DE102016120598A1

DE102016120598A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines stufenlosen getriebes

Info

Publication number: DE102016120598A1
Application number: DE102016120598.2A
Authority: DE
Inventors: Zhen J. Zhang; Paul G. Otanez; Shushan Bai
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2017-05-11
Also published as: CN107529594A; CN107529594B; US20170130835A1; US9689495B2

Abstract

Ein Antriebsstrangsystem, das einen internen Verbrennungsmotor beinhaltet, wird beschrieben, der drehbar mit einem Variator verbunden ist, der sich in einem stufenlosen Getriebe (CVT) befindet. Ein Verfahren zur Steuerung des CVT beinhaltet die Bestimmung einer ersten Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate basierend auf einem gewünschten und einem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis, und die Bestimmung einer angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie basierend auf der ersten Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate, eines tatsächlichen Geschwindigkeitsverhältnisses und eines angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnisses. Ein Übersetzungsänderungskoeffizient und ein Kraftverhältnisfaktor wird basierend auf der angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie bestimmt. Eine Schaltkraft wird basierend auf dem Übersetzungsänderungskoeffizienten und einer Gesamtübersetzungs-Änderungsrate bestimmt. Ein Primärriemenscheibendruck und ein Sekundärriemenscheibendruck für das CVT werden basierend auf der Schaltkraft und dem Kraftverhältnisfaktor gesteuert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft ein stufenloses Getriebe für einen Fahrzeugantriebsstrang sowie ein entsprechendes Verfahren und eine entsprechende Steuerroutine.
HINTERGRUND
Fahrzeugantriebe mit einem Verbrennungsmotor, die mit einem stufenlosen oder unendlich variablen Getriebe (CVT) gekoppelt sind, können eingesetzt werden, um in Fahrzeugen eine Traktionsleistung bereitzustellen. Ein CVT ist fähig, ein Abtriebs-/Antriebsgeschwindigkeitsverhältnis über eine Spanne zwischen einem minimalen (Abwärts-) und einem maximalen (Overdrive-)Verhältnis zu verändern, sodass eine unendlich variable Auswahl eines Motorbetriebs gestattet wird, die ein Sollgleichgewicht des Kraftstoffverbrauchs und der Motorleistung als Reaktion auf eine Ausgabedrehmomentanfrage zulässt.
Bekannte kettenartige stufenlose Getriebe beinhalten zwei Riemenscheiben mit jeweils zwei Rillenscheiben. Eine Kette läuft zwischen den beiden Riemenscheiben, wobei die beiden Rillenscheiben der Riemenscheiben die Kette wie ein Sandwich umgeben. Durch einen Reibrollen-Dauereingriff zwischen den Rillenscheiben der Riemenscheiben und dem Kettenring wird die Kette an jeder der Riemenscheiben zur Drehmomentübertragung von einer Riemenscheibe zur anderen gekoppelt. Eine der Riemenscheiben kann dabei als Antriebs- oder Eingangsriemenscheibe wirken und die andere als angetriebene oder Ausgangsriemenscheibe. Die Getriebeübersetzung ist das Verhältnis zwischen dem Drehmoment der angetriebenen Riemenscheibe auf dem Drehmoment der Antriebsriemenscheibe. Die Getriebeübersetzung kann geändert werden, indem die beiden Rillenscheiben von einer der Riemenscheiben näher zusammengebracht werden, und die beiden Rillenscheiben der anderen Riemenscheibe weiter entfernt werden, wodurch veranlasst wird, dass der Kettenring höher oder niedriger auf der jeweiligen Rolle fährt.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Antriebsstrangsystem wird beschrieben, das einen internen Verbrennungsmotor beinhaltet, der drehbar mit einem Variator verkoppelt ist, der sich in einem stufenlosen Getriebe (CVT) befindet. Ein Verfahren zur Steuerung des CVT beinhaltet die Bestimmung einer ersten Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate basierend auf einem gewünschten und einem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis, und die Bestimmung einer angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie basierend auf der ersten Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate, eines tatsächlichen Geschwindigkeitsverhältnisses und eines angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnisses. Ein Übersetzungsänderungskoeffizient und ein Kraftverhältnisfaktor wird basierend auf der angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie bestimmt. Eine Schaltkraft wird basierend auf dem Übersetzungsänderungskoeffizienten und einer Gesamtgeschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate bestimmt. Die Kraft der primären und der sekundären Riemenscheibe wird für das CVT basierend auf der Schaltkraft und dem Kraftverhältnisfaktor gesteuert.
Die genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren gehen deutlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der besten Arten und weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Lehren unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden werden exemplarisch eine oder mehrere Ausführungen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 stellt schematisch Elemente eines Antriebsstrangsystems dar, das einen internen Verbrennungsmotor beinhaltet, der drehbar mit einem stufenlosen Getriebe (CVT) über einen Drehmomentwandler und ein Getriebe, gemäß der Offenbarung, verbunden ist;
2 stellt schematisch Elemente eines Variators eines kettenartigen CVTs gemäß der Offenbarung dar; und
3 und 4 stellen schematisch Blockschaltbilder einer Übersetzungsverhältnis-Steuerroutine dar, die zur Steuerung eines Variator-Geschwindigkeitsverhältnisses in einem CVT eingesetzt werden kann, in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezugnehmend auf die Zeichnungen, worin die Darstellungen zur Veranschaulichung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und nicht zum Begrenzen dieser Zwecke bestimmt sind, wobei 1 schematisch Elemente eines Antriebssystems 100 darstellt, das einen internen Verbrennungsmotor (Motor) 110 beinhaltet, der drehbar an ein stufenloses Getriebe (CVT) 140 über einen Drehmomentwandler 120 und ein Getriebegehäuse 130 verbunden ist. Das Antriebsstrangsystem 100 ist mittels eines Antriebssystems 150 mit einem Fahrzeugreifen 160 verbunden, um, wenn es in einem Fahrzeug eingesetzt wird, Zugkraft bereitzustellen. Der Betrieb des Antriebsstrangsystem 100 wird überwacht und durch ein Steuersystem 10 gesteuert, als Reaktion auf Fahrerbefehle und andere Faktoren.
