DE112009005214T5

DE112009005214T5 - Schaltsteuersystem für ein Getriebe eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE112009005214T5
Application number: DE112009005214T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Ogawa; Akira Murakami
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2009-04-23
Publication date: 2013-01-24
Anticipated expiration: 2029-04-24
Also published as: DE112009005214A5; WO2010122646A1; CN102112783B; JP5131382B2; JPWO2010122646A1; DE112009005214B3; US8414441B2; US20120035015A1; CN102112783A

Abstract

Um ein Steuerungsmittel zum Ausführen einer Schaltoperation eines Stufengetriebemechanismus kontinuierlich durch Steuern eines stufenlosen Getriebes vorzusehen; weist das erfindungsgemäße Getriebe auf: Ein stufenloses Getriebe, das dafür konfiguriert ist, Drehzahlen einer ersten und einer zweiten Abtriebsscheibe simultan anzuheben und abzusenken, und ein Stufengetriebemechanismus, der dafür konfiguriert ist, das Übersetzungsverhältnis schrittweise zu ändern, sind in Reihe miteinander verbunden. Die Abtriebsscheiben sind jeweils mit Zwischenwellen verbunden. Das Steuerungssystem ist dafür angepasst, eine Drehzahl eines Schaltmechanismus und eine Drehzahl eines Gliedes, das mit dem Schaltmechanismus in Eingriff gebracht werden sollte, durch Schwenken eines Rollgliedes zu synchronisieren, wenn ein Drehzahlwechsel in dem Stufengetriebemechanismus ausgeführt wird, wobei eine Drehzahl der einen der Zwischenwellen angehoben wird, während die Drehzahl der anderen Zwischenwelle abgesenkt wird (bei den Schritten S3, S4 und S5).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses eines Getriebes für ein Fahrzeug, und speziell ein System zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses eines Getriebes durch Kombinieren eines stufenlosen Getriebes und eines Stufengetriebes.
Stand der Technik
Ein Getriebe, in welchem ein Stufengetriebe mit Zahnradpaaren und einem Schaltmechanismus, der selektiv den Getriebepaaren ermöglicht oder nicht ermöglicht, ein Drehmoment zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle zu übertragen, in Serie mit einem Mechanismus zu schalten, der geeignet ist, das Übersetzungsverhältnis derselben kontinuierlich zu variieren, ist im Stand der Technik bekannt. Zum Beispiel werden Getriebe dieser Art in der japanischen Patentschrift veröffentlicht unter Nr. 2007-177925 und in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2003-113934 offenbart. Im Besonderen werden bei dem Getriebe nach der Lehre der vorstehenden Dokumente Zahnradpaare zum Einstellen des Ganges an zwei Zwischenwellen und einer Abtriebswelle angeordnet, und ein Differenzialmechanismus mit einem Motor darin ist zwischen den Zwischenwellen angeordnet. Wenn eine Drehzahlwechseloperation bzw. Schaltoperation in dem Getriebe ausgeführt wird, die im Wesentlichen durch Umschalten des Zahnradpaares zum Übertragen des Drehmomentes erfolgt, muss das Übersetzungsverhältnis schrittweise verändert werden. Demnach sind nach den Lehren der oben genannten Dokumente die Drehzahlen der Glieder, die miteinander durch den Schaltmechanismus miteinander zu verbinden sind, meistens miteinander zu synchronisieren, wenn die Schaltoperation ausgeführt wird, durch Variieren der Drehzahl des Zahnradpaares, welches das Drehmoment nach der Drehzahländerung bzw. dem Schalten überträgt, mittels des Motors. Als Konsequenz kann das Übersetzungsverhältnis weich variiert werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Getriebe dieser Art ist in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2004-150627 offenbart. Nach dem Hybridgetriebe, welches durch die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2004-150627 gelehrt wird, ist ein Getriebemechanismus durch eine Mehrzahl von Planetengetriebemechanismen gebildet und der Getriebemechanismus ist so konfiguriert, dass eine Mehrzahl von Getriebestufen durch Verbinden rotierender Elemente des Planetengetriebemechanismus durch Wechseln von Verbindungen der rotierenden Elemente und durch selektives Halten der rotierenden Elemente, eingestellt wird. Zusätzlich ist ein planetengetriebeartiger Energieteilungsmechanismus an der Antriebsseite des vorgenannten Getriebemechanismus vorgesehen, der dafür ausgebildet ist, zugeführte Energie von einem Triebwerk zu einem Motor und zu dem Getriebemechanismus zuzuführen. Demnach ist das Hybridgetriebe, welches in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2004-150672 gelehrt ist, fähig, eine Antriebsdrehzahl des Stufengetriebes beliebig durch Steuern der Drehzahl des Motors zu variieren. Aus diesem Grund ist das Hybridgetriebe, welches in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2004-150627 gelehrt ist, dazu geeignet, eine sogenannte synchrone Steuerung durch den Motor aus Anlass des Ausführens eines Schaltens durch das Stufengetriebe auszuführen.
Zusätzlich ist ein Beispiel eines Mechanismus, der zum kontinuierlichen Variieren des Übersetzungsverhältnisses geeignet ist, in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 6-275655 offenbart. Der in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 6-257655 gelehrte Mechanismus umfasst eine Kugel, die mit einer äußeren Oberfläche eines V-Kloben in Kontakt ist, und erste und zweite Rotationsglieder, deren seitenverkehrt konischen Oberflächen mit der Kugel in Kontakt gebracht sind, um die Kugeln zu halten. Nach der Lehre der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 6-257655 wird das Übersetzungsverhältnis durch axiales Bewegen des V-Klobens variiert, der als Antriebsglied funktioniert, wobei eines der Rotationsglieder in Leerlauf ist, und das andere Rotationsglied als ein Abtriebsglied arbeitet, wobei Kontaktpunkte zwischen diesen Gliedern und der Kugel gewechselt werden.
Demnach wird bei dem Getriebe, welche durch das japanische Patent veröffentlicht unter Nr. 2007-177925 , das japanische Patent veröffentlicht unter Nr. 2003-113934 und das japanische Patent veröffentlicht unter Nr. 2004-150627 gelehrt wird, die Schaltoperation des Stufengetriebes schrittweise durchgeführt. Dennoch ist das Getriebe, welche durch die vorstehend genannten Dokumente gelehrt wird, geeignet, das Übersetzungsverhältnis zwischen den Getriebestufen des Stufengetriebes durch Steuern des Motors einzustellen, während die Drehzahlen bei der Schaltoperation synchronisiert werden. Deshalb sind diese Getriebe dazu geeignet, die Schaltoperation weich auszuführen, das bedeutet, dafür geeignet die Schaltoperation im Wesentlichen kontinuierlich durchzuführen. Dennoch werden bei den Getrieben, die durch die vorstehend genannten Dokumente gelehrt werden, die Drehzahlen zum Synchronisieren durch den Motor gesteuert. Das bedeutet, dass der Motor im Gegensatz zum Antriebsaggregat erforderlich ist. Deshalb muss die Getriebe insgesamt vergrößert werden und die Energieeffizienz kann dadurch herabgesetzt sein.
Indessen ist der Mechanismus, der in dem japanischen Patent veröffentlicht unter Nr. 6-257655 gelehrt ist, dafür geeignet, das Verhältnis zwischen der Drehzahl des Antriebsgliedes und der Drehzahl des Abtriebsgliedes stufenlos zu variieren. Dennoch sind der V-Kloben und die Rotationsglieder in axialer Richtung zu diesem Zweck zu bewegen und eine spezielle Regelung ist erforderlich, um dann diese Schaltoperation auszuführen. Deshalb sind Bauteile, die für den Mechanismus geeignet sind, der in dem japanischen Patent veröffentlicht unter Nr. 6-257655 gelehrt ist, zu beschränken. Darüber hinaus hat eines der Rotationsglieder im Leerlauf zu sein, so dass der in dem japanischen Patent veröffentlicht unter Nr. 6-257655 gelehrte Mechanismus nicht als Getriebe mit drei Rotationselementen konfiguriert werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde in Kenntnis der technischen Probleme, die in soweit beschrieben wurden, erdacht und ihr liegt das Problem zugrunde, eine kompakte Vorrichtung zu schaffen, die dafür geeignet ist, eine Schaltoperation von Stufengetrieben kontinuierlich durch Synchronisation der Drehzahlen auszuführen, um die durchgeführte Schaltoperation weicher zu gestalten.
Zur Lösung des vorgenannten Problems wird nach der vorliegenden Erfindung ein Drehzahlwechsel-Steuersystem bzw. ein Schaltsteuersystem für Getriebe von Fahrzeuge vorgeschlagen, mit einem stufenlosen Getriebe, welches dafür konfiguriert ist, das Übersetzungsverhältnis stufenlos zu verändern, und einem Stufengetriebe, welches dafür konfiguriert ist, das Übersetzungsverhältnis stufenweise zu ändern. Nach der vorliegenden Erfindung weist das stufenlose Getriebe auf: ein erstes Rotationsglied, welches um eine zentrale Achse rotiert; ein Rollglied mit einer glatten äußeren Oberfläche, welche in einer Weise in Kontakt mit einer äußeren Umfangsfläche des ersten Rotationsgliedes gebracht ist, Drehmoment zwischen ihnen zu übertragen, und in einer Weise, eine Rotationszentralachse bzw. Rotationsachse desselben zu schwenken; ein zweites Rotationsglied und ein drittes Rotationsglied, welche mit der äußeren Fläche des Rollgliedes in einer drehmomentübertragenden Weise in Kontakt gebracht sind an einer Seite über die Rotationsachse des Rollgliedes gesehen gegenüberliegend zu einer Seite, an welcher das erste Rotationsglied in Kontakt ist, und welche dafür angepasst sind, relativ mit dem ersten Rotationsglied zu rotieren. Derweil weist das Stufengetriebe auf: eine erste Zwischenwelle, welche mit dem zweiten Rotationsglied verbunden ist, eine zweite Zwischenwelle, welche mit dem dritten Rotationsglied verbunden ist; ein Abtriebsglied, welches wahlweise mit der ersten Zwischenwelle oder der zweiten Zwischenwelle in einer drehmomentübertragenden Weise verbunden ist; einen ersten Übertragungsmechanismus, welcher zwischen der ersten Zwischenwelle und dem Abtriebsglied angeordnet ist, und der dafür angepasst ist, ein Verhältnis zwischen der Drehzahl der ersten Zwischenwelle und dem Abtriebsglied auf ein vorbestimmtes Verhältnis einzustellen; einen ersten Schaltmechanismus, welcher dafür angepasst ist, dem ersten Übertragungsmechanismus selektiv zu erlauben oder nicht zu erlauben Drehmoment zu übertragen; einen zweiten Übertragungsmechanismus, welcher zwischen der zweiten Zwischenwelle und dem Abtrieb zugeordnet ist, und welcher dafür angepasst ist, ein Verhältnis zwischen der Drehzahl der zweiten Zwischenwelle und dem Abtriebsglied auf ein von dem Verhältnis durch den ersten Übertragenmechanismus abweichendes Verhältnis zu setzten; und einem zweiten Schaltmechanismus, welcher dafür angepasst ist, dem zweiten Übertragungsmechanismus selektiv zu erlauben oder nicht zu erlauben Drehmomente zu übertragen. Nach der vorliegenden Erfindung weist das Schaltsteuersystem weiterhin auf: ein Synchronisationssteuerungsmittel, welches dafür angepasst ist, eine Rotationsachse des Rollgliedes zu schwenken, wodurch die Drehzahl von einem der ersten oder des zweiten Schaltmechanismus mit der Drehzahl des damit zu verbindenden Gliedes synchronisiert wird, wenn eine Schaltoperation durch in Eingriff bringen des einen der Schaltmechanismen, der außer Eingriff ist, mit dem Glied, das damit in Eingriff zu bringen ist, ausgeführt wird; und ein Drehzahlwechselausführmittel bzw. Schaltmittel, welches dafür angepasst ist, den einen der Schaltmechanismen zu schalten, indem der einen der Schaltmechanismen mit dem damit in Eingriff zu bringendend Glied in Eingriff gebracht wird, wenn eine Differenz zwischen der Drehzahl des einen Schaltmechanismus und die Drehzahl des Gliedes, mit dem dieser in Eingriff zu bringen ist, kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Das Schaltsteuersystem nach der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin: ein Rückführglied, welches dafür angepasst ist, die Rotationsachse des Rollgliedes in eine Position, in welcher die Drehzahl des zweiten Rotationsgliedes und die Drehzahl des dritten Rotationsgliedes aneinander angeglichen sind, zurückzuführen, nachdem der eine der Schaltmechanismen mit dem Glied, mit dem er in Eingriff zu bringen ist, in Eingriff gebracht ist.
