. Dabei wird er dazu neigen, das Gaspedal 11 anfangs ganz durchzutreten. Da bei diesem Vorgehen die Drosselklappe 6 des Antriebsmotors maximal geöffnet w.ird, das Getriebe 2 ein übersetzungsverhältnis von Null aufweist und der Antriebsmotor 1

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nur sehr gering belastet ist, steigt dessen Drehzahl rasch an. Auch in dem Fall eines verschwindenden Obersetzungsverhältnisses ist der Antriebsmotor 1 einer geringen Belastung unterworfen, die von einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) Schmierpumpe herrührt.

Sobald der Antriebsmotor die der Drosselklappenstellung entsprechende vorgeschriebene Drehzahl erreicht, trennt der Steuerschieber 21 des Steuerventils 19 die Ringnut 19c von der öffnung 19f und ebenso die Ringnut 19d von der öffnung 19g ab. Wenn die Drehzahl des Antriebsmotors 1 den vorgeschriebenen Wert übersteigt, verbindet der Steuerschieber 21 des Steuerventils 19 die Ringnut 19c mit der öffnung 19e und die Ringnut 19d mit der öffnung 19f. Da dabei der Kolben 16 der Betätigungseinrichtung 14 nach links verschoben«wird und somit das übersetzungsverhältnis des Getriebes 2 erhöht, wird das Kraftfahrzeug schnell auf die gewünschte Geschwindigkeit beschleunigt. Dann wird aber verhindert, daß die einmal erreichte Drehzahl des Antriebsmotors 1 durch Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 2 weiter erhöht wird.

Wenn das Gaspedal 11 weiter in seiner anfänglichen niedergedrückten Stellung gehalten werden würde, so würde die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs über den gewünschten Wert hinaus ansteigen. Wenn folglich bei Annäherung der Fahrzeuggeschwindigkeit an den gewünschten Wert der Fahrer das Gaspedal 11 in Richtung auf die Ausgangsstellung zurückgehen läßt, nimmt die Drosselklappe 6 einen kleineren öffnungswinkel ein, wodurch die von dem Antriebsmotor 1 abgegebene Leistung abnimmt. Dementsprechend wird der Zustand aufrechterhalten, in dem der

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Steuerschieber 21 des Steuerventils 19 die Ringnut 19c mit der öffnung 19e und die Ringnut 19d mit der öffnung. 19f verbindet. Der Kolben 16 der Betätigungseinrichtung 14 wird kontinuierlich nach links verschoben und erhöht dabei das übersetzungsverhältnis des Getriebes 2. Da ein erhöhtes übersetzungsverhältnis zu einer niedrigeren Motordrehzahl führt, wird die Pahrzeuggeschwindigkeit fortschreitend verringert. Zu diesem Zeitpunkt ist das Gaspedal so nachgelassen worden, daß der von der Drosselklappe 6 eingenommene Ninkel einen Punkt auf der strichpunktierten Linie von Fig. 2 erreicht, bei dem genügend Leistung abgegeben wird, damit das Fahrzeug mit der gewünschten Geschwindigkeit fahren kann. Sobald die Motordrehzahl bis zu einem Wert, der der obengenannten Drosselklappen-Endstellung entspricht, abfällt, bewirkt der Steuerschieber 21 des Steuerventils 19 eine Trennung der Ringnut 19c von den öffnungen 19e, 19f und außerdem eine Trennung der Ringnut 19d von den öffnungen 19f,19g, wodurch verhindert wird, daß der Kolben 16 der Betätigungseinrichtung sich nach links bewegt. Damit wird durch das erhöhte übersetzungsverhältnis des Getriebes und durch den sich ergebenden Abfall der Motordrehzahl die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht.

Die mit Pfeilen versehene Linie in Fig. 3 stellt die Änderung dar, die der Betriebszustand des Antriebsmotors unter den oben geschilderten Bedingungen erfährt. Fig. 4 stellt die zeitlichen Änderungen der abgegebenen Leistung und der Drehzahl des Antriebsmotors 1, sowie des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 2 und der Fahrzeuggeschwindigkeit dar.

Wenn das Fahrzeug sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit bei um einen bestimmten Wert niedergedrücktem

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Gaspedal 11 bewegt, führt ein Zunehmen des Fahrwiderstandes infolge einer Verminderung der Motordrehzahl zu einem Abfall der Fahrzeuggeschwindigkeit. In diesem Fall bewirkt der Steuerschieber 21 des Steuerventils eine Verbindung der Ringnut 19c mit der Öffnung 19f und eine Verbindung der Ringnut 19d mit der Öffnung 19g. Dadurch wird der Kolben 16 der Betätigungseinrichtung nach rechts verschoben und verkleinert das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 2, wodurch die Motordrehzahl auf einen der Drosselklappenstellung entsprechenden Wert angehoben wird. Wenn dagegen der von dem Kraftfahrzeug zu überwindende Fahrwiderstand abnimmt, steigen die Motordrehzahl und damit die Fahrzeuggeschwindigkeit an. In diesem Fall verbindet der Steuerschieber 21 des Steuerventils 19 die Ringnut 19c mit der Öffnung 19e und die Ringnut 19d mit der Öffnung 19f, wodurch der Kolben 16 der Betätigungseinrichtung 14 nach links verschoben wird. Als Folge hiervon steigt das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 2 an und senkt die Motordrehzahl auf einen der Drosselklappenstellung entsprechenden Wert ab.