Der Motor 110 kann jeder geeignete interne Verbrennungsmotor sein, der in der Lage ist, Kohlenwasserstofftreibstoff in mechanischen Strom zu verwandeln, um Drehmoment als Reaktion auf die Steuerbefehle für das Steuersystem 10 zu erzeugen. Der Drehmomentwandler 120 ist eine Vorrichtung, die eine fluidische Verbindung zwischen dessen Antriebs- und Abtriebsgliedern zur Übertragung von Drehmoment bereitstellt, und vorzugsweise eine mit dem Motor 110 verbundene Pumpe 122, eine Turbine 124, die über das Abtriebsglied mit dem Getriebe 130 verbunden ist und einer Drehmomentwandlerkupplung 126, die die Drehung der Pumpe 122 und der Turbine 124 feststellt, beinhaltet und die durch das Steuersystem 10 steuerbar ist. Das Abtriebsglied des Drehmomentwandlers 120 verbindet sich drehbar mit dem Getriebe 130, das verzahnte Zahnräder oder andere geeignetes Getriebemechanismen beinhaltet, die Abwärtsgetriebe zwischen dem Drehmomentwandler 120 und dem CVT 140 bereitstellen. Alternativ kann das Getriebe 130 eine andere geeignete Zahnradkonfiguration zum Bereitstellen von Verzahnung zwischen dem Motor 110, dem Drehmomentwandler 120 und dem CVT 140 sein, einschließlich jedoch nicht beschränkt auf beispielsweise eine Kettentriebkonfiguration oder eine Planetenradkonfiguration. In alternativen Ausführungsformen können entweder beide oder ein Drehmomentwandler 120 und das Getriebe 130 weggelassen werden.
Das Getriebe 130 beinhaltet ein Abtriebsglied, das drehbar mit dem CVT 140 über ein Antriebsglied 51 verbunden ist. Eine Ausführungsform des CTV 140 ist mit Bezug auf 2 beschrieben. Ein Abtriebsglied 61 des CVT 140 ist drehbar mit dem Antriebssystem 150 verbunden, der drehbar mit den Fahrzeugrädern 160 über eine Achse, eine Halbwelle oder ein anderes geeignetes Element zur Drehmomentübertragung verbunden ist. Das Antriebssystem 150 kann einen Differentialzahnradsatz, einen Kettentanriebsgetriebesatz oder eine andere geeignete Anordnung von Getrieben zum Übertragen von Drehmoment mit einem oder mehreren Fahrzeugrädern 160 beinhalten.
Das Antriebsstrangsystem 100 beinhaltet vorzugsweise eine oder mehrere Sensorvorrichtungen zur Überwachung von Drehzahlen verschiedener Vorrichtungen, einschließlich beispielsweise einem Motordrehzahlsensor 112, einem Sensor für die Turbinengeschwindigkeit des Drehmomentwandlers 125, einem Sensor für Antriebsgeschwindigkeit des CVT-Variators 32, einem Sensor für Abtriebsgeschwindigkeit des CVT Variators 34, und einem Radgeschwindigkeitssensor 162. Jede der vorher genannten Geschwindigkeitssensoren kann jede geeignete Stellung/Vorrichtung zur Geschwindigkeitsmessung, wie ein Hall-Effekt-Sensor sein. Jede der genannten Geschwindigkeitssensoren kommuniziert mit dem Steuersystem 10. Wie hierin verwendet beziehen sich der Begriff ‘Geschwindigkeit’ und ähnliche Begriffe auf eine Drehzahl eines Drehelements, soweit nicht ausdrücklich anderweitig angegeben. Wie hierin verwendet beziehen sich der Begriff ‘Position’ und ähnliche Begriffe auf eine Dreh- oder Winkelposition eines Drehelements, soweit nicht ausdrücklich anderweitig angegeben.
Das Steuersystem 10 beinhaltet vorzugsweise ein oder eine Vielzahl an Steuermodulen 12 sowie eine Benutzeroberfläche 14. Eine einzige Steuerung 12 wird zur Vereinfachung der Darstellung angezeigt. Die Steuerung 12 kann eine Vielzahl von Steuerungsvorrichtungen beinhalten, worin jede der Steuerungen 12 der Überwachung und Steuerung eines einzelnen Systems zugeordnet ist. Dies kann ein Motorsteuergerät (ECM) zur Steuerung des Motors 110 und eine Getriebesteuerung (Getriebesteuermodul, TCM) zur Steuerung des CVT 140 und zur Überwachung und Steuerung eines einzelnen Subsystems sein, beispielsweise einer Drehmomentwandlerkupplung. Die Steuerung 12 beinhaltet vorzugsweise eine Speichergerät 11, das ausführbare Anweisungssätze beinhaltet. Die Benutzeroberfläche 14 kommuniziert mit Anwendereingabegeräten, einschließlich mit beispielsweise einem Gaspedal 15, einem Bremspedal 16 und einem Gangwahlhebel im Getriebe 17, und überwacht diese. Die Benutzeroberfläche 14 bestimmt eine Bedienerdrehmomentanfrage basierend auf den oben genannten Bedienereingaben. In einer Ausführungsform beinhaltet der Gangwahlhebel im Getriebe 17 eine Aufwärts-Tippen-/Abwärts-Tippen-Funktion, wodurch ein Fahrer manuell eine Getriebeübersetzung auswählen kann, und somit die Getriebesteuerung außer Kraft setzt. Ein Aufwärts-Tippen-Befehl resultiert in einem Befehl an den CVT 140, um dessen Übersetzungsverhältnis durch Erhöhen eines Geschwindigkeitsverhältnis im CVT 140 zu erhöhen. Ein Abwärts-Tippen-Befehl resultiert in einem Befehl an den CVT 140, das Übersetzungsverhältnis durch Verringern des Geschwindigkeitsverhältnisses im CVT 140 zu verringern.