Das Schaltsteuersystem nach der vorliegenden Erfindung weist weiterhin auf: ein Drehzahlwechselsteuerglied, welches dafür angepasst ist, einen Steuerungswert zum Setzten eines Übersetzungsverhältnisses in dem Getriebe einzustellen; ein neutrales Steuerungsglied, welches dafür angepasst ist, die Rotationsachse des Rollgliedes in eine Position, in welcher die Drehzahl des zweiten Rotationsgliedes und die Drehzahl des dritten Rotationsgliedes aneinander angeglichen sind, zu setzen, für den Fall, dass das Übersetzungsverhältnis, welche durch das Drehzahlwechselsteuerglied angeordnet wird, durch den ersten Übertragungsmechanismus oder den zweiten Übertragungsmechanismus eingestellt werden kann.
Das Schaltsteuersystem nach der vorliegenden Erfindung weist weiterhin auf: eine Schwenkwinkelkontrolleinheit, welche dafür vorgesehen ist, den Schwenkwinkel der Rotationsachse des Rollgliedes anzuheben, bis die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird, und den Schwenkwinkel der Rotationsachse des Rollgliedes wieder herabzusetzen, nachdem die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird.
Zusätzlich zum Vorstehenden weist das Schaltsteuersystem nach der vorliegenden Erfindung weiterhin auf: ein Gleichlaufgeschwindigkeitssteuermittel, welches dafür angepasst ist, die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses, die durch das Schwenken der Rotationsachse des Rollgliedes erhalten wird, in einer Weise zu ändern, die Differenz in den Drehzahlen keiner als den vorbestimmten Wert zu reduzieren, abhängig von der Situation gleich nachdem begonnen wurde, die Rotationsachse zu schwenken, und gerade bevor die Drehzahl kleiner als der vorbestimmte Wert wird.
Das Gleichlaufgeschwindigkeitssteuermittel weist ein Mittel auf, welches dafür angepasst ist, die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses zu reduzieren, unmittelbar bevor die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird, um relativ kleiner als die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses gleich nach dem Starten des Schwenkens der Rotationsachse des Rollgliedes zu sein.
Um die Gleichlaufgeschwindigkeit wie oben beschrieben zu wechseln, kann das Schaltsteuersystem nach der vorliegenden Erfindung weiterhin mit einem Sensor für die Öltemperatur versehen sein, welcher dafür angepasst ist, eine Öltemperatur des Getriebes zu erfassen. In diesem Fall kann das oben genannte Gleichlaufgeschwindigkeitssteuermittel dafür angepasst sein, die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses zu reduzieren, gerade bevor der Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird, für den Fall, dass die durch den Öltemperatursensor erfasste Öltemperatur relativ klein ist, im Vergleich zu dem Fall, in welchem die Öltemperatur, welche durch den Öltemperatursensor erfasst wird, relativ hoch ist.
Alternativ kann zum Wechseln der Gleichlaufgeschwindigkeit wie oben beschrieben das Schaltsteuersystem nach der vorliegenden Erfindung weiterhin mit einem Lastsensor versehen sein, welcher dafür angepasst ist, das Ausgangsdrehmoment einer Antriebsmaschine zu erfassen, welcher mit dem Getriebe verbunden ist. In diesem Fall kann das vorstehend genannte Gleichlaufgeschwindigkeitssteuermittel dafür angepasst sein, die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses zur reduzieren, gerade bevor die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird, für den Fall, dass das Ausgangsdrehmoment, welches im Lastsensor erfasst wird, relativ gering ist, im Vergleich mit der des Falls dass das Ausgangsdrehmoment, welches im Lastsensor erfasst wird, relativ hoch ist.
Weiterhin kann das Schaltsteuersystem nach der vorliegenden Erfindung zum Ändern der Gleichlaufgeschwindigkeit wie oben beschrieben weiterhin mit einem Drehzahlsensor versehen sein, der dafür angepasst ist, die Ausgangsdrehzahl einer Antriebsmaschine, die mit dem Getriebe verbunden ist, zu erfassen. In diesem Fall kann das vorher genannte Gleichlaufgeschwindigkeitssteuermittel dafür angepasst sein, die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses zu reduzieren, gerade bevor die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird, in dem Fall, dass die von dem Drehzahlsensor erfasste Drehzahl relativ hoch ist, im Vergleich mit der in dem Fall, dass die durch den Drehzahlsensor erfasste Drehzahl relativ niedrig ist.
Weiterhin kann zum Wechseln der Gleichlaufgeschwindigkeit wie oben beschrieben das Schaltsteuersystem nach der vorliegenden Erfindung weiter mit einem Betriebsmodusschaltmittel versehen sein, welches dafür angepasst ist, den Betriebsmodus auszuwählen, bei dem ein Antriebsdrehmoment des Fahrzeuges relativ reduziert wird. In diesem Fall kann das Gleichlaufgeschwindigkeitssteuermittel dafür angepasst sein, die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses zu reduzieren, gerade bevor die Differenz in der Drehzahl kleiner als der vorbestimmte Wert wird, in dem Fall, dass der Betriebsmodus, bei dem das Antriebsdrehmoment relativ reduziert ist, ausgewählt wird, im Vergleich mit dem Fall, in welchem der Betriebsmodus, bei dem das Antriebsmoment relativ reduziert ist, nicht ausgewählt wird.
Zusätzlich kann das oben genannte Gleichlaufgeschwindigkeitssteuermittel dafür angepasst sein, die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses zu reduzieren, gerade bevor die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird, in dem Fall, dass das Übersetzungsverhältnis, das von dem Stufengetriebe relativ gesetzt ist, relativ hoch ist, im Vergleich zu dem Fall, in dem das Übersetzungsverhältnis des Stufengetriebes relativ klein ist.
Weiterhin kann zum Wechseln der Gleichlaufgeschwindigkeit wie oben beschrieben das Schaltsteuersystem nach der vorliegenden Erfindung weiterhin mit einem Sensor für das Übersetzungsverhältnis versehen sein, welcher dafür angepasst ist, die Änderungsrate einer Drehzahl der Antriebsmaschine, die mit dem Getriebe verbunden ist, zu erfassen. In diesem Fall kann das oben genannte Gleichlaufgeschwindigkeitssteuermittel dafür angepasst sein, die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses zu reduzieren, gerade bevor die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorliegende Wert wird, in dem Fall, dass ein erhöhendes Maß der Drehzahl der Antriebsmaschine, die durch den Sensor für die Drehzahländerung erfasst wird, relativ hoch ist, im Vergleich zu dem Fall, dass das erfasste ansteigende Maß der Drehzahl der Antriebsmaschine relativ gering ist.
Weiterhin kann das Gleichlaufgeschwindigkeitssteuermittel dafür angepasst sein, den Schwenkwinkel der Rotationsachse des Rollgliedes größer als den Schwenkwinkel, an dem die Drehzahlen synchronisiert werden, angehoben wird, und danach der Schwenkwinkel auf einen Winkel, an welchem die Differenz der Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird, zurückgestellt wird. In diesem Fall schaltet das Drehzahlwechselausführungsglied den einen der Schaltmechanismen, wobei der eine der Schaltmechanismen mit dem Glied, mit dem es in Eingriff gebracht werden soll, in Eingriff gebracht wird, wenn die Differenz der Drehzahlen durch Rückführen des Schwenkwinkels kleiner als der vorbestimmte Wert wird.
Bei dem Schaltsteuersystem nach der vorliegenden Erfindung werden Rotationsradien, das heißt die Distanz zwischen der Rotationsachse des Rollgliedes und jedem der Kontaktpunkte, an dem die Rotationsglieder jeweils in Kontakt mit dem Rollglied sind, durch schwenken der Rotationsachse des Rollgliedes variiert. Als Konsequenz wird das Übersetzungsverhältnis zwischen der Drehzahl des zweiten Rotationsgliedes, welches mit der ersten Zwischenwelle verbunden ist und des dritten Rotationsgliedes, welches mit der zweiten Zwischenwelle verbunden ist, variiert. Genauer wird eine der Drehzahlen des zweiten und des dritten Rotationsgliedes angehoben, und die Drehzahl des anderen Rotationsgliedes herabgesetzt. Das heißt, eine Schaltoperation zum Anheben und Herabsetzen der Drehzahlen des zweiten und des dritten Rotationsgliedes in Bezug auf die Drehzahl des ersten Rotationsgliedes werden simultan erreicht. Derweil wird in dem Stufengetriebe ein Übersetzungsverhältnis gemäß dem Übersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus eingestellt, durch in Eingriff bringen von einem der Schaltmechanismen mit einem der Getriebemechanismen, wobei Drehmoment zum dem Abtriebsglied durch ein in Eingriff befindlichen Mechanismus übertragen wird. Dementsprechend wird eine Gesamtübersetzung des Getriebes gemäß dem Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes und dem Übersetzungsverhältnis des Stufengetriebes eingestellt.