Wenn das Gaspedal 11 niedergedrückt wird, um dem Fahrzeug eine neue Geschwindigkeit zu erteilen, stellt der Steuerschieber 21 des Steuerventils 19 eine Verbindung zwischen der Ringnut 19c und der Öffnung 19f und eine Verbindung zwischen der Ringnut 19d und der Öffnung 19g her. Der Kolben 16 der Betätigungseinrichtung 14 wird dabei nach rechts verschoben, was eine Verminderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 2 zur Folge hat. Somit nimmt der Antriebsmotor 1 eine höhere Drehzahl an, die sich aus der dem vergrößerten Drosselklappenwinkel entsprechenden höheren abgegebenen Leistung und aus dem verringerten Übersetzungsverhältnis des Getriebes

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ergibt. Solange das übersetzungsverhältnis absinkt, wird ein Abfall der Fahrzeuggeschwindigkeit verhindert, da das aus der ansteigenden Motordrehzahl und dem übersetzungsverhältnis gebildete Produkt (Fahrzeuggeschwindigkeit) eine Zeitkonstante aufweist, die in den Bereich fällt, in welchem das genannte Produkt bzw. die Fahrzeuggeschwindigkeit zeitlich nicht abnimmt.

Wenn die Motordrehzahl den dem vergrößerten Drosselklappenwinkel entsprechenden Wert übersteigt, stellt der Steuerschieber 21 des Steuerventils 19 eine Verbindung zwischen der Ringnut 19c und der öffnung 19e sowie eine Verbindung zwischen der Ringnut 19d und der öffnung 19f her. Der Kolben 16 der Betätigungseinrichtung 14 wird dabei nach links verschoben, was eine Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes zur Folge hat, wodurch eine weitere Erhöhung der Motordrehzahl verhindert wird. Die Fahrzeuggeschwindigkeit steigt aber aufgrund des erhöhten Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 2 an.

Wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit einem neuen gewünschten Wert nähert und das Gaspedal 11 in seine ursprüngliche Stellung zurückgebracht wird, nimmt die Drosselklappe 6 einen kleineren Winkel ein und vermindert dadurch die von dem Antriebsmotor 1 abgegebene Leistung. In diesem Zeitpunkt stellt der Steuerschieber 21 des Steuerventils 19 eine Verbindung zwischen der Ringnut 19c und der öffnung 19e und zwischen der Ringnut 19d und der öffnung 19f her, wodurch das übersetzungsverhältnis des Getriebes 2 angehoben wird. Die Motordrehzahl wird abgesenkt, wodurch die Fahrzeuggeschwindigkeit iirimer langsamer zunimmt. Die öffnung der Drosselklappe 6 wird verengt, bis deren Winkel

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einen Punkt auf der strichpunktierten Linie von Fig. erreicht, bei welchem der Antriebsmotor 1 eine zum Fahren mit der neuen gewünschten Geschwindigkeit ausreichende Leistung abgibt. Sobald die Motordrehzahl auf einen dem obengenannten Endwinkel der Drosselklappenstellung entsprechenden Wert absinkt, bewirkt der Steuerschieber 21 des Steuerventils 19 ein Abtrennen der Ringnut 19c von den Öffnungen 19e,19f und ein Abtrennen der Ringnut 19d von den Öffnungen 19f, 19g, wodurch die Bewegung des Kolbens 16 der Betätigungseinrichtung 14 nach links und damit die Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 2 und die Verminderung der Motordrehzahl unterbrochen wird, wodurch die Fahrzeuggeschwindigkeit auf den neuen gewünschten Wert gebracht wird. Die mit Pfeilen versehene Linie von Fig. 5 stellt die Änderung der Betriebszustände des Antriebsmotors 1 in den oben beschriebenen Fällen dar.

Wenn das Gaspedal 11 etwas losgelassen wird, um das Fahrzeug auf einen neuen gewünschten Geschwindigkeitswert zu verzögern, verbindet der Steuerschieber 21 des Steuerventils 19 die Ringnut 19c mit der Öffnung 19e und die Ringnut 19d mit der Öffnung 19f, Der Kolben der Betätigungseinrichtung 14 geht dabei nach links und erhöht das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 2. Die Motordrehzahl sinkt wegen der sich aus dem kleineren öffnungswinkel der Drosselklappe 6 ergebenden geringeren Leistung sowie infolge des größeren Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 2. Zu diesem Zeitpunkt wird aber ein weiterer Abfall der Fahrzeuggeschwindigkeit verhindert, diese befindet sich vielmehr in dem sog. Leerlaufzustand.