Die Begriffe Steuerung, Steuermodul, Modul, Steuerung, Steuereinheit, Prozessor und Ähnliches beziehen sich auf eine oder mehrere Kombinationen anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise (ASIC), elektronische(r) Schaltkreis(e), Zentraleinheit(en), wie z.°B. Mikroprozessor(en) und diesen zugeordneten nicht-transitorische Speicherkomponenten in Form von Speicher- und Speichergeräten (Lesespeicher, programmierbarer Lesespeicher, Direktzugriff, Festplatte usw.). Die nicht-transitorische Speicherkomponente ist in der Lage, maschinenlesbare Anweisungen in der Form von einem oder mehreren Software- oder Firmware-Programmen oder -Routinen, kombinatorischen Logikschaltung(en), Eingangs-/Ausgangsschaltung(en) und -Vorrichtungen, Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und anderen Komponenten zu speichern, auf die durch einen oder mehrere Prozessoren zugegriffen werden kann, um eine beschriebene Funktionalität bereitzustellen. (Eine) Eingangs-/Ausgangsschaltung(en) und -Vorrichtungen beinhalten Analog-/Digitalwandler und damit in Zusammenhang stehende Geräte, die Eingaben von Sensoren überwachen, wobei derartige Eingaben bei einer vorgegebenen Abtastfrequenz oder als Reaktion auf ein Auslöseereignis überwacht werden. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Steuerroutinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe beziehen sich auf jedwede von einer Steuerung ausführbare Befehlssätze, wie Kalibrierungen und Lookup-Tabellen. Jede Steuerung führt eine Steuerungsroutine bzw. -routinen aus, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen, die ein Überwachen von Eingaben von Messfühlvorrichtungen und anderen vernetzten Steuerungen und ein Ausführen von Steuer- und Diagnoseanweisungen beinhalten, um den Betrieb von Stellgliedern zu steuern. Die Routinen können in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, wie z. B. während des laufenden Betriebs alle 100 Mikrosekunden. Alternativ können Routinen als Reaktion auf ein Auslöseereignis ausgeführt werden. Die Kommunikation zwischen den Steuerungen und zwischen Steuerungen, Stellgliedern und/oder Sensoren kann über eine Direktverkabelung, eine vernetzte Kommunikationsbus-Verbindung, eine drahtlose Verbindung oder jede andere geeignete Kommunikationsverbindung bewerkstelligt werden. Die Kommunikation beinhaltet den Austausch von Datensignalen in jeder geeigneten Form, einschließlich beispielsweise elektrischer Signale, die über ein leitendes Medium, elektromagnetische Signale über die Luft, optische Signale über Lichtwellenleiter und dergleichen weitergeleitet werden. Datensignale können Signale, die Eingänge von Sensoren darstellen, Signale, die Stellgliedbefehle darstellen und Kommunikationssignale zwischen Steuerungen beinhalten. Der Begriff „Modell” bezeichnet einen prozessorbasierten oder eines mittels des Prozessors ausführbaren Code und der zugeordneten Kalibrierung, die die physische Existenz einer Vorrichtung oder eines physischen Prozesses simuliert. Wie hierin verwendet, beschreibt der Begriff „dynamisch” Schritte oder Prozesse, die in Echtzeit ausgeführt werden und durch das Überwachen oder sonstige Ermitteln von Parameterstatus und dem regelmäßigen oder periodischen Aktualisieren von Parameterstatus beim Ausführen einer Routine oder zwischen Wiederholungen beim Ausführen der Routine gekennzeichnet sind.
2 stellt schematisch Elemente einer Ausführungsform eines Variators 30 eines kettenartigen stufenlosen Getriebes (CVT) 140 dar, das vorteilhafterweise durch eine Steuerung 12 gesteuert wird. Der Variator 30 überträgt Drehmoment zwischen dem ersten Drehelement 51 und dem zweiten Drehelement 61. Das erste Drehelement 51 wird im Folgenden namentlich als Antriebsglied 51 bezeichnet, und das zweite Drehelement 61 wird hierin namentlich als Abtriebsglied 61 bezeichnet. In einer Ausführungsform verbindet sich eine Hydraulikpumpe 70 fluidmäßig mit Elementen des Variators 30, um druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit über einen Hydraulikkreislauf 71 bereitzustellen.
Der Variator 30 beinhaltet eine erste oder eine Primärriemenscheibe 36, eine eine Sekundärscheibe 38 und eine flexible kontinuierliche drehbare Vorrichtung 40, die rotierend mit den ersten und zweiten Riemenscheiben 36, 38 verbunden ist, um dazwischen Drehmoment zu übertragen. Die erste Riemenscheibe 36 ist drehbar mit Antriebsglied 51 und die zweite Riemenscheibe 38 ist drehbar mit dem Abtriebsglied 61 verbunden, und die drehbare Vorrichtung 40 wird dazu angepasst, das Drehmoment zwischen den ersten und zweiten Riemenscheiben 36, 38 und damit zwischen Antriebs- und Abtriebsgliedern 51, 61 zu übertragen. Die erste Riemenscheibe 36 und Antriebsglied 51 drehen sich um eine erste Achse 48, und die zweite Riemenscheibe 38 und das Abtriebsglied 61 drehen sich um eine zweite Achse 46. Die kontinuierliche drehbare Vorrichtung 40 kann einen Riemen, eine Kette, oder eine andere geeignete flexible kontinuierliche Vorrichtung sein. Der Antriebsgeschwindigkeitssensor 32 kann nahe dem Antriebsglied 51 zur Erzeugung einer CVT-Antriebsgeschwindigkeit 33 angebracht sein, die eine Geschwindigkeit der ersten Eingangsriemenscheibe 36 betrifft. Der Abtriebsgeschwindigkeitssensor 34 kann nahe dem Abtriebsglied 61 zur Erzeugung einer CVT-Abtriebsgeschwindigkeit 35 angebracht sein, die eine Geschwindigkeit der zweiten Ausgangsriemenscheibe 38 betrifft. Eine der ersten und zweiten Riemenscheiben 36, 38 verhält sich zur Erstellung eines Geschwindigkeitsverhältnisses als verhältnisbildende Riemenscheibe und die andere der ersten und zweiten Riemenscheiben 36, 38 verhält sich als eine Klemmriemenscheibe zur Erzeugung von ausreichend Klemmkraft, um dazwischen Drehmoment zu übertragen. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff ‘Geschwindigkeitsverhältnis’ auf ein Variator-Geschwindigkeitsverhältnis, was das Verhältnis einer CVT-Abtriebsgeschwindigkeit und einer CVT-Antriebsgeschwindigkeit ist. Die Antriebsgeschwindigkeit des CVT kann basierend auf der Signaleingabe von einem der Motordrehzahlsensoren 112, dem Sensor für die Turbinengeschwindigkeit des Drehmomentwandlers 125, oder dem Sensor für die Antriebsgeschwindigkeit 32, wie hierin beschrieben, oder einem anderen geeigneten Geschwindigkeits-/Positionssensor bestimmt werden. Die Abtriebsgeschwindigkeit des CVT kann basierend auf einer Signaleingabe des Abtriebsgeschwindigkeitssensors 34 oder dem Raddrehzahlsensor 162, wie hierin beschrieben, oder einem anderen geeigneten Geschwindigkeits-/Positionssensor bestimmt werden. Die Geschwindigkeitsverhältnis-Parameter werden basierend auf der Antriebsgeschwindigkeit des CVT und der Abtriebsgeschwindigkeit des CVT ermittelt.