In dem Fall, dass das Drehmoment auf das Abtriebsglied von einem der Zwischenwellen übertragen wird, wird das Drehmoment nicht zwischen der anderen Zwischenwelle und dem Abtriebsglied übertragen. Jedoch ist der Getriebemechanismus, der zwischen der anderen Zwischenwelle und dem Abtriebsglied angeordnet ist, mit der anderen Zwischenwelle oder dem Abtriebsglied verbunden und wird dementsprechend in dieser Situation rotiert. Genauer wird die Schaltoperation des Stufengetriebes durch Schalten des Schaltmechanismus ausgeführt, wobei der Getriebemechanismus zum Übertragen des Drehmomentes geschaltet wird. Das bedeutet, dass in dem Fall des Ausführens der Schaltoperation des Stufengetriebes der Schaltmechanismus, der außer Eingriff ist, in Eingriff mit dem Getriebemechanismus gebracht wird, der kein Drehmoment überträgt, wobei dieser Getriebemechanismus mit der Zwischenwelle oder dem Abtriebsglied verbunden wird. Wie beschrieben kann eine Drehzahl anhebende Operation und eine Drehzahl senkende Operation gleichzeitig erreicht werden durch Schwenken des Rollgliedes des stufenlosen Getriebes. Deshalb ist in dieser Situation das Rollglied auf einen Winkel und in eine Richtung in Übereinstimmung mit der Schaltoperation des Stufengetriebes geschwenkt, wobei die Drehzahl des Schaltmechanismus und die Drehzahl des Gliedes, mit dem es schrittweise in Eingriff gebracht wird, synchronisiert wird. Nachdem diese Drehzahlen miteinander synchronisiert sind oder kleiner als ein vorbestimmter Wert werden, wird der Schaltmechanismus mit einem vorbestimmten Getriebemechanismus in Eingriff gebracht. Deshalb wird die Drehzahl nicht abrupt und signifikant verändert, sogar wenn der Schaltmechanismus in Eingriff gebracht wird, so dass ein Auftreten von Stößen vermieden werden kann und die Schaltoperation weich ausgeführt werden kann. In dieser Situation wird der Schaltmechanismus, der vorher in Eingriff war, außer Eingriff gebracht, und die Schaltoperation komplettiert. Aus diesem Grund kann sogar, wenn die Schaltoperation des Stufengetriebes schrittweise ausgeführt wird, die gesamte Schaltoperation des Getriebes stufenlos ausgeführt werden, während ein Schritt zwischen den Übersetzungsverhältnissen von vor und nach der Schaltoperation eliminiert wird. Wie beschrieben wird eine solche kontinuierliche Schaltoperation durch Schwenken des Rollgliedes zum Synchronisieren der Drehzahlen ausgeführt. Das bedeutet, dass die Schaltoperation ohne das Erfordernis einer speziellen Antriebseinheit ausgeführt werden kann, so dass keine Energie zum Ausführen der Schaltoperation verbraucht wird. Dem zufolge kann nach der vorliegenden Erfindung das Getriebe insgesamt verkleinert werden.
Wie beschrieben, weist das Steuersystem nach der vorliegenden Erfindung ein Rückführglied auf. Deshalb kann das Übersetzungsverhältnis des Stufengetriebes als das gesamte Übersetzungsverhältnis des Getriebes angenommen werden, und das stufenlose Getriebe kann in einer Standby-Kondition verbleiben, um für eine bevorstehende Schaltoperation vorbereitet zu sein.
Wie ebenfalls beschrieben, umfasst das Regelsystem nach der vorliegenden Erfindung ein neutrales Steuerungsglied. Deshalb kann das Rollglied weit in beide positive und negative Richtungen geschwenkt werden, um die Synchronisationsregelung im Falle des Ausführens der nachfolgenden Schaltoperation auszuführen. Aus diesem Grund kann der Schwenkwinkel des Rollgliedes leicht in der nachfolgenden Schaltoperation gesteuert werden.
Weiterhin weist das Steuersystem nach der vorliegenden Erfindung ein Schwenkwinkelsteuerglied auf. Deshalb wird der Schwenkwinkel des Rollgliedes auf einen neutralen Winkel zurückgeführt, an welchem das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes „1” wird, nachdem die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert und der Schaltmechanismus deshalb zum Eingreifen geschaltet wird. Aus diesem Grund können die Drehzahlen durch Schwenken des Rollgliedes in einer Weise synchronisiert werden, um ein Zwischenübersetzungsverhältnis zwischen der Getriebestufe des Stufengetriebemechanismus einzustellen. Aus diesem Grund kann der Schwenkwinkel des Rollgliedes leicht gesteuert werden und die Drehzahlen leicht synchronisiert werden.
Nach der vorliegenden Erfindung kann im Falle des Ausführens der Synchronisationsregelung durch das stufenlose Getriebe die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses relativ reduziert werden, gerade bevor die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird. Deshalb kann eine Differenz in der Drehzahl des Schaltmechanismus und der Drehzahl des Gliedes, mit dem der Schaltmechanismus in Eingriff gebracht werden soll, reduziert werden, wenn der Schaltmechanismus mit dem Glied, mit dem er in Eingriff gebracht werden soll, in Eingriff gebracht wird. Aus diesem Grund können Stöße, die aus dem in Eingriff bringen des Schaltmechanismus resultieren, verhindert oder reduziert werden.
Wie beschrieben wird die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses gerade vor der Synchronisation der Drehzahlen reduziert, in Überseinstimmung mit der Öltemperatur, dem Abtriebsdrehmoment der Antriebsmaschine, das bedeutet, dem Antriebsdrehmoment des Getriebes; der Drehzahl der Antriebsmaschine, das ist die Antriebsdrehzahl des Getriebes, und der Änderungsrate dieser Drehzahlen; dem ausgewählten Betriebsmodus; dem Übersetzungsverhältnis, welches durch das Stufengetriebe eingestellt ist, und so weiter. Deshalb kann die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses in Überseinstimmung mit den oben aufgeführten Faktoren optimiert werden, wenn die Drehzahlen synchronisiert werden. Aus diesem Grund können die Stöße effektiver verhindert oder reduziert werden.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Vorteilen ist es in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung auch möglich, das Rollglied auf einen Winkel größer als den Schwenkwinkel, bei dem die Drehzahlen synchronisiert sind, zu schwenken, und danach den Schwenkwinkel auf einen Winkel, bei dem die Drehzahlen synchronisiert sind, zurückzuführen. In diesem Fall kann die Drehzahl des Schaltmechanismus und die Drehzahl des Gliedes, mit dem der Schaltmechanismus in Eingriff gebracht werden soll, schneller synchronisiert oder aneinander angeglichen werden, ohne irgendeine spezielle Steuerung zum Reduzieren der Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses während der Synchronisationssteuerung auszuführen. Deshalb kann die Synchronisationssteuerung, welche während der Drehzahlwechselsteuerung auszuführen ist, oder die Synchronisationssteuerung selbst beschleunigt werden. Mit anderen Worten, eine Verzögerung in der Schaltoperation kann verhindert oder ausgeschlossen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel für eine Synchronisationsregelung zeigt, die bei dem Drehzahlwechselsteuerungssystem nach der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
2 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen dem Übersetzungssteuerungswert und dem Schwenkwinkelsteuerungswert während der Synchronisationssteuerung zeigt.
3 ist ein Zeitdiagramm, welches Änderungen des Übersetzungssteuerungswertes, des Schwenkwinkelsteuerungswertes, der Drehzahlen und Betriebsstufen der Kupplungsklauen während der Synchronisationsregelung unter einer hochschaltenden Operation von einer ersten Stufe zu einer zweiten Stufe zeigt.
4 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel für den Schwenkwinkelsteuerungswert basierend auf einem Basiswert für den Schwenkwinkelsteuerungswert zeigt.
5 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel für Regelungsblocks zum Ausführen der Steuerung nach 4 zeigt.
6 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel für eine Reduzierung eines Gradienten des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation zeigt.
7 ist ein Flussdiagramm, welches eine Regelung zum Ändern des Gradienten des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation erläutert.
8 ist ein Diagramm, welches Muster des Änderns des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation zeigt, in dem Fall des Änderns des Gradienten des Schwenkwinkelsteuerungswertes abhängig von der Öltemperatur.
9 ist ein Diagramm, welches Muster des Änderns des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation für den Fall des Änderns des Gradienten des Schwenkwinkelsteuerungswertes abhängig von der Antriebsaggregatslast zeigt.
10 ist ein Diagramm, welches Muster des Änderns des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation für den Fall des Änderns des Gradienten des Schwenkwinkelsteuerungswertes abhängig von der Antriebsaggregatsdrehzahl zeigt.
11 ist ein Diagramm, welches Muster des Änderns des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation für den Fall des Änderns des Gradienten für den Schwenkwinkelsteuerungswertes abhängig von dem Betriebsmodus zeigt.
12 ist ein Diagramm, welches Muster des Änderns des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation für den Fall des Änderns des Gradienten des Schwenkwinkelsteuerungswertes abhängig von dem Übersetzungsverhältnis des Stufengetriebes zeigt.
13 ist ein Diagramm, welches Muster des Änderns des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation für den Fall des Änderns des Gradienten des Schwenkwinkelsteuerungswertes abhängig von einem ansteigenden Maß der Drehzahl des Antriebsaggregates zeigt.
14 ist ein Zeitdiagramm, welches Änderungen des Schaltwertes, des Schwenkwinkelsteuerungswertes, der Drehzahl und der Betriebsphase der Kupplungsklaue während des Steuerns des Variierens des Schwenkwinkel auf einen Winkel, der größer ist als der Schwenkwinkel, bei dem die Drehzahlen synchronisiert sind, und anschließend der Schwenkwinkel auf einen Schwenkwinkel zurückgeführt wird, bei dem die Drehzahlen synchronisiert sind.
15 ist eine Schnittdarstellung mit teilweise Weglassungen, welche schematisch ein Beispiel für ein stufenloses Getriebe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist eine Schnittdarstellung, welche schematisch ein Beispiel für einen Schwenkwinkeleinstellmechanismus zum Einstellen des Schwenkens des Rollgliedes des stufenlosen Getriebes nach 15 zeigt.
17(a) und 17(b) sind Schnittdarstellungen, welche schematisch Arbeitsphasen des Schwenkwinkeleinstellmechanismus nach 16 zeigen.
18 ist eine erläuternde Zeichnung, welche einen Mechanismus des stufenlosen Getriebes nach 15 zeigt.
19 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen dem Schwenkwinkel des Rollgliedes des stufenlosen Getriebes, welcher in der Erfindung benutzt wird, sowie cos(α + β) und cos(α – β) zeigt.
20 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen dem Schwenkwinkel des Rollgliedes und den Drehzahlen der Scheibe in dem stufenlosen Getriebe nach 15 zeigt.
21 ist eine Ansicht, welche schematisch ein Beispiel für ein Getriebe, welches zwischen dem stufenlosen Getriebe, welches in der vorliegenden Erfindung genutzt wird, und einem Abtriebsglied zeigt.
22 ist ein Blockdiagramm, welches Signale zeigt, die in/von einer elektronischen Steuereinheit, welche in dem Drehzahländerungsteuersystem nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird, einzugeben und auszugeben sind.