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Wenn der Drosselklappenwinkel bis zum Erreichen des Punktes B auf der strichpunktierten Linie von Fig. 2 und darüberhinaus vermindert wird, verbindet der Steuerschieber 21 des Steuerventils 19 die Ringnut 19c mit der öffnung 19f und die Ringnut 19d mit der öffnung 19g. Der Kolben 16 der Betätigungseinrichtung 14 bewegt sich nach rechts und verkleinert das übersetzungsverhältnis des Getriebes 2, wodurch die Drehzahl des Antriebsmotors 1 wieder ansteigt und die abgegebene Leistung aufgenommen wird. Hier setzt die Steuerung der Motorbremswirkung ein, wodurch die Fahrzeuggeschwindigkeit vermindert wird.

Im folgenden soll nun die Art und Weise beschrieben werden, in der der Antriebsmotor 1 Leistung aufnimmt. Je kleiner der Drosselklappenwinkel ist, desto geringer ist das übersetzungsverhältnis des Getriebes 2. Bei zunehmender Motordrehzahl vermindert sich der Winkel der Drosselklappenöffnung,was eine höhere Leistungsaufnahme durch den Antriebsmotor zur Folge hat. Wenn das Drosselventil die Winkelstellung Null einnimmt, wird das übersetzungsverhältnis des Getriebes 2 abgesenkt, bis die Motordrehzahl ihren höchsten Wert erreicht, was zur Folge hat, daß der Antriebsmotor die maximale Leistung absorbieren kann. Die hier beschriebene dynamische Bremswirkung, normalerweise als "Motorbremsung¹¹ bekannt, wird mit Hilfe der Erfindung weit wirkungsvoller durchgeführt als herkömmlicherweise üblich.

Wenn das Gaspedal niedergedrückt wird, um das Fahrzeug von dem oben beschriebenen Zustand ausgehend auf eine neue Geschwindigkeit zu beschleunigen, bewirkt der Steuerschieber 21 -des Servo-Ventils 19 eine Verbindung der Ringnut 19c mit der öffnung 19e und eine Verbindung

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der Ringnut 19d mit der öffnung 19f. Demzufolge wandert der Kolben 16, der Betätigungseinrichtung 14 nach links und erhöht dabei das übersetzungsverhältnis des Getriebes 2 und vermindert infolgedessen die Motordrehzahl. Somit nimmt der Antriebsmotor 1 wegen seiner kleineren Drehzahl und wegen der größeren Drosselklappenöffnung eine geringere Menge Leistung auf, wodurch die Fahrzeuggeschwindigkeit allmählich verlangsamt wird.

Der Winkel der Drosselklappenöffnung wird schließlich vergrößert, bis er einen Punkt auf der strichpunktierten Linie von Fig. 2 erreicht, bei dem der Antriebsmotor genügend Leistung abgibt, um das Fahrzeug mit einer gewünschten Geschwindigkeit anzutreiben. Wenn die Motordrehzahl einen der genannten Drosselklappen-Endstellung entsprechenden Wert erreicht, bewirkt der Steuerschieber 21 des Steuerventils 19 eine Abtrennung der Ringnut 19c von den öffnungen 19e, 19f und außerdem eine Trennung der Ringnut 19d von den öffnungen 19f, 19g, wodurch der Kolben 16 der Betätigungseinrichtung 14 zum Stillstand gebracht wird und dabei jedes weitere Ansteigen des Übersetzungsverhältnisses und der Motordrehzahl unterbunden wird. Als Folge hiervon nimmt das Fahrzeug eine neue gewünschte Geschwindigkeit an, wobei es durch die von dem Antriebsmotor abgegebene Leistung bewegt wird. Die mit Pfeilen versehene Vollinie von Fig. 6 stellt die Änderung der Betriebszustände des Antriebsmotors 1 in den obengenannten Fällen dar. In Fig. 7 ist die Zeitabhängigkeit des Drosselklappenwinkels, der Geschwindigkeit und der Leistungsabgabe des Antriebsmotors 1, des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 2, sowie der Fahrzeuggeschwindigkeit dargestellt.

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Während der Drosselklappenwinkel bei abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit bei Null bleibt, fällt das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 2 ab, bis die Motordrehzahl einen Maximalwert erreicht, was eine maximale Leistungsaufnahme durch den Antriebsmotor 1 und demnach einen steilen Abfall der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Folge hat. Diese maximale Leistungsaufnahme setzt sich bis kurz vor dem Stillstand des Fahrzeugs fort. Zu diesem Zeitpunkt ist das übersetzungsverhältnis des Getriebes 2 bereits auf Null abgesenkt. Die Motordrehzahl sinkt bis auf den Leerlaufwert ab und das Fahrzeug wird mit einer anderen Bremseinrichtung vollends zum Stillstand gebracht. Die Art wie bei dem hier beschriebenen Fall die Motor-Betriebszustände verändert werden, ist durch die mit Pfeilen versehene Linie in Fig. 8 dargestellt. Fig. 9 stellt die zeitliche Veränderung des Drosselklappenwinkels, der abgegebenen Leistung sowie der Drehzahl des Antriebsmotors 1, die aufgenommene Leistung, das übersetzungsverhältnis des Getriebes 2 und die Fahrzeuggeschwindigkeit dar.