Die erste Riemenscheibe 36 ist senkrecht zur ersten Achse 48 abgeteilt, um eine erste ringförmige Nut 50 zu definieren, die zwischen einer beweglichen Scheibe 52 und einer feststehenden Scheibe 54 gebildet wurde. Die bewegliche Scheibe 52 bewegt sich oder übersetzt sich entlang der ersten Achse 48, die relativ zur feststehenden Scheibe 54 ist. Die bewegliche erste Scheibe 52 kann beispielsweise mit einem Antriebsglied 51 über eine Kerbverzahnungsverbindung verbunden sein, wodurch eine Axialbewegung der beweglichen ersten Scheibe 52 entlang der ersten Achse 48 ermöglicht wird. Die feststehende erste Scheibe 54 ist gegenüber von der beweglichen ersten Scheibe 52 angeordnet. Die feststehende erste Scheibe 54 ist achsenförmig am Antriebsglied 51 entlang der ersten Achse 48 befestigt. Als solches bewegt sich die feststehende erste Scheibe 54 nicht in achsenförmiger Richtung der ersten Achse 48. Die bewegliche erste Scheibe 52 und die feststehende erste Scheibe 54 beinhalten jeweils eine erste Nutoberfläche 56. Die ersten Nutoberflächen 56 der beweglichen ersten Scheibe 52 und die feststehende erste Scheibe 54 sind gegenüberliegend angeordnet, um dazwischen die ringförmige erste Nut 50 zu definieren. Die gegenüberliegenden ersten Nutoberflächen 56 bilden vorzugsweise eine umgekehrt kegelstumpfförmige Form, sodass eine Bewegung der beweglichen ersten Scheibe 52 in Richtung der feststehenden ersten Scheibe 54 einen äußeren Riemenscheibendurchmesser der ringförmigen ersten Nut 50 erweitert. Ein Stellglied 55 ist so angeordnet, dass die ersten Riemenscheibe 36 eine achsenförmige Position der beweglichen ersten Scheibe 52 als Reaktion auf ein Ansteuersignal 53 steuert, was das Drängen der beweglichen ersten Scheibe 52 in Richtung feststehender ersten Scheibe 54 beinhaltet. In einer Ausführungsform ist das Stellglied 55 eine hydraulisch-gesteuerte Vorrichtung, z. B. ein Ventil, das sich fluidmäßig mit dem Hydraulikkreislauf 71 verbindet, und das Ansteuersignal 53 ist ein Hydraulikdrucksignal.
Die zweite Riemenscheibe 38 ist senkrecht zur zweiten Achse 46 abgeteilt, um dazwischen eine zweite ringförmige Nut 62 zu definieren. Die ringförmige zweite Nut 62 ist senkrecht zur zweiten Achse 46 angeordnet. Die zweite Riemenscheibe 38 beinhaltet eine bewegliche Scheibe 64 und eine feststehende Scheibe 66. Die bewegliche Scheibe 64 bewegt sich in Richtung einer Achse oder übersetzt sich entlang der zweiten Achse 46, die relativ zur feststehenden Scheibe 66 steht. Die bewegliche zweite Scheibe 64 kann beispielsweise mit dem Abtriebsglied 61 über eine Kerbverzahnungsverbindung verbunden werden, wodurch eine Axialbewegung der beweglichen zweiten Scheibe 64 entlang der zweiten Achse 46 ermöglicht wird. Die feststehende zweite Scheibe 66 ist gegenüber der beweglichen zweiten Scheibe 64 angeordnet. Die feststehende zweite Scheibe 66 ist achsenförmig mit dem Abtriebsglied 61 entlang der zweiten Achse 46 verbunden. Als solches bewegt sich die feststehende zweite Scheibe 66 nicht in Richtung der zweiten Achse 46. Die bewegliche zweite Scheibe 64 und die feststehende zweiten Scheibe 66 beinhaltet jede eine zweite Nutoberfläche 68. Die zweiten Nutoberflächen 68 der beweglichen zweiten Scheibe 64 und der feststehenden zweiten Scheibe 66 sind gegenüberliegend angeordnet, um dazwischen die ringförmige zweite Nut 62 zu definieren. Die gegenüberliegenden zweiten Nutoberflächen 68 bilden bevorzugt eine umgekehrt kegelstumpfförmige Form, sodass eine Bewegung der beweglichen zweiten Scheibe 64 in Richtung der feststehenden zweiten Scheibe 66 einen Durchmesser der äußeren Riemenscheibe der ringförmigen zweiten Nut 62 erweitert. Ein Stellglied 65 ist so angeordnet, um mit der zweiten Riemenscheibe 38 eine achsenförmige Position der beweglichen zweiten Scheibe 64 als Reaktion auf ein angetriebenes Signal 63 zu steuern, die die Zwangsbetätigung der beweglichen zweiten Scheibe 64 in Richtung der feststehenden zweiten Scheibe 66 beinhaltet. In einer Ausführungsform ist das Stellglied 65 eine hydraulisch-gesteuerte Vorrichtung, z. B. ein Ventil, das sich fluidmäßig mit dem Hydraulikkreislauf 71 verbindet, und das Ansteuersignal 63 ist ein Hydraulikdrucksignal. Ein Verhältnis zwischen dem Durchmesser der äußeren Riemenscheibe der ersten Riemenscheibe 36 und dem Durchmesser der äußeren Riemenscheibe der zweiten Riemenscheibe 38 definiert ein Getriebedrehmomentverhältnis. Andere Elemente, wie beispielsweise eine Kupplung von Baugruppen in der Form von auswählbaren Freiläufen und dergleichen, können zwischen dem Variator 30 und anderen Antriebsstrang- und Antriebssystem-Komponenten und -Systemen ausgestellt werden.
Steuerroutinen für Ausführungsformen des Antriebsstrangsystems 100, einschließlich Motor 110 und CVT 140, können, wenn sie in einem Fahrzeug eingesetzt werden, zur Bereitstellung von Zugkraft implementiert werden. Ein Zweck einer Steuerroutine kann die Verfolgung angewiesener Betriebszustände mit Null oder minimalen stationären Verfolgungsfehlern und mit schneller, reibungsloser Reaktion auf Abtriebsdrehmomentanforderungen sein. Dies beinhaltet Nachweis und Steuerung des Systembetriebs, einschließlich der Drehmomentsteuerung des Motors, Systemfähigkeiten wie Hydraulikleitungsdrücke im Getriebe, System- und Komponententemperaturen, Messfähigkeiten von Sensoren sowie anderen Faktoren.
3 und 4 stellen ein Blockschaltbild einer Geschwindigkeitsverhältnis-Steuerroutine (Routine) 300 schematisch dar, die vorteilhaft zur Steuerung eines CVT-Geschwindigkeitsverhältnisses in einer Ausführungsform des CVT 140 mit Bezug auf die 1 und 2 eingesetzt werden kann.