Beste Methode zum Ausführen der Erfindung
Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit ihren spezifischen Beispielen erläutert. Das Getriebe nach der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in einem Fahrzeug ist strukturiert durch Verbinden eines stufenlosen Getriebes und eines Stufengetriebes in Reihe. Ein Beispiel für ein stufenloses Getriebe (zum Beispiel ein DUO-CVT) 1 ist in 15 gezeigt. In dem stufenlosen Getriebe 1 wird ein Drehmoment über drei rotierende Elemente (oder Rotationsglieder) übertragen. Genauer ist das stufenlose Getriebe 1 konfiguriert, um ein Übersetzungsverhältnis zwischen einem ersten Rotationsglied, welches als ein erstes Antriebsglied wirkt und einem zweiten Rotationsglied, welches als ein erstes Abtriebsglied wirkt, kontinuierlich und stufenlos zu variieren, und ein Übersetzungsverhältnis zwischen dem Antriebsglied und einem dritten Rotationsglied, welches als zweites Abtriebsglied wirkt, kontinuierlich und stufenlos zu variieren. In 15 bezeichnet die Bezugsziffer 2 eine Antriebswelle und eine Rolle 3 ist auf der Antriebswelle 2 gelagert, um integral mit der Antriebswelle 2 zu rotieren. Diese Antriebswelle 2 und die Rolle 3 entsprechen dem ersten Rotationsglied der vorliegenden Erfindung. Speziell ist die Rolle 3 ein zylindrisches Glied und ihre äußere Umfangsoberfläche dient als Drehmomentübertragungsfläche. Zusätzlich ist eine Mehrzahl von Rollgliedern 4 um die Drehmomentübertragungsfläche angeordnet, während sie in Kontakt mit dieser sind. Wie in 21 gezeigt, ist ein Hauptantrieb 50 mit der Antriebswelle 2 in einer drehmomentübertragenden Weise verbunden. Der Hauptantrieb 50 dient als Energiequelle für ein Fahrzeug, und zum Beispiel, wenigstens eine von einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor können als Hauptantrieb 50 eingesetzt werden. In dem nachfolgend beschriebenen Beispiel wird ein Verbrennungsmotor als Hauptantrieb 50 eingesetzt und der Hauptantrieb 50 wird aus Gründen der Vereinfachung weiterhin als Verbrennungsmotor 50 bezeichnet.
Wie weiter unten noch beschrieben werden wird, ist das Rollglied 4 dafür angepasst, eine Drehmomentübertragung zu vermitteln und das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 1 zu variieren. Zu diesem Zweck ist eine äußere Umfangsfläche des Rollgliedes 4 in einer weich gekrümmten Fläche gebildet. Deshalb ist es dem Rollglied 4 möglich, sanft durch die Rotation der Rolle 3 und der Antriebswelle 2 zu rotieren. Konkreter ist das Rollglied 4 ein sphärisches Glied, wie zum Beispiel eine Stahlkugel, oder ein elliptisches Glied, wie beispielsweise wie ein Rugby-Ball, dessen Querschnittsform oval ist. In dem nachfolgend beschriebenen Beispiel wird ein sphärisches Glied, wie zum Beispiel eine Stahlkugel als Rollglied 4 verwendet. Deshalb wird das Rollglied als Kugel 4 in der Beschreibung bezeichnet.
Eine Mehrzahl von Kugeln 4 ist um die äußere Umfangsfläche der Rolle 3 mit regelmäßigen Abständen angeordnet und in drehmomentübertragender Weise in Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche der Rolle 3. Wie in den 16 und 17 gezeigt, durchdringt eine Lagerachse 5 jede Kugel 4 und die Kugel 4 wird gehalten, um um die Lagerachse 5 als eine Rotationsachse X1 zu rotieren. Um die Kugel 4 in frei drehbarer Weise zu halten, während ein Umlaufen der Kugel 4 zu verhindern ist, ist eine Halterung (oder ein Träger) 53 integral mit dem Gehäuse des stufenlosen Getriebes 1 gebildet. Wie in 16 gezeigt, erstreckt sich die Halterung 53 in der Nähe der Kugel 4 und die Lagerachse 5 wird durch die Halterung 53 gehalten. Ein Kugelstator 23 ist an jedem Ende der Lagerachse 5 angebracht und der Kugelstator 23 erstreckt sich nahe der äußeren Fläche einer Druckrolle 22. Deshalb kann die Rotationsachse X1 der Lagerachse 5 innerhalb der in 16 gezeigten Ebene durch Bewegen des Kugelstators 23 entlang einer Nut, welche auf dem Träger 53 gebildet ist, geschwenkt werden. Der Träger 53 kann in einer Weise gebildet sein, um die Lagerachse 5 in einer rotierbaren Weise zu halten. Alternativ kann der Halter 53 auch ausgebildet sein, um die Lagerachse 5 in einer Weise zu halten, die es der Lagerachse 5 nicht erlaubt, zu rotieren, jedoch der Kugel 5 erlaubt, um die Lagerachse 5 zu rotieren. Wie beschrieben ist die Halterung 53 in dem Gehäuse des stufenlosen Getriebes gehalten und ihr ist es nicht möglich, zu rotieren.
Die Lagerachse 5 dient als Rotationsachse des Rollgliedes 4. Wie in 18 gezeigt, ist die Rotationsachse X1 der Lagerachse 5 in einer Ebene angeordnet, die eine Rotationsachse X2 der Antriebswelle 2 und der Rolle 3 umfasst, und der es möglich ist, in Bezug auf die Rotationsachse X2 zu schwenken. Genauer gesagt wird die Lagerachse 5, welche in 15 gezeigt ist (das heißt die Rotationsachse X1), gehalten, während es ihr möglich ist zu oszillieren. Ein Beispiel für einen Schwenkwinkeleinstellmechanismus 6 zum Kippen der Lagerachse 5, die die Kugel 4 durchdringt, ist in den 16 und 17 gezeigt.
In dem in den 16 und 17 gezeigten Beispiel ist ein hohler Bereich 7 in der Antriebswelle 2 gebildet und ein Schiebestift 9 mit einer Durchgangsbohrung 8 ist auf einem axialen Zwischenbereich der Antriebswelle 2 angeordnet. Ein Innendurchmesser der Durchgangsbohrung 8 ist identisch mit dem des hohlen Bereiches 7 und der hohle Bereich 7 und die Durchgangsbohrung 8 sind integriert, um einen Zylinder 10 zu bilden. In den Zylinder 10 ist ein Kolben 11 in einer Weise gelagert, um in axialer Richtung sich hin und her zu bewegen, während er eine flüssigkeitsdichte Beschaffenheit bewahrt. Um den Kolben 11 in axialer Richtung zu drücken, ist eine Rückholfeder 12 in dem Zylinder 10 auf einer Endseite derselben angeordnet.
Die andere Seite des Zylinders 10 ist mit einem der Endbereiche einer Ölbohrung 13 verbunden, welche in der Antriebswelle 2 in axialer Richtung gebildet ist. Der andere Endbereich der Ölbohrung 13 öffnet sich in Richtung auf einen Bereich einer äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 2, welcher in einem Gehäuse 14 gelagert ist. In dem Gehäuse 14 ist eine Ölbohrung 16 gebildet, welche mit einer einen hydraulischen Druck generierenden Einrichtung 15 verbunden werden kann, und die Ölbohrungen 13 und 16 kommunizieren miteinander in einem Bereich, wo die Antriebswelle 2 in das Gehäuse 14 eingepasst ist. Im vorliegenden Fall umfasst die einen hydraulischen Druck generierende Einrichtung 15 eine (nicht gezeigte) Regeleinrichtung, die dafür angepasst ist, ein Arbeitsöl, welches in die Ölbohrung 16 eingespeist wird und aus der Ölbohrung 16 entnommen wird, zu regeln. Das bedeutet, dass die den hydraulischen Druck generierende Einrichtung 15 dafür angepasst ist, einen Hydraulikdruck zu dem Zylinder 10 zuzuführen, um dabei den Kolben 11 in Richtung auf die linke Seite in den 16 und 17 zu bewegen, und den hydraulischen Druck aus dem Zylinder 10 abzulassen.
Ein Schlitz 17 ist gebildet, um den vorgenannten Schiebestift 9 innerhalb einer vorbestimmten Länge in axialer Richtung zu durchdringen. Genauer ist die Länge des Schlitzes 17 kürzer als der Kolben 11. Deshalb ist der Schlitz 17 nahe dem Kolben 11 gehalten, sogar dann, wenn der Kolben 11 in axialer Richtung bewegt wird. Der Kolben 11 ist mit einem Stift 18 ausgebildet, welcher durch die äußere Umfangsfläche des Schiebstiftes 9 durch den Schlitz 17 dringt. Weiterhin ist ein zylindrischer Rollenstator 19 auf einer äußeren Umfangsfläche des Schiebestiftes 9 gelagert. Dem Rollenstator 19 ist es möglich, in axialer Richtung sich zu bewegen und integral mit dem Schiebestift 9 zu rotieren. Ein führendes Ende des vorgenannten Stiftes 18, welches an dem Kolben 11 angebracht ist, ist in den Rollenstator 19 eingeführt. Dementsprechend ist der Kolben 11 in dem Rollenstator 19 durch den Stift 18 integriert.
Die vorgenannte Rolle 3 ist auf einer äußeren Umfangsfläche des Rollenstators 19 gelagert, um in axialer Richtung zusammen mit dem Kolben 11 hin und her bewegt zu werden. Genauer ist die Rolle 3 mit dem Rollenstator 19 durch einen Keil 20 in Rotationsrichtung integriert und mit dem Rollenstator 19 durch einen Schnappring 21 in axialer Richtung integriert. Um einen Kontakt zwischen der Rolle 3 und der Kugel 4 aufrecht zu erhalten, sogar wenn die Rolle 3 in axialer Richtung bewegt wird, hat die Rolle 3 eine vorbestimmte Länge in axialer Richtung. Zusätzlich ist die Druckrolle 22, deren äußere Oberfläche trapezförmig ist, an jeder axialen Stirnseite der Rolle 3 angebracht. Derweil ist der Kugelstator 23 an jedem Endbereich der Lagerachse 5, die die Kugel 4 durchdringt, angebracht. Der Kugelstator 23 erstreckt sich nahe der äußeren Fläche der Druckrollen 22 und einer Führungsrolle 24 ist an dem führenden Ende des Kugelstators 23 in einer Weise angebracht, um mit der äußeren Fläche der Druckrolle 22 in Kontakt gebracht zu werden. Die Lagerachse 5 und die Kugel 4, die durch die Lagerachse 5 gehalten ist, sind in einer Weise gehalten, um nicht in Richtung entlang der Rotationsachse X2 der Antriebswelle 2 bewegt zu werden, jedoch ist es der Lagerachse 5 möglich, geschwenkt zu werden. Genauer ist nach dem in den 16 und 17 gezeigten Schwenkwinkeleinstellmechanismus 6 die Führungsrolle 24 vertikal entlang der Oberfläche der Druckrolle 22 bewegt, wenn die Rolle 3, die an der Druckrolle 22 anliegt, in axiale Richtung bewegt wird. Als Ergebnis wird die die Kugel 4 durchdringende Lagerachse 5 gekippt.
Eine Arbeitsphase des Schwenkwinkeleinstellmechanismus 6 ist in 17(a) und 17(b) in größerem Detail gezeigt. Genauer, wenn Betriebsöl in den Zylinder 10 von der hydraulischen Druck generierenden Einrichtung 15 zugeführt wird, übersteigt der hydraulische Druck des Betriebsöls eine elastische Kraft der Rückholfeder 12. Als Ergebnis wird der Kolben 11 auf die linke Seite bewegt, während die Rückholfeder 12 wie in 17(a) gezeigt zusammengedrückt wird. Wie beschrieben, ist der Kolben 11 mit dem Rollenstator 19 durch den Stift 18 verbunden. Deshalb wird in dieser Situation die Rolle 3 nach links in 17(a) zusammen mit den Druckrollen 22, die an jeder Seite der Rolle 3 angebracht sind, bewegt. Als Ergebnis rollen die Führungsrollen 24, welche jeweils mit der schrägen Fläche der Druckrolle 22 in Kontakt sind, entlang der schrägen Fläche der Druckrolle 22 und die Lagerachse 5, welche mit der Führungsrolle 24 durch den Kugelstator 23 verbunden ist, wird dabei auf die rechte Seite in 17(a) geschwenkt.