In Fig. 10 sind die Beschleunigungen und Verzögerungen dargestellt, die ein durchschnittlich großer Kraftfahrzeuginsasse bei Stadtfahrten in einem Kraftfahrzeug mit Otto-Motor und Stufengetriebe erfährt. Aus Fig. 10 ist ersichtlich, daß außer in Notfällen ein Verzögerungs-

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wert von 2m/sec zum Abbremsen

dem Stadtverkehr ausreicht.

wert von 2m/see zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs bei

In Fig. 11 sind die maximalen Bremsverzögerungswerte dargestellt, die unter normalen Bedingungen auf ein mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung versehenes Fahrzeug einwirken, wenn das Gaspedal bei einem mit einer bestimmten Geschwindigkeit fahrenden Kraftfahrzeug

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losgelassen wird. Die dargestellten Verzögerungswerte sind unter der Annahme errechnet, daß das Kraftfahrzeug und der Antriebsmotor die gleiche Masse aufweisen, wie in dem oben beschriebenen Fall eines Fahrzeugs mit einem durchschnittlich großen Insassen. Dabei war nach dem Loslassen des Gaspedals bis zum Abfall des Drosselklappenwinkels auf Null eine extrem kurze Zeit erforderlich. Der Antriebsmotor konnte immer maximale Leistung aufnehmen, da das übersetzungsverhältnis eines kontinuierlich verstellbaren Getriebes des Öldrucktyps eine sehr kleine Zeit benötigte, um von einem bestimmten Wert auf den Wert Null abzufallen. Zur Berechnung ist folgende Formel verwendet worden;

. (Nb + Ns)

" ν

Hierin bedeuten:

a = Bremsverzögerung

m = Masse des Kraftfahrzeugs ν ss Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs

Nb = von dem Antriebsmotor aufgenommene Leistung in PS

Ns = zu überwindende Fahrwiderstandsleistung in PS

Wie aus Fig. 11 ersichtlich, kann ein mit einer erfin— dungsgemäßen Steuereinrichtung ausgerüstetes Kraftfahrzeug bei Geschwindigkeiten bis zu 50 km/h, die dem Geschwindigkeitsbereich bei Stadtfahrten entsprechen,

2
mit einer Verzögerung von 2 m/s gebremst werden, womit nachgewiesen ist, daß die Steuerung der Geschwindigkeit, insbesondere des Fahrbetriebs und der dynamischen Bremsung, eines Kraftfahrzeugs allein durch Betätigen eines einzelnen Gaspedals durchgeführt werden kann. In der Praxis

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erreicht man durch die Wirkung der sich drehenden Teile einschließlich des Schwungrads eine noch wirksamere dynamische Bremsung.

Bei dem in Fig. 12 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist die mechanische Servo-Steuereinrichtung einschließlich des Steuerventils 19 des ersten Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 1 durch eine elektrische Einheit ersetzt. Die weiteren Teile des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 12 sind die selben wie in Fig. 1; sie haben deshalb die gleichen Bezugszeichen erhalten und werden im folgenden nur kurz beschrieben. In dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 12) ist ein Nocken 28, wie in Fig. 1, über ein Gestänge mit einem Gaspedal 11 verbunden. Wenn das Gaspedal 11 niedergedrückt wird, dreht sich der Nocken 28 mit der Welle 29. Eine Stösselstange 40 steht im Eingriff mit der besonders ausgebildeten Nockenfläche des Nockens 28. Die Stösselstange 40 wird mit ihrem (in der Zeichnung) linken Endteil durch eine Feder 41 normalerweise gegen die Nockenfläche 28a gedrückt. Die Stösselstange 40 entspricht dem topfförmlgen Stössel 27 von Fig. 1. Wenn die Stösselstange 40 durch Drehen des Nockens 28 horizontal verschoben wird, so wird diese Verschiebung durch ein lineares Potentiometer, das als Drucksteuersignalerzeuger wirkt, in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt. Dieses Drucksteuersignal wird über einen Leiter 43 einem Komparator 44 zugeführt.

Die Abtriebswelle la des Antriebsmotors 1 ist mit einem elektrischen Drehzahlgeber 45, anstelle des drehzahlabhängigen Drucksteuerventils 25 von Fig. 1, versehen. Der drehzahlabhängige Geber 45 liefert dem Komparator über eine Leitung 46 ein der Drehzahl des Antriebsmotors

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entsprechendes elektrisches Drucksteuersignal. Der Geber 45 ist von herkömmlicher Bauart und besteht auf einem einen umlaufenden Magneten enthaltenden Generator.