Das CVT-Geschwindigkeitsverhältnis kann gesteuert werden, indem der auf die Primärriemenscheibe 36 ausgeübte Kraft gesteuert wird, z. B. ein Befehl eines Primärriemenscheibendrucks, und durch die Steuerung der auf die Sekundärriemenscheibe 38 ausgeübte Kraft, die, basierend auf einer minimalen Riemenscheiben-Klemmkraft, einer Schaltkraft und einem Ide-Modell, wie hierin beschrieben, berechnet oder anderweitig bestimmt wird. Geschwindigkeitsverhältnis-Parameter der Routine 300 beinhalten eine angewiesenes Geschwindigkeitsverhältnis 301, ein gewünschtes Geschwindigkeitsverhältnis 302 und eine tatsächliches Geschwindigkeitsverhältnis 303. Das tatsächliche Geschwindigkeitsverhältnis 303 gibt einen vorliegenden, gemessenen Wert für das Geschwindigkeitsverhältnis an und wird anhand eines Verhältnisses der gemessenen An- und Abtriebsgeschwindigkeit bestimmt, z. B die CVT-Antriebsgeschwindigkeit 33, gemessen vom Antriebsgeschwindigkeitssensor 32, und der CVT-Abtriebsgeschwindigkeit 35, gemessen vom Abtriebsgeschwindigkeitssensor 34. Das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis 302 ist ein bevorzugtes Geschwindigkeitsverhältnis für den Betrieb des CVT 140 im Antriebsstrangsystem 100, das auf die Bedienerdrehmomentanfragen reagiert und Faktoren ausgleicht oder anderweitig nachweist, die die Fahrbarkeit, den Kraftstoffverbrauch, Emissionen und andere Betriebszustände, die überwacht oder geschätzt werden können und sich auf einen Ausgabeleistungsbefehl, eine Fahrzeuggeschwindigkeit und einen Motordrehmoment beziehen, betreffen. Das angewiesene Geschwindigkeitsverhältnis 301 ist ein Geschwindigkeitsverhältnis, das von der Steuerung zur Implementierung während der Ausführung einer nächsten Wiederholung der Routine 300 angewiesen wird, oder es ist ein erreichbares Zielverhältnis. Wie hierin beschrieben, Steuerung 12 das CVT 140 zur Erzielung des gewünschten Geschwindigkeitsverhältnisses, indem Druck von einer oder beiden primären Riemenscheiben 36 und der sekundären Riemenscheibe 38 des CVT 140 kontrolliert wird. Die Druckkontrolle von einer oder beiden primären Riemenscheiben 36 und der sekundären Riemenscheibe 38 des CVT 140 kann durch Steuern der Antriebssignale und angetriebenen Signale 53, 63 erreicht werden, um die erforderlichen Drücke auf die ersten und zweiten Stellglieder 55, 65 für das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis anzuwenden, worin sich die erforderlichen Drücke vorzugsweise in Form eines primären und eines sekundären Druckbefehls befinden.
Ein erster Teil der Routine 300 beinhaltet die Verwendung der Vorwärtssteuerung und Rückkopplungssteuerung zur Bestimmung einer Gesamtgeschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate 325, basierend auf dem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis 301 des gewünschten Geschwindigkeitsverhältnisses 302 und dem tatsächlichen Geschwindigkeitsverhältnis 303. Die Rückkopplungssteuerung setzt eine Steuerung 310 ein, die die Rückkopplungsverhältnisrate 311 basierend auf dem Unterschied zwischen dem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis 301 und dem tatsächlichen Geschwindigkeitsverhältnis 303 bestimmt. Die Steuerung 310 kann jede geeignete Steuervorrichtung, einschließlich mittels nicht beschränkender Beispiele, eine proportional-integral-derivative (PID) Steuerung, eine optimale robuste Steuerung oder eine modellprädikative Steuerungs(MPC-)vorrichtung beinhalten. Die Vorwärtssteuerung verwendet eine vorwärtskoppelnde Steuerung 320, die eine vorwärtskoppelnde Geschwindigkeitsverhältnisrate 321 basierend auf dem Unterschied zwischen dem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis 301 und dem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis 302 bestimmt. Die Gesamtgeschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate 325 kann durch Kombinieren der Rückkopplungsverhältnisrate 311 und der Rate des Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnisses 321 durch beispielsweise die Berechnung einer arithmetischen Summe davon bestimmt werden. Die Rate des Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnisses 321 und das angewiesene Geschwindigkeitsverhältnis 301 werden in einer Trajektorie-Steuerung 340 ausgewertet, die eine darauf basierende angewiesene Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie 341 bestimmt.
Wie am besten anhand 4 dargestellt, bestimmt die Vorwärtssteuerung 320 die Rate des Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnisses 321 basierend auf einem gewünschten Verhältnisfehler 305 und zugehöriger Faktoren 312. Der gewünschte Verhältnisfehler 305 ist eine Differenz zwischen dem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis 301 und dem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis 302. Die Vorwärtssteuerung 320 berücksichtigt Fahrzeugbetriebsbedingungen und Bedienereingaben an das Gaspedal 15, das Bremspedal 16 und den Getriebegangwahlhebel 17, einschließlich der Aufwärts-/Abwärts-Tippen-Funktion. Die zugehörigen Faktoren 312 beinhalten, mittels nicht beschränkender Beispiele, Getriebetemperatur, Antriebsgeschwindigkeit und Antriebsmoment, mit einer Begrenzung der verfügbaren Kraft, die auf der Fähigkeit der Hydraulikpumpe und des Hydrauliksystems basiert, Leitungsdruck und einem vorhandenen Kraft der Sekundärriemenscheibe 38. Ein erster Steuerungsmerker 313 kann eingesetzt werden, um anzuzeigen, ob oder ob nicht die Rate des Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnisses 321 eingesetzt wird.
Wenn eine Änderung des gewünschten Geschwindigkeitsverhältnisses 302 eine Rampenänderung ist, bestimmt die Vorwärtssteuerung 320 die Rate des Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnisses 321 wie folgt: Rate = (DsrdRatio – CmndRatio)·FeedFwdGain [1] worin:

DsrdRatio: das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis 302 ist,
CmndRatio: das angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis 301 ist und
FeedFwdGain: ein kalibrierbarer Verstärkungsfaktor ist.

Wenn eine Änderung des gewünschten Geschwindigkeitsverhältnisses 302 ein Stufensprung ist, bestimmt die Vorwärtssteuerung 320 die Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate 321 wie folgt: Rate = –(Nr·AccelProf)/Ni² [2] worin:

Ni: die CVT-Antriebsgeschwindigkeit 33 ist,
No: die CVT-Abtriebsgeschwindigkeit 35 ist, und
AccelProf: ein angewiesenes Beschleunigungsprofil für das Antriebsglied 51 des CVT 140 ist. In bestimmten Ausführungsformen ist die erste Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate 321 ein kalibrierter Wert, der basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit, Antriebsdrehmoment, dem Geschwindigkeitsverhältnis und einem Drehmomentkapazitätsverhältnis bestimmt werden kann.

Betriebszustände, in denen das gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis 302 ist ein Stufensprung ist, beinhalten eine Reaktion auf eine Aufwärts-Tippen-Eingabe des Bedieners an den Getriebegangwahlhebel 17, oder wenn ein Bediener das Gaspedal 15 löst, um das Fahrzeug zu verlangsamen.
Wenn die Betätigung des Bremspedals 16 durch den Bediener eine dringende Anfrage anzeigt, das Fahrzeug zu verlangsamen und die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs zu stoppen, bestimmt die Vorwärtssteuerung 320 die Rate des Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnisses 321 wie folgt: Rate = PumpLimitedRdot [3] worin:

PumpLimitedRdot: eine maximal erreichbare Zeitänderungsrate im Geschwindigkeitsverhältnis ist, das nur durch die fluidische Druckfähigkeit der Hydraulikpumpe 70 beschränkt wird.