Wird aber das Betriebsöl aus dem Zylinder 10 abgelassen, wird der Hydraulikdruck in dem Zylinder 10 so reduziert, dass er kleiner als die elastische Kraft der Rückholfeder 12 ist. Als Ergebnis wird der Kolben 11 durch die Rückholfeder 12 in Richtung auf die rechte Seite wie in 17(b) gedrückt. In dieser Situation, da der Kolben 11 mit dem Rollenstator 19 durch den Stift 18 verbunden ist, wird die Rolle 3 auf die rechte Seite in 17(b) zusammen mit den Druckrollen 22, welche an beiden Stirnseiten der Rolle 3 angebracht sind, bewegt. Als Konsequenz daraus rollen die Führungsrollen 24, welche in individuellem Kontakt mit der schrägen Fläche der Druckrolle 22 sind, entlang der schrägen Fläche der Druckrolle 22 und die Lagerachse 5, welche mit den Führungsrollen 24 durch den Kugelstator 23 verbunden ist, wird dadurch in Richtung auf die linke Seite in 17(b) geschwenkt. Das bedeutet, eine Stellung des Kolbens 11 und damit der Schwenkwinkel der Lagerachse 5, welche die Kugel 4 durchdringt, können durch Steuern der Menge des Betriebsöls in dem Zylinder 10 eingestellt werden. Zusätzlich kann der Schwenkwinkel der Lagerachse 5 durch einen Regelkreis geregelt werden. Zu diesem Zweck wird ein Zielwert der Übersetzung des stufenlosen Getriebes 1 berechnet und der Regelkreis wird auf Basis einer Abweichung zwischen dem berechneten Zielwert der Übersetzung und einem aktuellen Übersetzungsverhältnis ausgeführt.
Ein Grund des Schwenkens der die Kugel 4 durchdringenden Lagerachse 5 ist es, das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 1 zu variieren. Zu diesem Zweck ist ein Paar von Abtriebsgliedern vorgesehen, auf welches ein Drehmoment über die Kugel 4 übertragen wird, während es in Kontakt mit der äußeren Oberfläche der Kugel 4 gebracht ist. In dem in 15 und 18 gezeigten Ausführungsbeispiel sind eine erste Abtriebsscheibe 25 und eine zweite Abtriebsscheibe 26 vorgesehen, um als Ausgangsglieder zu dienen. Diese Scheiben 25 und 26 sind wie eine dünne Platte gebildete oder wannenartige Rotationsglieder, die konfiguriert sind, um um die Rotationsachse X2 der Antriebswelle 2 zu rotieren, und innere umlaufende offene Kanten der Scheiben 25, 26 sind jeweils in Kontakt mit der äußeren Fläche der Kugel 4 in Drehmoment übertragender Weise gebracht. Hier kann die Kugel 4 nicht nur direkt mit den Scheiben 25 und 26, wie auch mit der Rolle 3 in Kontakt gebracht werden, sondern kann auch indirekt mit diesen Gliedern durch einen Ölfilm eines Traktionsöls in Kontakt gebracht werden.
Die erste Abtriebsscheibe 25 als auch die zweite Abtriebsscheibe 26 in der gleichen Konfiguration oder symmetrischen Konfigurationen gebildet. Wie in 15 gezeigt, sind diese beiden Scheiben 25 und 26 in symmetrischen Positionen zur Kugel 4 angeordnet. Das bedeutet, dass die Scheiben 25 und 26 mit symmetrischen Stellen der äußeren Oberfläche der Kugel 4 in Kontakt sind. Der Mechanismus wird nun anhand der 18 näher beschrieben. Wie in 18 gezeigt, sind offene Enden der Scheiben 25 und 26 mit symmetrischen Bereichen der Kugel 4 zu einer Linie L welche sich durch den Mittelpunkt O der Kugel 4 und einem Kontaktpunkt P, an welchen die Kugel 4 in Kontakt mit der Rolle 3 gebracht ist, in Kontakt gebracht. Eine Umfangsgeschwindigkeit an dem Kontaktpunkt P1 ist proportional zu dem Abstand r1 zwischen dem Kontaktpunkt P1 und der Rotationsachse X1 der Kugel 4 und einer Umfangsgeschwindigkeit an einem Kontaktpunkt P2 ist proportional zu einem Abstand r2 zwischen dem Kontaktpunkt P2 und der Rotationsachse X1 der Kugel 4. Demnach ist in dem Fall, dass die Kugel 4 nicht geschwenkt ist, so dass die Lagerwelle 4 parallel zur Antriebswelle 2 gehalten ist, die Umfangsgeschwindigkeit an den P2, dass ist die Drehzahl der Scheiben 25 und 26, gleich. Jedoch in dem Fall, dass die Kugel 4 verschwenkt ist, also die Lagerwelle 5 in Bezug auf die Antriebswelle 2 verschwenkt wird, die Umlaufgeschwindigkeit von jeder der Scheiben 25 und 26 relativ erhöht, und die Umlaufgeschwindigkeit der anderen Scheibe 25 oder 26 entsprechend herabgesetzt. Zusätzliches ist es auch möglich, den kontinuierlich variablen Getriebemechanismus 1 zu konfigurieren, um in die Umlaufgeschwindigkeit der Scheiben 25 und 26 anzugleichen, während die Lagerachse 5 verschwenkt wird. In diesem Fall werden der Kontaktpunkt zwischen der Kugel 4 und der Scheibe 25 und der Kontaktpunkt zwischen der Kugel 4 und der Scheibe 26 angepasst, um geringfügig von der vorstehend genannten symmetrischen Position zu der Linie L abzuweichen.
Das Drehmoment wird durch Reibung zwischen der Kugel 4 und der Scheibe 25 und zwischen der Kugel 4 und der Scheibe 26 direkt oder indirekt durch ein Traktionsöl übertragen. Genauer kann ein Drehmoment zwischen der Kugel 4 und der Scheibe 25 (oder 26) entsprechend einem Anpressdruck zwischen ihnen übertragen werden. Dementsprechend werden die Scheiben 25 und 26 jeweils für sich verschoben, um in Kontakt mit der Kugel 4 mit einem vorbestimmten Druck zu kommen, um ein gewünschtes übertragenes Drehmoment zu erhalten. Obwohl in den beigefügten Zeichnungen nicht gezeigt, ist zu diesem Zweck ein elastischer Mechanismus, wie zum Beispiel eine Tellerfeder oder ein hydraulischer Mechanismus als Schiebemechanismus zum Schieben der Scheiben 25 und 26 in axiale Richtung vorgesehen.
Als nächstes wird eine Aktion des stufenlosen Getriebes 1 nachfolgend beschrieben. Zum Beispiel wird in dem Fall, dass eine Schaltposition auf die Auswahl (Fahrauswahl) geschaltet ist, ein Drehmoment auf die Antriebswelle 2 von dem Antriebsaggregat 50 übertragen, so dass die Rolle 3 zusammen mit der Antriebswelle 2 rotiert, das Drehmoment auf die Kugel 4 übertragen, welche mit der äußeren Fläche der Rolle 3 in Kontakt ist und die Kugel 4 wird dadurch rotiert. In dieser Situation wird die Kugel 4 um die Rotationsachse der Lagerwelle 5 in eine Richtung entgegengesetzt zur Rotationsrichtung der Rolle 3 rotiert. Wie beschrieben sind die erste Abtriebsscheibe 25 und die zweite Abtriebsscheibe in Kontakt mit der äußeren Fläche der Kugel 4 in einer Drehmoment übertragenden Weise gebracht. Deshalb wird das Drehmoment dann auf die Scheiben 25 und 26 übertragen. Als Ergebnis werden die Scheiben 25 und 26 in derselben Richtung wie die Rotationsrichtung der Kugel 4 rotiert, also in Gegenrichtung zur Rotationsrichtung der Antriebswelle 2. Deshalb wirkt die Kugel 4 als ein Laufrad oder eine Planetenrolle, um ein Drehmoment von der Antriebswelle 2 auf die Scheiben 25 und 26 durch die Kugel 4 zu übertragen. In dieser Situation sind eine Zahl von Rotationen (eine Umlaufgeschwindigkeit) der Kugel 4 in Bezug auf die der Rolle 3, und einer Zahl der Rotationen von jeder der Scheiben 25 und 26 im Bezug auf die der Rolle 3 durch den Rotationsradius des Kontaktpunktes zwischen der Kugel 4 und jeder der Elemente (das heißt, durch einen Abstand zwischen der Lagerwelle 5 als die Rotationsachse der Kugel 4 und jedes Elementes) bestimmt. Genauer wird der Rotationsradius der Kontaktpunkte zwischen der Kugel 4 und jeder der vorgenannten Elemente entsprechend dem Schwenkwinkel α der Kugel 4 (oder der Achse 5) wie nachstehend beschrieben variiert. Das bedeutet, eine Übersetzung, mit anderen Worten, eine Rate zwischen der Drehzahl der ersten Abtriebsscheibe 25 im Bezug auf die der Antriebswelle 2 und die Drehzahl der zweiten Abtriebsscheibe 26 in Bezug auf die der Antriebswelle 2 können durch verändern des Schwenkwinkels α der Kugel 4 variiert werden.
Das Prinzip einer solchen Drehzahländerung wird in größerem Detail in Bezugnahme auf 18 beschrieben. Für den Fall, dass die Scheiben 25 und 26 in symmetrischen Positionen mit der äußeren Fläche der Kugel 4 zu eine Linie L in Kontakt gebracht sind, ist ein Abstand zwischen den Kontaktpunkten P1 oder P2 und der Zentralachse der Lagerachse 5, die verschwenkt ist (ein Rotationsradius) kleiner als der Radius r der Kugel 4. In 18 steht k für ein Verhältnis zwischen: dem Abstand zwischen den Kontaktpunkten P1 oder P2 und der Zentralachse der nicht verschwenkten Lagerachse 5; und dem Radius r der Kugel 4. Das bedeutet, k steht für einen Koeffizienten der Kontaktpunkte. Dementsprechend kann ein Winkel β zwischen den Kontaktpunkten P1 oder P2 und der Linie L erhalten werden durch: β = cos^–1k
Hier kann der Abstand zwischen den Kontaktpunkten P1 oder P2 und der Zentralachse der nicht verschwenkten Lagerachse 5 erhalten werden durch (k·r). Weiterhin kann ein Radius rd des Kontaktpunktes P1 der Scheibe 25 oder des Kontaktpunktes P2 der Scheibe 26 (von der Zentralachse der Antriebswelle 2, das ist ein Rotationsradius) erhalten werden durch folgende Formel: rd = rs + r(1 + k) worin rs für einen Radius der Rolle 3 steht.
In dem Fall, dass die Kugel 4 auf einen Winkel α schwenkt (das bedeutet in dem Fall, dass der Schwenkwinkel der Lagerachse 5 im Bezug auf die Antriebswelle 2 α ist) kann ein Rotationsradius r1 des Kontaktpunktes P1 zwischen der ersten Abtriebsscheibe 25 und der Kugel 4, ein Rotationsradius r2 des Kontaktpunktes P2 zwischen der zweiten Abtriebsscheibe 25 und der Kugel 4 und ein Rotationsradius r3 des Kontaktpunktes P zwischen der Kugel 4 und der Rolle 3 ausgedrückt werden durch jeweils die folgende Gleichung: r1 = r·sin[π/2 – (α + β)] = r·cos(α + β); r2 = r·sin[π/2 + (α – β)] = r·cos(α – β); und r3 = r·cosα.