Der Komparator 44 vergleicht die Spannung des Ausgangssignals von dem Potentiometer 42 mit der des Signals von dem Geber 45 und überträgt ein das Ergebnis dieses Vergleiches kennzeichnendes Steuersignal über eine Leitung 47 auf ein herkömmliches elektro-hydraülisches Servoventil 48. Der von dem über die Leitung 47 übertragenen Steuersignal gesteuerte Öldruck wird wahlweise auf die Öffnungen 14c oder I4d der Betätigungseinrichtung 14 übertragen und bewirkt so die Verschiebung des Kolbens 16 und damit über den Verstellhebel 13 die Änderung des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes 2.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 stehen, genau wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. !,die Drosselklappenstellung und die Motordrehzahl in einem in Fig. dargestellten vorgeschriebenen Zusammenhang. Das heißt, daß auch die Leistungsabgabe und die Drehzahl des Antriebsmotors 1 in der in Fig. 2 mit einer strichpunktierten Linie dargestellten bestimmten Beziehung zueinander stehen. Demzufolge weist auch der Nocken 28 die gleiche besonders gestaltete Nockenfläche 28a auf wie in Fig.

In Fig. 13 ist eine weitere Steuereinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel stehen, ähnlich wie bei denen nach Fig. 1 und 12, die Drosselklappenstellung und die Motordrehzahl in einer gegenseitigen Beziehung, die durch die Kurve nach Fig. 14 dargestellt ist. Das dritte Ausführungsbeispiel weist einen ähnlichen Aufbau wie das von Fig. 12 auf, wobei aber ein

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Potentiometer 42 (Fig. 13) rait nichtlinearer Kennlinie den Nocken 28 von Fig. 12 ersetzt. Eine Kontaktstange des Potentiometers 42 ist über ein Gestänge mit dem Gaspedal 11 verbunden.

In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1, 12 und 13 stehen der Drosselklappenwinkel und die Drehzahl des Antriebsmotors in einem in Fig. 14 dargestellten vorgeschriebenen Zusammenhang, was zur Folge hat, daß die abgegebene Leistung und die Drehzahl des Antriebsmotors in einem bestimmten in Fig. 2 dargestellten Zusammenhang stehen. Wenn somit das Gaspedal 11 niedergedrückt wird, wird der Antriebsmotor mit der geringstmöglichen Kraftstoffmenge und deshalb mit nahezu vollständiger Verbrennung betrieben, wodurch die Entwicklung von schädlichen Bestandteilen in den Abgasen verhindert wird. Des weiteren kann bei einem Verzögern des Kraftfahrzeugs durch Loslassen des Gaspedals 11 eine sehr wirksame dynamische Motorbremsung durchgeführt werden.

Die genannten vorteilhaften Wirkungen der Erfindung können auch dadurch erreicht werden, daß das abgegebene Drehmoment und die Drosselklappenstellung des Antriebsmotors in eine in Fig. 15 dargestellte vorgeschriebene Beziehung gebracht werden, bzw. durch Festlegen einer in Fig. 16 dargestellten bestimmten Beziehung zwischen dem abgegebenen Drehmoment und der Drehzahl des Antriebsmotors ,

In Fig. 17 ist eine Steuereinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem, um die erfindungsgemäße Wirkung zu erreichen, der Drosselklappenwinkel und das von dem Antriebsmotor abgegebene Drehmoment in einem in Fig. 15 dargestellten vorge-

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schriebenen gegenseitigen Zusammenhang stehen.

Die Teile von Fig. 17, die denen von Fig. 1 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, d.h., insbesondere der Antriebsmotor 1, die Drosselklappe 6, die Abtriebswelle la des Antriebsmotors 1 und die Gelenkwelle 3.

Ein stufenlos verstellbares Getriebe 50 enthält eine öldruckpumpe 51 mit veränderlichem Kolbenhub und ein Öldruckmotor 52 mit veränderlichem Kolbenhub. Die öldruckpumpe 51 ist mit der Abtriebswelle la des Antriebsmotors 1 gekuppelt und wird von diesem angetrieben. Ein Antrieb der Pumpe 51 hat eine Drehbewegung eines Pumpenrotors 51a zur Folge, welcher seinerseits Druckenergie erzeugt, durch die wiederum der Öldruckmotor 52 angetrieben wird. Die Drehbewegung des Motors 52 wird dann auf die Gelenkwelle 3 übertragen.

Ein durch Reaktionskräfte angetriebenes Gehäuse 51b der öldruckpumpe 51 dreht sich um die Abtriebswelle la, wenn auf sie das Reaktionsdrehmoment des Rotors 51a einwirkt. Ein Verbindungsglied 53 ist mit seinem einen Ende an dem reaktionsgetriebenen Gehäuse 51b befestigt und mit seinem anderen Ende mit einer Stange 54 verbunden. Dadurch wird eine Drehung des Gehäuses 51b in eine Bewegung der Stange 54 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles umgewandelt und dabei eine Druckfeder 55 zusammengedrückt. Ein Ende der Feder 55 ist an einem Federteller 56 befestigt, der seinerseits an der Stange 54 befestigt ist. Dementsprechend wird der Federteller 56 um einen Weg verschoben, dessen Länge von der Größe eines Reaktionsdrehmoments abhängt, das gleich dem auf die öldruckpumpe 51 übertragenen Abtriebsdrehmoment des Antriebsmotors 1 ist. Somit ist

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die Verschiebung der Stange 54 proportional dem Abtriebsdrehmoment des Antriebsmotors 1.