Der erste Steuerungsmerker 313 zeigt an, ob die Rate des Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnisses 321 basierend auf überwachte Betriebsbedingungen eingesetzt werden soll. Die Vorwärtssteuerung 320 kann sich entscheiden, die Rate des Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnisses 321 basierend auf des gewünschten Verhältnisfehlers 305 und den Hardwareeinschränkungen 312 des Variators 140 nicht zu bestimmen. Dies kann Bedingungen in Bezug auf die Unsicherheit bei der Geschwindigkeitsmessung beinhalten, wie z. B bei Betriebsbedingungen niedriger Geschwindigkeit, wenn die Geschwindigkeit einer der ersten und zweiten Riemenscheibe 36, 38 kleiner ist als eine Geschwindigkeit, bei der sie unter Verwendung der Drehzahlsensoren 32, 34 genau gemessen werden kann. Dies kann auch Bedingungen beinhalten, wenn die Geschwindigkeit einer der ersten und zweiten Riemenscheiben 36, 38 von dem Zustand niedriger Geschwindigkeit auf einen Zustand nicht niedriger Geschwindigkeit übergeht. Wenn der erste Steuerungsmerker 313 gesetzt wird, d. h., gleich einer logischen 1, wird die Rate des Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnisses 321 gleich Null gesetzt. Wenn der erste Steuerungsmerker 313 zurückgesetzt wird, d. h., gleich einer logischen 0, wird die Rate des Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnisses 321 gesetzt, wie hierin beschrieben. Somit, wenn der Betrieb bei niedrigen Riemenscheibengeschwindigkeiten oder bei einem Übergang der Riemenscheibengeschwindigkeiten von einem Zustand niedriger Geschwindigkeit auf einen Zustand nicht niedriger Geschwindigkeit stattfindet, kann die Rate des Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnisses 321 mittels Befehl auf null gesetzt werden.
Die Trajektorie-Steuerung 340 bestimmt die angewiesene Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie 341 basierend auf der Rate des Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnisses 321 und einem angewiesenen Verhältnisfehler 304, der basierend auf dem Unterschied zwischen dem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis 301 und dem tatsächlichen Geschwindigkeitsverhältnis 303 ermittelt wird, und auch unter Berücksichtigung der Hardwareeinschränkungen 312 des Variators 140, z. B., hydraulischer Leitungsdruck, und unter Berücksichtigung von Belangen der Fahrbarkeit. Eingaben an die Trajektorie-Steuerung 340 beinhalten die Getriebetemperatur 345, die Antriebsgeschwindigkeit 344, das Antriebsdrehmoment 343 und das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis 302 sowie einen zweiten Steuerungsmerker 347, der einen Befehl zur Verwendung der gewünschten Übersetzung 302 als angewiesenes Geschwindigkeitsverhältnis 301 anzeigt. Wenn die Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate mittels Befehl auf null gesetzt wird, bleibt die angewiesene Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie 341 auf dem zuvor angewiesenen Wert basierend auf dem tatsächlichen Geschwindigkeitsverhältnis 303, das beim letzten berechneten Wert bestimmt wurde, bevor die Riemenscheibengeschwindigkeit niedrig wurde. Dieser Zustand bleibt aktiv, bis das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis 302 innerhalb einer Schwellendifferenz aus dem gemessenen Geschwindigkeitsverhältnis 303 oder einem Zeitgeber abläuft.
Die angewiesene Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie 341 wird durch die Integration der Rate des Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnisses 321 mit einem variablen Koeffizienten bestimmt, der basierend auf dem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis 301 und einem Geschwindigkeitsverhältnisfehlers gleich dem Unterschied zwischen dem tatsächlichen Geschwindigkeitsverhältnis 303 und dem befohlenen Geschwindigkeitsverhältnis 301 bestimmt wird.
Die angewiesene Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie 341 kann durch die Hardware auf minimales und maximales Geschwindigkeitsverhältnis begrenzt werden. Die Integration kann auch zurückgesetzt werden, wenn der zweite Steuerungsmerker 347, der einen Befehl zur Verwendung des gewünschten Geschwindigkeitsverhältnisses 302 als angewiesenes Geschwindigkeitsverhältnis 301 anzeigt, WAHR ist. Der zweite Steuerungsmerker 347, der den Befehl zur Verwendung der gewünschten Übersetzung 302 als angewiesenes Geschwindigkeitsverhältnis 301 anzeigt, kann als WAHR gesetzt werden, wenn beim Hochschalten das tatsächliche Geschwindigkeitsverhältnis 303 größer ist, als das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis 302, und das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis 302 größer ist, als das angewiesene Geschwindigkeitsverhältnis 301. Der zweite Steuerungsmerker 347, der den Befehl zur Verwendung des gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis 302 als angewiesenes Geschwindigkeitsverhältnis 301 anzeigt, kann auch auf WAHR gesetzt werden, wenn während dem Herunterschalten das tatsächliche Geschwindigkeitsverhältnis 303 kleiner ist, als das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis 302, und das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis 302 kleiner ist, als das angewiesene Geschwindigkeitsverhältnis 301. Unter solchen Bedingungen wird das angewiesene Geschwindigkeitsverhältnis 301 auf das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis 302 zurückgesetzt.
Die angewiesene Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie 341 kann als Funktion des gewünschten Geschwindigkeitsverhältnisses, des aktuell angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnisses und des aktuell gemessenen Geschwindigkeitsverhältnis gestaltet sein. Dies beinhaltet die Berechnung der angewiesenen Verhältnis-Trajektorie, die Leitungsdruck und Fahrverhalten berücksichtigt. Die angewiesene Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie, nimmt, wie hierin bestimmt, die Eingabe oder Ausführung spezieller Übersetzungsänderungen, wie die Reaktion auf schrittweises Hoch- oder Runterschalten, auf. Die angewiesene Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie berücksichtigt die geometrischen Hardwaregrenzen für das minimale und maximale Verhältnis bei der Berechnung der Trajektorie. Die angewiesene Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie kann geändert werden, wenn eine Wahrscheinlichkeit von Messunsicherheit besteht.