Hier ist eine Definition des Rotationsradius eine Distanz zwischen der Zentralachse der Lagerachse 5 (das ist die Rotationsachse der Kugel 4) und jedes Kontaktpunktes.
Dementsprechend kann in dem Fall, dass die Antriebswelle 2 (oder die Rolle 3) mit einer Geschwindigkeit nr rotiert wird, eine Drehzahl n1 der ersten Abtriebsscheibe 25 und eine Drehzahl n2 der zweiten Abtriebsscheibe 26 jeweils erhalten werden durch die folgenden Formeln: n1 = nr·rs/r3·r1/rd; und n2 = nr·rs/r3·r2/rd.
Weiterhin kann ein Verhältnis zwischen den Drehzahlen n1 und n2 ausgedrückt werden als: n2/n1 = cos(α – β)/cos(α + β).
In dem Fall, dass der Schwenkwinkel α der Kugel 4 unter den Bedingungen variiert werden würde bei denen der vorgenannte Winkel β bei einer konstanten Gradzahl gehalten wird (z. B. bei 30°), werden die Werte für cos(α – β) und cos(α + β) wie in 19 gezeigt variiert. Genauer, wenn der Schwenkwinkel α in eine positive oder eine negative Richtung variiert wird, wird einer der Werte für cos(α – β) und cos(α + β) angehoben und der andere Wert abgesenkt. Deshalb werden die Drehzahlen gleichzeitig und kontinuierlich angehoben oder abgesenkt.
Ein Wechsel in den Drehzahlen der Scheiben 25 und 26 resultierend von einer Änderung des Schwenkwinkels α sind in 20 gezeigt. In 20 steht D1 für eine Drehzahl der ersten Abtriebsscheibe 25 und D2 steht für eine Drehzahl der zweiten Abtriebsscheibe 26. Wie der 20 entnommen werden kann, wird in dem Fall, dass der Schwenkwinkel α in die positive Richtung erhöht wird (das ist in dem Fall, dass die Lagerwelle 5 in Richtung auf die rechte Seite in 18 geschwenkt wird), die Drehzahl D1 der ersten Abtriebsscheibe 25 herabgesetzt und die Drehzahl D2 der zweiten Abtriebsscheibe 26 angehoben mit steigendem Schwenkwinkel α. Im Gegensatz dazu wird für den Fall, dass der Schenkwinkel α in negative Richtung erhöht wird (das ist in dem Fall, das die Lagerwelle 5 auf die linke Seite der in 18 verschwenkt wird), die Drehzahl D1 der ersten Abtriebsscheibe 25 angehoben und die Drehzahl D2 der zweiten Abtriebsscheibe 26 abgesenkt wird mit steigendem Winkel α in negative Richtung.
Demnach kann mit dem stufenlosen Getriebe 1 das Drehmoment über die Drehglieder übertragen werden, das bedeutet, über die Antriebswelle 2 und die Abtriebsscheiben 25 und 26. Zusätzlich kann das Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle 2 und einer der Abtriebsscheiben 25 und 26, und das Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle 2 und der anderen Abtriebsscheibe 25 oder 26 simultan und kontinuierlich variiert werden. Das bedeutet, dass das Übersetzungsverhältnis zum Anheben der Geschwindigkeit und das Übersetzungsverhältnis zum Reduzieren der Geschwindigkeit gleichzeitig verändert werden kann. Deshalb kann das stufenlose Getriebe 1 als Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus zum Reduzieren der Drehzahl der Scheiben 25 und 26 eingesetzt werden, um die Geschwindigkeit geringer als die Drehzahl der Antriebswelle 2 zu reduzieren.
Als nächstes wird ein Beispiel für ein Stufengetriebe 30 anhand der 21 näher erläutert, welches zwischen dem stufenlosen 1 und einer Abtriebswelle 42 angeordnet ist. Die Abtriebswelle 42 ist an der Stufengetriebe(30)-Seite in Drehmomentübertragungsrichtung von dem kontinuierlich variablen Getriebemechanismus angeordnet und durch das Drehmoment, welches von dem Antriebsaggregat 50 übertragen wird, angetrieben. Das Beispiel des Stufengetriebes 30 gemäß 21 ist dafür konfiguriert, vier Vorwärtsgänge bereitzustellen. Die Antriebswelle 2 ist mit dem Verbrennungsmotor 50 durch einen Antriebsübertragungsmechanismus 31 verbunden. Speziell können eine Startkupplung, ein Drehmomentwandler oder dergleichen als Antriebsübertragungsmechanismus 31 eingesetzt werden und die Rolle des Antriebsübertragungsmechanismus 31 ist, den Verbrennungsmotor 50 am Laufen zu halten, sogar wenn das Fahrzeug mit dem Getriebe 30 gestoppt ist. In dem in 21 gezeigten Beispiel wird ein Vorlegeantriebsrad mit Zähnen an der äußeren Umfangsfläche eingesetzt, um als die vorstehend genannten ersten und zweiten Abtriebsscheiben 25 und 26 zu dienen. Die zweite Abtriebsscheibe 26 kämmt mit einem ersten Vorgelegeabtriebsrad 32 und die erste Abtriebsscheibe 25 kämmt mit einem zweiten Vorgelegeabtriebsrad 33. Das erste Vorgelegeabtriebsrad 32 ist auf einer ersten Zwischenwelle 34 angepasst und das zweite Vorgelegeabtriebsrad 33 ist auf einer zweiten Zwischenwelle 35 gelagert. Dementsprechend sind die Zwischenwellen 34 und 35 parallel zueinander und ebenfalls parallel zur Antriebswelle 2 angeordnet.
Zusätzlich sind ein erstes Antriebsrad 36 und ein drittes Antriebsrad 37 auf der ersten Zwischenwelle 34 in rotierbarer Weise gelagert, und eine erste Klauenkupplung 38 ist dazwischen angeordnet. Im vorliegenden Fall korrespondiert die erste Klauenkupplung 38 zu dem Schaltmechanismus nach der vorliegenden Erfindung. Genauer ist die erste Klauenkupplung 38 dafür angepasst, das erste Antriebsrad 36 und das dritte Antriebsrad 37 selektiv mit der ersten Zwischenwelle 34 zu verbinden. Zu diesem Zweck ist die Klauenkupplung 38 mit einer Klaue versehen, die mit der ersten Zwischenwelle 34 verkeilt ist und die Klaue ist dafür angepasst, mit den Antriebsrädern 36 und 37 wahlweise zu kämmen. Die Klaue kann in axiale Richtung auf der ersten Zwischenwelle 34 nicht nur durch den Mechanismus, der manuell zu betätigen ist, sondern auch durch einen Mechanismus, der elektrisch kontrolliert ist und hydraulisch oder elektromagnetisch ausgelöst wird. Zusätzlich können auch eine Synchronisation, eine Mehrscheibenkupplung oder ähnliches verwendet werden, für den ersten Schaltmechanismus anstelle der Klauenkupplung 38.
Derweil sind ein zweites Antriebsrad 39 und ein viertes Antriebsrad 40 auf die zweite Zwischenwelle 35 in rotierbarer Weise gepasst und eine zweite Klauenkupplung 41 ist dazwischen angeordnet. Im vorliegenden Fall korrespondiert die zweite Klauenkupplung 41 ebenfalls zu dem Schaltmechanismus nach der vorliegenden Erfindung. Genauer ist die zweite Klauenkupplung dafür angepasst, das zweite Antriebsrad 39 und das vierte Antriebsrad 40 selektiv mit der zweiten Zwischenwelle 35 zu verbinden. Zu diesem Zweck ist die Klauenkupplung 41 ebenfalls mit einer Klaue versehen, die mit der zweiten Zwischenwelle 35 verkeilt ist, und die Klaue ist dafür angepasst, mit dem Antriebsrad 39 oder 40 selektiv zu kämmen. Die Klaue der zweiten Klauenkupplung 41 kann ebenfalls in axiale Richtung der zweiten Zwischenwelle 35 nicht nur durch einen Mechanismus, der manuell betätigt wird, verschoben werden, sondern auch durch einen Mechanismus der elektrisch kontrolliert wird und hydraulisch oder elektromagnetisch betätigt wird. Zusätzlich kann eine Synchronisation, eine Mehrscheibenkupplung oder ähnliches eingesetzt werden als zweiter Schaltmechanismus anstelle der Klauenkupplung 41.
Die Abtriebswelle 42 ist parallel zur ersten Zwischenwelle 34 und der zweiten Zwischenwelle 35 in rotierbarer Weise angeordnet und das erste angetriebene Rad 43 und das zweite angetriebene Rad 44, ein drittes angetriebenes Rad 45 und ein viertes angetriebenes Rad 46 sind auf die Abtriebswelle 42 gepasst. Das erste angetriebene Rad 43 kämmt mit dem ersten Antriebsrad 36, das zweite angetriebene Rad 44 kämmt mit dem zweiten Antriebsrad 39, das dritte angetriebene Rad 45 kämmt mit dem dritten Antriebsrad 37 und das vierte angetriebene Rad 46 kämmt mit dem vierten angetriebenen Rad 40. Zusätzlich ist die Abtriebswelle 42 mit einem Differential 48 durch ein Zahnradpaar 37 als Bespiel verbunden. Ein Übersetzungsverhältnis (das ist das Verhältnis zwischen der Zähnezahl des Antriebsrades und der Zähnezahl des angetriebenen Rades) des ersten Zahnradpaares ist das größte Verhältnis in dem ersten bis vierten Zahnradpaar. Das Übersetzungsverhältnis in dem zweiten bis vierten Zahnradpaares ist sequentiell reduziert und, dementsprechend, das Übersetzungsverhältnis des vierten Zahnradpaares das kleinste Verhältnis. Diese Zahnradpaare zum Einstellen der Getriebestufe korrespondieren zu dem Getriebemechanismus nach der vorliegenden Erfindung.
Das Stufengetriebe 30, welches in 21 gezeigt ist, kann als Automatikgetriebe konfiguriert sein, das geeignet ist, die Klauenkupplungen 38 und 41 elektronisch zu schalten. In diesem Fall ist das Stufengetriebe 30 mit einer elektronischen Steuerungseinheit 52 versehen, die in 22 gezeigt ist, um die Klauenkupplungen 38 und 41 zu steuern. Zum Beispiel kann der Öffnungsgrad eines Gaspedals, eine Geschwindigkeit des Antriebsaggregats 50, eine Antriebsgeschwindigkeit des Getriebes (das heißt, eine Drehzahl der Antriebswelle 2), eine Drehzahl der ersten Antriebswelle (das heißt der ersten Zwischenwelle 34), eine Drehzahl der zweiten Antriebswelle (das heißt der zweiten Zwischenwelle 35), ein Schaltsignal (das heißt ein Signal eines Schalthebels) einer Position einer Startkupplung (das heißt ein Einrücken oder ein Ausrücken des Antriebsübertragungsmechanismus 31), eine Position einer Drehzahländerungskupplung (das heißt Positionen der Klauenkupplungen 38 und 41), ein Schwenkwinkel der Kugel 4, eine Drehzahl des Rades, eine Wassertemperatur des Antriebsaggregates, eines Bremslampensignals, eines Bremsdruckes, eines Schwenkwinkels der Fahrzeugkarosserie (in Längsrichtung), eines Betriebsmodusauswahlsignal (um den Fahrbetriebsmodus zwischen einem normalen Betriebsmodus und einem weichen Betriebsmodus zu schalten) und so weiter in die elektronische Kontrolleinheit 52 eingegeben werden.