Die Bewegung der Stange 54 wird über einen Hebel 57 auf ein Ende einer Welle 58 übertragen, die dabei gedreht wird und deren anderes Ende mit einem Nocken 59 verbunden ist, der eine besonders ausgebildete Nockenfläche 59a aufweist. Die Drehung der Welle 58 und damit die des Nockens 59 führt zu einer Bewegung eines Stössels 61, der durch eine Druckfeder 60 gegen die Nockenfläche 59a gedrückt wird. Die Bewegung des Stössels 61 wird auf eine Stange 62 übertragen, an deren einem Ende der Stössel 61 befestigt ist.

Die Stange 62 ist über ein Gestänge 63 mit der Drosselklappe 6 verbunden, deren öffnungswinkel entsprechend dem Betrag der Verschiebung der Stange 62 vergrößert wird. ι

Bei der beschriebenen Anordnung ist deshalb das Abtriebsdrehmoment des Antriebsmotors 1 maßgebend für die Größe der Drehung des Nockens 59. Der Zusammenhang zwischen der Drehung des Nockens 59 und dem Drosselklappenwinkel ist durch die Gestalt der Nockenfläche 59a gegeben. Dieser Zusammenhang ist so festgelegt worden, daß er mit der in Fig. 15 dargestellten Beziehung zwischen dem Abtriebsdrehmoment und dem Drosselklappenwinkel des Antriebsmotors 1 übereinstimmt.

Eine Einrichtung 51c zum Verstellen der Verdrängung (Fördermenge) D der öldruckpumpe 51 wird von dem

Fahrer des Kraftfahrzeugs von Hand verstellt. Eine Einrichtung 52a zum Einstellen der Verdrängung D_M des Öldruckmotors 52 wird selbsttätig durch die unten zu

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beschreibende, eine öldruckbetätigte Nachführeinrichtung 64 enthaltende Anlage gesteuert. Der Ausgang der Nachführeinrichtung 64 ist mit der oben beschriebenen Einrichtung 52a des Öldruckmotors 52 verbunden, während der Eingang der Nachführeinrichtung 64 mit einem Ende eines Hebels 65 gelenkig gekuppelt ist. Die Nockenfläche 66a eines Nockens 66 wird durch die Kraft einer Feder 67 gegen den Hebel 65 gedrückt. Der Nocken 66 ist auf einer Achse 68 befestigt und diese ist über ein Verbindungsglied 69, eine Betätigungseinrichtung 70 und eine Öldruckleitung 71 mit einem drehzahlabhängigen Öldrucksteuerventil 72 verbunden. Demzufolge wird die Betätigungseinrichtung 70 durch den über die Leitung 71 zugeführten, von der Drehzahl der Abtriebswelle la des Antriebsmotors 1 abhängigen Öldruck gesteuert. Die Achse 68 und der auf dieser befestigte Nocken 66 werden entsprechend dem Verschiebungsweg der Kolbenstange des in der Betätigungseinrichtung 70 enthaltenen Kolbens verdreht. Die Drehzahl des Antriebsmotors 1 wird somit schließlich in einen Drehwinkel des Nockens 66 umgewandelt. Die Nockenfläche 66a ist folgendermaßen festgelegt:

n_x/D_M = k (konst.) .... (1) worin η die Drehzahl des Antriebsmotors ist.

Aus der Kontinuitätsgleichung der Flüssigkeitsströmung zwischen der Öldruckpumpe und dem Öldruckmotor läßt sich folgende Gleichung herleiten:

ⁿl nj.Dp = n^'D_M oder n₂ = D_p~ .... (2)

— in —

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Aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt sich folgende Gleichung:

ⁿ2 ^{= k}*^DP ·····

Wenn der Fahrer einen gewissen Wert D_p an der Pumpe einstellt, wird die Drehzahl n₂ der Gelenkwelle 3 unter normalen Umständen auf einem festen Wert gehalten. Wenn eine zusätzliche Belastung auf die Gelenkwelle 3 einwirkt, fällt n* ab und es sinkt, wie sich aus Gleichung (2) ergibt, U₁ ebenfalls. Wie in dem Diagramm von Fig. 18 dargestellt ist, wird der Punkt A auf der Linie des Drosselklappenwinkels Θ., bei welchem n. und T. im Gleichgewicht in Beziehung stehen, aufgrund des Abfalls von n. zu dem Punkt B verschoben, wodurch das Motordrehmoment T. in T_ verändert wird. Als Folge hiervon wird der Drosselklappenwinkel in einen Wert Q₂ verändert, der einem Punkt C auf der strichpunktierten Linie des Diagramms entspricht, wodurch die miteinander zusammenhängenden Werte von n, und T. auf diesen Punkt C verschoben werden. Da zu diesem Zeitpunkt die Motordrehzahl η_χ nicht schnell verändert werden kann, erreicht das Motordrehmoment den Wert T und nimmt dann bis zu dem Wert T„ zu, was zu einer Vergrößerung des Drosselklappenwinkels auf einen Wert θ₃ führt. Das erhöhte Motordrehmoment wird somit auf die Gelenkwelle 3 übertragen, wodurch sich n₂ und infolgedessen auch n, erhöhen. Wenn η_χ abnimmt, so sinkt auch D_M ab, um das konstante Verhältnis n./D.. der Gleichung (1) einzuhalten, woraus sich eine Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses H₂Zn₁ ergibt. Somit wird die Belastung des Antriebsmotors erhöht, um eine Erhöhung des abgegebenen Drehmoments zu erleichtern und dessen Drosselklappenwinkel zu vergrößern.