Die angewiesene Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie 341 ist eine Eingabe an das Ide Modell 350, das einen Übersetzungsänderungskoeffizienten 351 basierend auf der angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis Trajektorie 341 für eine Ausführungsform des CVT 140 bestimmt, und einen Kräfteverhältnisfaktor (KpKs) 352 für die Beziehung von Primär- und Sekundärriemenscheibenkraft bestimmt. Das Ide-Modell 350 beinhaltet prozessorausführbaren Code und eine zugeordnete Kalibrierung, die physikalische, der Bedienung einer Ausführungsform des CVT 140 zugehörige Beziehungen simuliert. Ide-Modelle und deren Entwicklung und Implementierung sind bekannt und werden deshalb hierin nicht detailliert beschrieben. Die physikalischen Beziehungen können auf folgende ausführbare Beziehung für ein Variatorverhältnisderivat ṙ verringert werden, worin das Variatorverhältnisderivat ṙ der angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie 341 entspricht, d. h. eine Zeitänderungsrate im angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis 301 wird angezeigt. Das Variatorverhältnisderivat ṙ kann wie folgt dargestellt werden und kombiniert eine Rückkopplungsverhältnisrate und Vorwärtsverhältnisrate: ṙ = k(VSR, ω_p)·F_shift [4]
Die Schaltkraft Fshift kann wie folgt bestimmt werden: F_shift = F_prim – KpKs(VSR, TCR)F_sec [5]
Die Glieder der Gleichungen 4 und 5 beinhalten wie folgt:

F_prim: ist eine der ersten oder Primärriemenscheibe 36 zugeordnete Kraft, die zugehörige Druck- und Fliehkräfte berücksichtigt;
F_sec: ist eine der zweiten oder Sekundärriemenscheibe 38 zugeordneten Kraft, die zugehörige Druck-, Flieh- und Federkräfte berücksichtigt;
ω_p: ist die CVT-Antriebsgeschwindigkeit;
k: ist ein Übersetzungsänderungskoeffizient 351;
KpKs: ist der Kraftverhältnisfaktor 352;
TCR: ist das Drehmomentkapazitätsverhältnis 342 für die Ausführungsform des CVT 140; und
VSR: ist das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis 302.

Unter stationären Betriebsbedingungen: KpKs = F_Prim/F_sec und F_shift = 0 [6]
Die Beziehung für das Variatorverhältnisderivat ṙ beschrieben mit Bezug auf Gl. 4 und 5 kann für eine Ausführungsform des CVT 140 entwickelt werden, die empirischen Daten einsetzt, die möglicherweise für einen Geschwindigkeitsbereich, eine Last und Geschwindigkeitsverhältnisbedingungen zur Bestimmung von Status verschiedener Faktoren und Koeffizienten gesammelt und analysiert wurden. Der Kräfteverhältnisfaktor KpKs 352 stellt ein Verhältnis Fprim und Fsec dar, das Hydraulikdruck-, Zentrifugaldruckkräfte und Federkraft nachweist und empirisch hergeleitet werden kann, indem das angewiesene Geschwindigkeitsverhältnis 301 und ein Drehmomentkapazitätsverhältnis 342 eingesetzt wird. Der Kräfteverhältnisfaktor KpKs 352 ist von einem Eingangsriemenscheibendrehmoment 343, der CVT Antriebsgeschwindigkeit 33, der CVT-Abtriebsgeschwindigkeit 35, der Getriebeöltemperatur 345 und der Getriebeflüssigkeitsqualität und anderen Faktoren abhängig. Der Übersetzungsänderungskoeffizient k 351 ist ein kalibriertes Glied, das durch Verwendung empirischer, dem Betrieb einer Ausführungsform des CVT 140 zugehöriger Daten bestimmt wird. Der Übersetzungsänderungskoeffizient k 351 und die Gesamtgeschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate 325 werden durch die Schaltkraftberechnungsroutine 330 zur Bestimmung einer angewiesenen Schaltkraft Fshift-cmd 335 eingesetzt. Die angewiesene Schaltkraft Fshift-cmd 335 ist eine Größe zusätzlicher auf die erste Riemenscheibe 36 oder die zweite Riemenscheibe 38 ausgeübte Kraft zur Änderung des Geschwindigkeitsverhältnisses in Reaktion auf einen Schaltbefehl.
Eine Riemenscheibendruck-Bestimmungsroutine 360 setzt die angewiesene Schaltkraft Fshift-cmd 335 und den Kraftverhältnisfaktor KpKs 352 zur Bestimmung der Primär- und Sekundärriemenscheiben-Druckbefehle zur Steuerung des CVT 140 unter Berücksichtigung einer minimalen Riemenscheibenklemmkraft 356, einer Zentrifugalkraft 355, einer Federkraft 354 und eines Drehmomentkraftkoeffizienten 353 ein. Die minimale Riemenscheibenklemmkraft 356, die Zentrifugalkraft 355, die Federkraft 354 und der Drehmomentkraftkoeffizienten 353 sind anwendungsspezifische Parameter, die basierend auf empirischen Beziehungen bestimmt werden können. Als solches basieren die Primär- und Sekundärriemenscheiben-Druckbefehle zur Steuerung des CVT 140 auf den gewünschten Kräfte (einschließlich Klemm- und Rückkopplungskorrekturkräfte) und der hydraulischen Eigenschaften des Getriebes bei bestimmten Betriebsbedingungen.
Die Riemenscheibendruck-Bestimmungsroutine 360 bestimmt den Primärriemenscheiben-Druckbefehl, z. B. das Ansteuersignal 53 für den Variator 30, beschrieben mit Bezug auf 2, und bestimmt auch den Sekundärriemenscheiben-Druckbefehl, z. B. das angetriebene Signal 63 für den Variator 30, beschrieben mit Bezug auf 2, zur Steuerung der Stellglieder des CVT 140 zur Einstellung des Geschwindigkeitsverhältnisses des CVT 140.