Ein Übersetzungsverhältnis des in soweit beschriebenen Getriebes wird durch das Übersetzungsverhältnis, welche durch das stufenlose Getriebe 1 vorgegeben ist, und eine Übersetzungsverhältnis, welche durch das Stufengetriebe 30 vorgegeben ist, geregelt und das Getriebe ist dafür konfiguriert, vier Vorwärtsgänge bereitzustellen. Zum Beispiel kann der erste Gang durch Schalten der ersten Klauenkupplung 38 auf die linke Seite in 1 erreicht werden, während das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 1 auf einen vorbestimmten Wert (zum Beispiel „1”) besetzt wird. Als Konsequenz ist die erste Klauenkupplung 38 mit dem ersten Antriebsrad 36 in Eingriff und dem Drehmoment wird es dadurch möglich, von dem stufenlosen Getriebe 1 auf die Abtriebswelle 2 durch die erste Zwischenwelle 34 und das erste Zahnradpaar übertragen zu werden. Als Ergebnis ist der erste Gang gesetzt. Unter der Situation, bei der der erste Gang gerade gesetzt ist, kann der Gang in den zweiten Gang geschaltet werden durch Schalten der zweiten Klauenkupplung 41 auf die linke Seite gemäß 21, um sie mit dem zweiten Antriebsrad 39 zu erbringen, während die erste Klauenkupplung 38 in die neutrale Position geschaltet wird, um sie außer Eingriff mit dem ersten Antriebsrad 36 zu bringen. Als Konsequenz wird es dem Drehmoment ermöglicht, von dem stufenlosen Getriebe 1 auf die Abtriebswelle 42 durch die zweite Zwischenwelle 35 und das zweite Zahnradpaar zu übertragen, und als Ergebnis ist der zweite Gang gesetzt. In gleicher Weise kann in der Situation, wo der zweite Gang gerade gesetzt ist, der Gang in den dritten Gang geschaltet werden, in dem die erste Klauenkupplung 38 auf die rechte Seite in 21 geschaltet wird, um mit dem dritten Antriebsrad 37 in Eingriff gebracht zu werden, während die zweite Klauenkupplung 41 in die neutrale Position geschaltet wird, um außer Eingriff mit dem zweiten Zahnradpaar 39 gebracht zu werden. Als Konsequenz wird es dem Drehmoment ermöglicht, von dem stufenlosen Getriebe 1 auf die Abtriebswelle 42 durch die erste Zwischenwelle 34 und das dritte Zahnradpaar übertragen zu werden, und als Ergebnis ist der dritte Gang gesetzt. Weiterhin kann in der Situation, bei der der dritte Gang gerade gesetzt ist, der Gang in den vierten Gang geschaltet werden durch Schalten der zweiten Klauenkupplung 41 auf die rechte Seite in 21 um mit dem vierten Antriebsrad 40 in Eingriff gebracht zu werden, während die erste Klauenkupplung 38 in die neutrale Position geschaltet wird, um sie außer Eingriff mit dem dritten Antriebsrad 37 zu bringen. Als Konsequenz wird es dem Drehmoment ermöglicht, von dem stufenlosen Getriebe 1 auf die Abtriebswelle 42 durch die zweite Zwischenwelle 35 und das vierte Zahnradpaar übertragen zu werden, und als Ergebnis ist der vierte Gang gesetzt.
In dem Fall, dass so der gewünschte Gang durch in Eingriff bringen der Klauenkupplung 38 oder 41 mit einem vorbestimmten Antriebsrad gesetzt ist, rotiert die Klauenkupplung 38 oder 41 mit einer Geschwindigkeit, die von der Drehzahl von dem Antriebsrad, mit dem es in Eingriff zu bringen ist, abweicht. Deshalb ist das Übersetzungssteuerungssystem nach der vorliegenden Erfindung konfiguriert, eine Synchronisationssteuerung durchzuführen, um dabei die vorstehend beschriebene Diskrepanz in den Drehzahlen zu eliminieren. Diese Synchronisationsregelung wird in dem stufenlosen Getriebe 1 durch Schwenken der Kugel 4 entsprechend dem gesetzten Gang durchgeführt. Genauer ist, wenn die Kugel 4 geschwenkt ist, eine Drehzahl von einer der Zwischenwellen 34 und 35 angehoben und die Drehzahl der anderen Zwischenwelle 34 oder 35 herabgesetzt. Deshalb wird in dem Fall des Ausführens eines Hochschaltens die Kugel in einer Weise geschwenkt, um die Drehzahl der Zwischenwelle, die das Drehmoment unter dem vorliegenden Übersetzungsverhältnis überträgt, anzuheben und die Drehzahl der Zwischenwelle, welche das Drehmoment nach der Zielgeschwindigkeitsrate, welche einzustellen ist, überträgt, herabzusetzen.
Ein Beispiel für die oben beschriebene Steuerung ist in dem Flussdiagramm nach 1 gezeigt. Als erstes wird ein Übersetzungssteuerungswert bzw. Schaltwert eingegeben (bei Schritt S1). Der Schaltwert ist die Drehzahländerungsrate, welche auf der Basis einer Fahranforderung, wie zum Beispiel eines Öffnungsgrades eines Gaspedals oder einer Fahrbedingung eines Fahrzeuges, wie beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit, bestimmt wird. Wie beschrieben ist nach dem Beispiel gemäß 21 das Stufengetriebe konfiguriert, um vier Gänge zu setzen, wie beschrieben, und diese Getriebegänge werden als Schaltwert adoptiert. Anschließend wird ein Schwenkwinkel für die Kugel 4 auf der Basis des Schaltwertes berechnet (bei Schritt S2). Wie anhand 18 bis 20 beschrieben wird eine Richtung der Drehzahländerungsrate des stufenlosen Getriebes 1 in Abhängigkeit der Schwenkrichtung der Kugel 4 geändert und eine zu erreichende Drehzahländerungsrate wird abhängig vom Schwenkwinkel der Kugel 4 variiert. Deshalb werden die Schwenkrichtung und der Schwenkwinkel der Kugel 4 in Schritt S2 berechnet.
Ein Beispiel zum Erhalten der Schwenkrichtung und des Schwenkwinkels der Kugel 4 werden anhand der 2 beschrieben. Genauer wird ein Beispiel zum Ausführen eines Hochschaltens vom ersten Gang in den zweiten Gang in 2 gezeigt. Wie in 2 dargestellt ist das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 1 auf „1” im ersten Gang gesetzt, in dem das Drehmoment auf die Abtriebswelle 42 über das erste Zahnradpaar übertragen wird. Das bedeutet, dass die Lagerachse 5 in dieser Situation nicht geschwenkt ist, so dass die Kugel 4 bei einem neutralen Winkel gehalten ist. Deshalb rotieren die Scheiben 25 und 26 bei gleicher Geschwindigkeit. In dieser Situation rotieren die Zwischenwellen 34 und 35 ebenfalls bei gleicher Geschwindigkeit. Jedoch rotiert in dieser Situation das dritte Antriebsrad 39 bei einer Geschwindigkeit, die durch Multiplizieren der Drehzahl der Abtriebswelle 42 mit dem Übersetzungsverhältnis des zweiten Zahnradpaares erhalten wird. Das bedeutet, dass die zweite Klauenkupplung 42 auf der zweiten Zwischenwelle 35 bei einer Geschwindigkeit rotiert wird, die von der Drehzahl des zweiten Antriebsrades 39 mit dem sie in Eingriff zu bringen ist, abweicht. Noch genauer wird in dieser Situation die zweite Zwischenwelle 35 bei einer höheren Geschwindigkeit als die Drehzahl des zweiten Antriebsrades 39 rotiert. Um diese Drehzahlen zu synchronisieren, muss die Drehzahl des zweiten Antriebsrades 39 angehoben werden und die Drehzahl der zweiten Klauenkupplung 41 abgesenkt werden. Zu diesem Zweck wird die Kugel 4 in die Richtung zum Anheben der Drehzahl der zweiten Abtriebsscheibe 26, welche mit der ersten Zwischenwelle 34 verbunden ist, und zum Absenken der Drehzahl der ersten Abtriebsscheibe 25, welche mit der zweiten Zwischenwelle 35 verbunden ist, verschwenkt. Genauer wird in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Beispiel die Kugel 4 in einer Weise geschwenkt, in der die Lagerwelle 5 auf die rechte Seite geschwenkt wird. In diesem Fall wird die Kugel 4 auf einen Winkel vom Setzen das gesamten Übersetzungsverhältnis des Getriebes zwischen dem Übersetzungsverhältnis, welches durch das erste Zahnradpaar erreicht wird und dem Übersetzungsverhältnis, das durch das zweite Zahnradpaar erreicht wird (zum Beispiel ein Übersetzungsverhältnis von „1,5”), geschwenkt, unter der Bedingung, in der das Drehmoment über das erste Zahnradpaar übertragen wird. Der Schwenkwinkel, bei dem die Drehzahlen des Antriebsrades und der Klauenkupplung synchronisiert sind bei jeder Getriebestufe im Drehzahländerungsmuster kann vorher als ein Kennfeld vorbereitet werden. Als Schritt S2 wird der Schwenkwinkel der Kugel 4 so berechnet oder erhalten mit Bezug auf das Kennfeld.
Bei Schritt S3 wird ein Steuerungssignal zum Schwenken der Kugel 4, welches gerade kalkuliert wurde, ausgegeben. Danach wird entschieden, ob die Drehzahlen synchronisiert sind oder nicht (bei Schritt S4). Das bedeutet, dass bei Schritt S4 entschieden wird, ob oder ob nicht die Drehzahl des Getriebes nicht signifikant fluktuiert, sogar wenn eine Schaltoperation des Schaltmechanismus wie beispielsweise der Klauenkupplung ausgeführt wird. Diese Entscheidung der Synchronisation der Drehzahlen kann durch direktes Erfassen der Drehzahlen der Rotationsglieder, die durch den Schaltmechanismus verbunden oder gelöst werden, erfolgen. Alternativ kann eine Synchronisation der Drehzahlen auf der Basis der Drehzahl eines anderen Rotationsgliedes, welches durch den Schaltmechanismus verbunden oder gelost wird, entschieden werden. Zum Beispiel kann die Synchronisation der Drehzahlen entschieden werden durch Vergleichen: eines Wertes, der durch Multiplizieren der Drehzahl der Abtriebswelle 42 mit dem Übersetzungsverhältnis, das nach der Schaltoperation erhalten wird; mit einer Drehzahl der Zwischenwelle zum Übertragen des Drehmomentes von der Abtriebswelle 42 nach der Schaltoperation erhalten wird. Noch genauer kann die Synchronisation der Drehzahlen entschieden werden durch Entscheiden, ob oder ob nicht ein Wert, der durch multiplizieren der Drehzahl der Abtriebswelle 42 mit dem Übersetzungsverhältnis des zweiten Zahnradpaares erhalten wird, die Drehzahl der zweiten Zwischenwelle 35 wird. In dem Fall, dass die Drehzahlen der Klauenkupplung und des Antriebsrades noch nicht synchronisiert sind, so dass die Antwort in Schritt S4 NEIN ist, wird die Regelung nach Schritt S3 wiederholt. Ist es im Gegenteil der Fall, dass die Drehzahlen der Klauenkupplung und des Antriebsrades bereits synchronisiert sind, so dass die Antwort auf Schritt S3 JA ist, wird ein Steuersignal zum Einkuppeln der Klauenkupplung zum Einstellen des Übersetzungsverhältnisse, das nach der Schaltoperation erreicht werden soll, ausgegeben (bei Schritt S5). Zur gleichen Zeit wird ein Steuersignal zum Auskuppeln der Klauenkupplung, die eingekuppelt ist, ausgegeben. Danach wird ein Steuersignal zum Rückführen des Schwenkwinkels der Kugel 4 zu einem neutralen Winkel ausgegeben (bei Schritt S6).