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Wenn die Erhöhung des Drosselklappenwinkels zu einer Zunahme des Drehmoments führt und infolgedessen n. über den Wert n_Q ansteigt, dann sinkt das übersetzungsverhältnis, wegen der Erhöhung von n. tuid der sich daraus ergebenden Erhöhung von D„, unter den normalen Wert ab. Als Folge hiervon fällt das Motordrehmoment ab und der Drosselklappenwinkel wird verengt. Der zwischen T_£ und T_ß in Fig. 18 liegende Bereich entspricht einer beschleunigten Zunahme des Drehmoments. Zu diesem Zeitpunkt erreicht das Drehmoment dann den Punkt C auf der strichpunktierten Linie.

Wenn D_p durch Betätigen der Einrichtung 51c zum Verstellen der Verdrängung der öldruckpumpe 51 verkleinert worden ist, dann nimmt das übersetzungsverhältnis

ⁿ2 ^DP
e = — = =r- einen kleineren Wert ein. Somit wird der

ⁿl ^DM
Betriebszustand des Antriebsmotors, d.h. insbesondere die miteinander zusammenhängenden Werte von n. und T^ zu dem Punkt F auf der einen Drosselklappenwinkel O₁ kennzeichnenden Linie verschoben und dadurch das Motordrehmoment und infolgedessen auch der Drehwinkel des Nockens 66 verkleinert. Da zu diesem Zeitpunkt n^ einen größeren Wert hat, gibt das äbtriebsdrehzahlabhängige Öldrucksteuerventil 72 ein Ausgangssignal ab, durch das Wert D_M erhöht und infolgedessen das über- · Setzungsverhältnis e verringert wird. Der Drosselklappenwinkel wird somit dementsprechend verkleinert, wobei es das Motordrehmoment auf einen absorbier- oder aufnehmbaren Wert Tq einstellt.

Wenn der Wert D_p durch Betätigen der Verdrängungseinstelleinrichtung 51c vermindert wird, dann erreicht das durch den Antriebsmotor aufgenommene Drehmoment einen

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Maximalwert T„, woraus folgt, daß das Beschleunigen und Verzögern eines Kraftfahrzeugs außer in Notfällen allein durch das Betätigen dieser Einstelleinrichtung 51c durchgeführt werden kann.

Der Drosselklappenwinkel des Antriebsmotors 1 kann durch Erfassen eines Unterdrücke in einem der Drosselklappe zugeordneten Saugrohr indirekt gemessen werden. Wenn das kontinuierlich verstellbare übersetzungsgetriebe 2 ein öldruckbetriebenes (hydrostatisches) Getriebe ist, kann das Abtriebsdrehmoment des Antriebsmotors 1 durch Messen des in dem Getriebe herrschenden Öldrucks indirekt ermittelt werden.

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Claims

Patentansprüche

1 .J Einrichtung zum Steuern des Fahr- und Motorbrems-Betriebes eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsmotor, dem eine Drossel zum Steuern der Kraftstoffzufuhr zugeordnet ist, mit einem zwischen dem Antriebsmotor und einem angetriebenen Teil liegenden stufenlosen Getriebe, dessen Übersetzungsverhältnis durch ein Verstellglied veränderbar ist, und mit einem von dem Fahrer betätigbaren Stellorgan, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (6), das Verstellglied (13 oder 52a), ein von der Drehzahl des Antriebsmotors (1) abhängiges Steuerorgan (25,45 oder 72) sowie eine mit einer Flüssigkeitsdruckquelle (22) versehene Servosteileinrichtung in einem selbsttätigen Regelkreis enthalten sind, durch den in Abhängigkeit von der Betätigung des Stellorgans (11 oder 51c) eine vorgegebene Beziehung zwischen je zwei der folgenden drei Einflußgrößen: Drosselstellung, Drehzahl und abgegebenes Drehmoment des Antriebsmotors (1) einhaltbar ist, und daß diese Beziehung so festgelegt ist, daß bei von einem positiven, relativ nahe bei Null liegenden Zwischenwert an steigendem,abgegebenem Motordrehmoment die Motordrehzahl hierzu angenähert proportional zunimmt, daß bei gegen Null absinkendem abgegebenen Motordrehmoment die Motordrehzahl ebenfalls zunimmt und daß bei einem ein größeres Drehmoment aufnehmenden Antriebsmotor (1) dessen Drehzahl rasch ansteigt.