Das Flussdiagramm und Blockschaltbilder in den Flussdiagrammen veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In dieser Hinsicht kann jeder Block in den Flussdiagrammen oder Blockdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Abschnitt eines Codes darstellen, der zum Implementieren der spezifizierten logischen Funktion(en) einen oder mehrere ausführbare Befehle umfasst. Es wird auch darauf hingewiesen, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder Flussdiagrammdarstellungen und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder Flussdiagrammdarstellungen durch Spezialzweck-Hardware-basierte Systeme, die die spezifizierten Funktionen oder Vorgänge durchführen, oder Kombinationen von Spezialzweck-Hardware und Computerbefehlen implementiert werden können. Diese Computerprogrammanweisungen können auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung steuern kann, um in einer bestimmten Art und Weise zu funktionieren, so dass die in dem computerlesbaren Medium gespeicherten Befehle einen Herstellungsartikel erzeugen, einschließlich Anweisungsmitteln zum Implementieren der Funktion oder des Vorgangs, die im Flussdiagramm dargestellt sind.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die vorliegenden Lehren, doch wird der Umfang der vorliegenden Lehren einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während ein paar der besten Arten und Weisen und weitere Ausführungsformen der vorliegenden Lehren ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden Lehren in den angehängten Ansprüchen.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes (CVT), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: das Bestimmen einer ersten Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate anhand eines gewünschten Geschwindigkeitsverhältnisses und eines angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnisses; das Bestimmen einer angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie basierend auf der ersten Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate, eines tatsächlichen Geschwindigkeitsverhältnisses und einem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis; das Bestimmen eines Übersetzungsänderungskoeffizienten und eines Kraftverhältnisfaktors basierend auf der angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie; das Bestimmen einer Schaltkraft basierend auf dem Übersetzungsänderungskoeffizienten und einer Gesamtgeschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate; und das Steuern, über eine Steuerung, einer Primärriemenscheibenkraft und einer Sekundärriemenscheibenkraft für das CVT basierend auf der Schaltkraft und dem Kraftverhältnisfaktor.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin die Steuerung des Primärriemenscheibendrucks und des Sekundärriemenscheibendrucks für das CVT basierend auf der Schaltkraft, dem Kraftverhältnisfaktor, einer minimalen Riemenscheibenklemmkraft, einer Zentrifugalkraft und einer Federkraft für das CVT umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Bestimmung der ersten Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate basierend auf dem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis und dem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis das Bestimmen der ersten Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate basierend auf dem Unterschied zwischen dem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis und dem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis multipliziert mit einem Vorwärtsverstärkungsfaktor umfasst, wenn eine Änderung des gewünschten Geschwindigkeitsverhältnisses Änderung der Rampenrate ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Bestimmung der ersten Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate basierend auf dem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis und dem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis das Bestimmen der ersten Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate umfasst, in Übereinstimmung mit: Rate = –(Nr·AccelProf)/Ni² worin: Rate die erste Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate ist, Ni eine CVT-Antriebsgeschwindigkeit ist, No eine CVT-Abtriebsgeschwindigkeit ist, und AccelProf ein angewiesenes Beschleunigungsprofil eines Antriebsglieds des CVT ist, wenn eine Änderung des gewünschten Geschwindigkeitsverhältnisses ein Stufensprung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Bestimmen der ersten Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate basierend auf dem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis und dem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis das Bestimmen der ersten Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate als eine maximal erreichbare Zeitänderungsrate im Geschwindigkeitsverhältnis umfasst, die lediglich durch eine fluidische Druckfähigkeit einer Hydraulikpumpe, die dem CTV druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid bereitstellt, begrenzt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Bestimmung der angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie die Integration der ersten Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate umfasst, die einen variablen Koeffizienten basierend auf dem Unterschied zwischen dem tatsächlichen Geschwindigkeitsverhältnis und dem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis einsetzt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Gesamtgeschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate basierend auf dem tatsächlichen Geschwindigkeitsverhältnis, dem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis und dem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis bestimmt wird und Folgendes umfasst: Bestimmung eines Verhältnisses basierend auf dem Unterschied zwischen dem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis und den tatsächlichen Übersetzungsverhältnisses; Bestimmen einer Übersetzungsänderungsrate basierend auf dem Unterschied zwischen dem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis und der gewünschten Übersetzungsänderung; und Kombinieren der Rückkopplungsverhältnisrate und Übersetzungsänderungsrate.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Bestimmen des Übersetzungsänderungskoeffizienten basierend auf der angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie die Analyse empirischer Daten zur Entwicklung einer Beziehung für ein Variatorverhältnisderivat ṙ gemäß folgenden Gleichungen umfasst: ṙ = k(VSR, ω_p)·F_shift und F_shift = F_prim – KpKs(VSR, TCR)F_sec worin: k der Übersetzungsänderungskoeffizient ist, VSR das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis ist, F_prim eine Kraft ist, die einer Primärriemenscheibe eines Variators des VSR zugeordnet ist, F_sec eine Kraft ist, die einer Sekundärriemenscheibe des Variators des VSR zugeordnet ist, F_shift die Schaltkraft ist, ω_p die CVT-Antriebsgeschwindigkeit ist, KpKs der Kraftverhältnis-Faktor ist, und TCR ist ein Drehmomentkapazitätsverhältnis für das CVT ist; und worin das Variatorverhältnisderivat ṙ der angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Bestimmung eines Kraftverhältnisfaktors basierend auf der angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie die Analyse empirischer Daten zur Entwicklung einer Beziehung für ein Variatorverhältnisderivat ṙ gemäß folgender Gleichung umfasst: ṙ = k(VSR, ω_p)·[F_prim – kpks(VSR, TCR)F_sec] worin: VSR das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis ist, F_prim eine Kraft ist, die einer Primärriemenscheibe eines Variators des VSR zugeordnet ist, F_sec eine Kraft ist, die einer Sekundärriemenscheibe des Variators des VSR zugeordnet ist, ω_p die CVT-Antriebsgeschwindigkeit ist, k der Übersetzungsänderungskoeffizient ist, der basierend auf einem Verhältnis von F_prim und F_sec, bestimmt wird, kpks der Kraftverhältnisfaktor ist, und TCR ein Drehmomentkapazitätsverhältnis für das CVT ist.
Stufenloses Getriebe (CVT), umfassend: einen Variator mit einer ersten Riemenscheibe und einer zweiten Riemenscheibe, die ersten und zweiten Riemenscheiben drehbar durch eine flexible, kontinuierlich drehbare Vorrichtung verbunden, worin sich die erste Riemenscheibe drehbar mit einem Antriebsglied und die zweite Riemenscheibe drehbar mit einem Abtriebsglied verbindet; die erste Riemenscheibe mit einer beweglichen Scheibe, die entlang einer ersten Achse relativ zu einer feststehenden Scheibe als Reaktion auf das Drängen eines ersten Stellglieds überträgt; die zweite Riemenscheibe mit einer beweglichen Scheibe, die entlang einer zweiten Achse relativ zu einer feststehenden Scheibe als Reaktion auf ein zweites Stellglied überträgt; eine Steuerung, die in Kommunikation mit einem ersten Sensor konfiguriert wurde, um eine der ersten Riemenscheibe zugeordnete erste Geschwindigkeit zu überwachen, und in Kommunikation mit einem einen zweiten Sensor konfiguriert wurde, um eine der zweiten Riemenscheibe zugeordnete zweite Geschwindigkeit zu überwachen, und die operativ mit den ersten und zweiten Stellgliedern verbunden ist; die einen Befehlssatz enthaltene Steuerung, der Befehlssatz wird ausgeführt zum: Bestimmen einer ersten Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate basierend auf ein gewünschtes Geschwindigkeitsverhältnis und ein angewiesenes Geschwindigkeitsverhältnis, Bestimmen einer angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie basierend auf der ersten Geschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate, einem tatsächlichen Geschwindigkeitsverhältnis und einem angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis, Bestimmen eines Übersetzungsänderungskoeffizient und eines Kraftverhältnisfaktors basierend auf der angewiesenen Geschwindigkeitsverhältnis-Trajektorie, Bestimmen einer Schaltkraft basierend auf dem Übersetzungsänderungskoeffizienten und einer Gesamtgeschwindigkeitsverhältnis-Änderungsrate, und Steuern eines Primärriemenscheibendrucks und eines Sekundärriemenscheibendrucks für das CVT basierend auf der Schaltkraft, einer minimalen Riemenscheibenklemmkraft und dem Kraftverhältnisfaktor.