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, mit einem Stellorgan in Form eines durch den Fahrer von einer Ruhelage aus gegen die Kraft einer Feder niederdrückbaren Pedals, das durch ein erstes Gestänge mit der Drosselklappe verbunden ist, wobei durch Niederdrücken des Pedals der öffnungswinkel der Drosselklappe vergrößerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem um eine Achse (29) drehbaren und an seinem Umfang eine Nockenfläche (28a) aufweisenden Nocken (28) versehen ist, der über ein zweites Gestänge (9,10,29 bis 31) so mit dem Pedal (11) verbunden ist, daß er bei Niederdrücken des Pedals (11) zunehmend verdrehbar ist; daß ein gegen die Nockenfläche (28a) gedrücktes Stösselglied (27 oder 40) durch Drehung des Nockens (28) verschiebbar ist; daß eine aus einem Zylinder (17)/in dem ein mit einer Kolbenstange (15* versehener Kolben (16) beweglich geführt ist und der durch den Kolben (16) in zwei je eine Öffnung (14c bzw. 14d) für die Zuführung einer Druckflüssigkeit aufweisende Kammern (14a,14b) unterteilt ist, bestehende Betätigungseinrichtung (14) über die Kolbenstange (15) mit dem Verstellglied (13) des stufenlosen Getriebes (2) gekuppelt ist; daß einem Steuerventil (19,44 oder 48), durch welches eine von einer Druckflüssigkeitsquelle (22) gelieferte Druckflüssigkeit wahlweise einer der beiden Öffnungen (I4c,l4d) zuführbar ist, durch ein übertragungsglied (16 oder 42) ein von der Bewegung des Stösselgliedes. (27 oder 40) abhängiges erstes Drucksteuersignal und durch ein mit der Abtriebswelle (la) des Antriebsmotors (1) gekuppeltes Steuerorgan (25 oder 45) ein von der Motordrehzahl abhängiges zweites Drucksteuersignal übertragbar ist; daß die Druckflüssigkeit durch das die beiden Drucksteuersignale vergleichende Steuerventil (19,44 oder 48) bei über dem zweiten liegenden ersten Steuersignal einer der Kammern

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(14a oder 14b) und bei unter dem zweiten liegenden ersten Steuersignal der anderen Kanuner (14b bzw. 14a) zuführbar ist, und daß die Nockenfläche (28a) des Nockens (28) eine derartige Gestalt aufweist, daß bei Vergrößern des Drosselklappenwinkels durch Niederdrücken des Pedals (11) die Motordrehzahl unter Aufrechterhaltung der einen minimalen Kraftstoffverbrauch ergebenden vorgeschriebenen Beziehung zur Drosselklappenstellung erhöhbar ist, während bei durch Loslassen des Pedals (11) gegen Null absinkendem Drosselklappenwinkel die Motordrehzahl in annähernd linearem Verhältnis zu dem Drosselklappenwinkel schnell vergrößerbar ist, wonach ein erstes Drucksteuersignal durch die übertragungsglieder (26 oder 42) kontinuierlich über die Stösselglieder (27 oder 40) übertragbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (19) ein Servosteuerventil ist mit Auslaßöffnungen (19a,19b), die mit den öffnungen (14c,l4d) der Betätigungseinrichtung (14) in Verbindung stehen, mit einer Einlaßöffnung (19f) , die mit der Druckflüssigkeitsquelle (22) in Verbindung'steht, mit einer weiteren Einlaßöffnung (19i), auf die das zweite Drucksteuersignal von dem motordrehzahlabhängigen Steuerorgan (25) übertragbar ist, sowie mit einem drei Kolbenteile (21a,21b,21c) aufweisenden Steuerschieber (21), auf dessen einer Stirnseite das zweite Drucksteuersignal übertragbar ist, und daß das übertragungsglied (26) für das erste Drucksteuersignal eine Druckfeder ist, deren eines Ende an der zweiten Stirnseite des Steuerschiebers (21) anliegt und deren anderes Ende im Sinne einer dem zweiten Prucksteuersignal entgegengerichteten übertragung des ersten Drucksteuersignals an dem Stösselglied (27) angebracht ist.

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4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (42) ein in Abhängigkeit von der Bewegung des Stösselgliedes (40) das erste Drucksteuersignal erzeugendes Potentiometer mit linearer Kennlinie ist; daß das von der Motordrehzahl abhängige Steuerorgan (45) ein an der Motorantriebswelle (la) angebrachter, das zweite Drucksteuersignal erzeugender elektrischer Drehzahlfühler ist, und daß das Steuerventil (44,48) einen die Spannungen des ersten und des zweiten Drucksteuersignals vergleichenden und ein von dem Ergebnis dieses Vergleichs abhängiges elektrisches Signal abgebenden elektrischen Komparator (44) sowie ein elektro-hydraulisches Servosteuerventil (48) enthält.
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeitsquelle (22) eine auf der Motorabtriebswelle (la) befestigte Verdrängerpumpe ist.

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