3 ist ein Zeitdiagramm, dass die Änderungen des Drehzahlsteuerwertes, des Schwenkwinkelsteuerwertes, der Drehzahl und den Betriebszustand der Kupplungsklaue zeigt, für den Fall, dass die vorstehend genannte Synchronisationssteuerung während eines Hochschaltens von einem ersten Gang in einen zweiten Gang durchgeführt wird. Im ersten Gang ist die erste Klauenkupplung 38 mit dem ersten Antriebsrad 36 in Eingriff und die zweite Klauenkupplung 41 ist außer Eingriff (das heißt im AUS-Zustand). In dieser Situation rotieren, wie in 3 angedeutet, die Zwischenwellen 34 und 35 und das erste Antriebsrad 36 mit gleicher Drehzahl. Derweil wird das zweite Antriebsrad 39 mit einer Drehzahl rotiert, die durch multiplizieren der Drehzahl der Abtriebswelle 42 mit dem Übersetzungsverhältnis des zweiten Zahnradpaares erhalten wird, welche geringer ist als die Drehzahl der zweiten Zwischenwelle 35. Bei der Entscheidung zum Ausführen eines Hochschaltens in den zweiten Gang (zu einem Zeitpunkt t1), wird der Schaltsteuerwert auf einen Schaltsteuerwert zum Erreichen des zweiten Gangs geändert. In Verbindung mit dieser Änderung des Schaltsteuerwertes wird ein Steuerbefehl zum Schwenken der Kugel 4 ausgegebenen. Als Ergebnis wird die Kugel 4 in einer Weise geschwenkt, die es der zweiten Abtriebsscheibe 26 erlaubt, ein Hochschalten auszuführen, und die es der ersten Abtriebsscheibe 25 erlaubt, ein Runterschalten auszuführen. Dadurch werden die Drehzahlen der ersten Zwischenwelle 34, des Antriebsrades 36, welches mit der ersten Zwischenwelle 34 durch die Kupplungsklaue 38 verbunden ist, und der Abtriebswelle 42 graduell erhöht und das gesamte Übersetzungsverhältnis des Getriebes dadurch in Richtung auf den zweiten Gang variiert. In dieser Situation wird die Drehzahl des zweiten Antriebsrades 39, welches mit der Abtriebswelle 42 verbunden ist, ebenfalls graduell erhöht. Im Gegensatz dazu wird die Drehzahl der zweiten Zwischenwelle 35, welche mit der ersten Abtriebsscheibe 25 verbunden ist, graduell herabgesetzt.
Wenn das Übersetzungsverhältnis einen Zwischenwert zwischen den Übersetzungsverhältnissen des ersten und des zweiten Ganges einnimmt, welcher als „1,5. Gang” bezeichnet werden kann (an einem Zeitpunkt t2), ist die Drehzahl der zweiten Zwischenwelle 35, das heißt die Drehzahl der zweiten Kupplungsklaue 41, im wesentlichen synchronisiert mit der Drehzahl des zweiten Antriebsrades 39, mit dem sie in Eingriff zubringen ist. In dieser Situation wird die Differenz zwischen diesen Drehzahlen kleiner als ein vorbestimmter Wert. Das heißt, diese Drehzahlen sind miteinander synchronisiert. Deshalb wird die zweite Klauenkupplung 41 mit dem zweiten Antriebsrad 39 an dem Zeitpunkt t2 in Eingriff gebracht. Zur gleichen Zeit wird die erste Klauenkupplung 38 außer Eingriff mit dem ersten Antriebsrad 36 gebracht. Anschließend wird der Schwenkwinkel der Kugel 4 wieder auf einen neutralen Winkel zurückgeführt. Dementsprechend ist in dem stufenlosen Getriebe 1 ein Hochschalten auf der Seite der ersten Abtriebsscheibe 25 ausgeführt worden und ein Herunterschalten auf der Seite der zweiten Abtriebsscheibe 26 ausgeführt worden. Als Ergebnis ist die Drehzahl der ersten Zwischenwelle 34 graduell herabgesetzt worden und die Drehzahlen der zweiten Zwischenwelle 35, des zweiten Antriebsrades 39, welches damit verbunden ist, und der Abtriebswelle 42 sind graduell angehoben worden. Zusätzlich ist der Schwenkwinkel der Kugel 4 in dieser Situation auf einen neutralen Winkel zurückgeführt worden und das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 1 wird „1”. Als Ergebnis wird das gesamte Übersetzungsverhältnis des Getriebes das Übersetzungsverhältnis zum Einstellen des zweiten Ganges (an einem Zeitpunkt t3), und die Schaltoperation ist komplettiert.
Eine Schaltoperation zwischen dem zweiten und dem dritten Gang und eine Schaltoperation zwischen dem dritten und dem vierten Gang werden ebenfalls mit dem oben beschriebenen Verfahren zum Ausführen der Schaltoperation zwischen dem ersten und dem zweiten Gang ausgeführt. Wie für den Fall des Schaltens des Ganges vom ersten Gang in den zweiten Gang beschrieben, wird die Zwischenwelle zum Übertragen des Drehmomentes auf die Abtriebswelle 42 von der ersten Zwischenwelle 34 auf die zweite Zwischenwelle 35 geschaltet. Allerdings wird für den Fall des Schaltens des Ganges von dem zweiten Gang in den dritten Gang die Zwischenwelle zum Übertragen des Drehmomentes auf die Abtriebswelle 42 von der zweiten Zwischenwelle 35 auf die erste Zwischenwelle 34 geschaltet. Dementsprechend wird für das Schalten des Ganges vom zweiten Gang in den dritten Gang die Zwischenwelle, welche zum Übertragen des Drehmomentes verwendet wird, in entgegengesetzte Richtung zu der Richtung für den Fall, bei dem in der Gang von dem ersten Gang in den zweiten Gang oder von dem dritten Gang in den vierten Gang geschaltet wird, geschaltet. Dementsprechend wird beim Schalten des Ganges vom zweiten Gang in dem dritten Gang die Kugel 4 in entgegengesetzte Richtung zu der Richtung für den Fall, in dem der Gang vom ersten Gang in den zweiten Gang geschaltet wird, geschwenkt und die Klauenkupplungen werden ebenfalls in entgegengesetzte Weise in Eingriff und außer Eingriff gebracht.
Im Falle des Ausführens der oben beschriebenen Synchronisationssteuerung wird das Steuersignal zum Schwenken der Kugel 4 in Übereinstimmung mit dem Schaltsteuerwert ausgegebenen. Zu diesem Zweck ist es bevorzugt, einen Basiswert für den Schwenkwinkelsteuerwert in Übereinstimmung mit dem Schaltsteuerwert zu setzen und einen Schwenkwinkelsteuerwert in Übereinstimmung mit dem Schaltsteuerwert auf der Basis des Basiswertes auszugeben. Zum Beispiel wird, wie in 4 dargestellt, der Basiswert für den Schwenkwinkelssteuerungswert zu Beginn der Synchronisationssteuerung auf „0” gesetzt. Der Basiswert für den Schwenkwinkelssteuerungswert ist für eine Zeitperiode, wenn die oben beschriebenen Drehzahlen synchronisiert sind, auf „0,5” gesetzt, und der Basiswert für den Schwenkwinkelsteuerungswert für eine Zeitperiode, wenn die Wechseloperation komplettiert ist, auf „1” gesetzt. Zusätzlich wird eine Funktion zum Berechnen des Schwenkwinkelsteuerungswertes korrespondierend zum Basiswert des Schwenkwinkelsteuerungswertes vorher erstellt. Genauer wird eine Funktion zum Wechseln der Richtung des Wechselns des Schwenkwinkels der Kugel 4 vor der Synchronisation und nach der Synchronisation konfiguriert.
5 ist ein Blockdiagramm, das ein solches Steuersystem zeigt. Wie in 5 gezeigt, wird ein Schaltsteuerungswert in eine Basiswert-Berechnungseinrichtung B1 eingegeben. Zum Beispiel ist die Basiswert-Berechnungseinrichtung B1 dafür angepasst, einen Basiswert γbb des Schwenkwinkelsteuerungswertes zu berechnen, welcher vorher bestimmt wurde, um das Verhältnis, welches in 4 gezeigt ist, zu erhalten. Auf der anderen Seite ist eine Schwenkwinkelssteuerungswert-Berechnungseinheit B2 dafür angepasst, einen Schwenkwinkelssteuerungswert, γb (= F(γbb)) auf der Basis des Basiswertes γbb für den Schwenkwinkelsteuerungswert und der vorher vorbereiteten Funktion zu erhalten. Nach dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel, wenn der Schaltsteuerungswert „1” ist, wird der Schwenkwinkelssteuerungswert γb auf ein ”0” gesetzt. Im Falle, dass der Schaltsteuerungswert „1,2” ist, wird der Schwenkwinkelssteuerungswert γb auf „0,2” in Übereinstimmung mit dem Zuwachs ”0,2” des Schaltsteuerungswertes gesetzt. Für den Fall, dass der Schaltsteuerungswert „1,5” ist, wird der Schwenkwinkelssteuerungswert γb auf „0,5” gesetzt, wobei die oben beschriebene Synchronisation der Drehzahlen erreicht wird. Für den Fall, dass der Schaltsteuerungswert „1,8” ist, wird der Schwenkwinkelssteuerungswert γb auf „0,2” in Übereinstimmung mit einer Reduktion „0,3” des Schaltsteuerungswertes gesetzt. Für den Fall, dass der Schaltsteuerungswert „2” ist, wird der Schwenkwinkelssteuerungswert γb auf „0” gesetzt. Der Schwenkwinkelssteuerungswert kann also in Übereinstimmung mit dem Schaltsteuerungswert durch einfache Berechnung erhalten werden. Aus diesem Grund ist ein kompliziertes Kennfeld oder dergleichen nicht notwendigerweise im Vorfeld vorzubereiten. Das heißt, für den Fall der Verwendung einer elektronischen Steuereinheit kann Speicherkapazität reduziert werden, so dass die Kosten der elektronischen Steuereinheit herabgesetzt werden können.
Für den Fall des Ausgebens des Schwenkwinkelssteuerungssignales kann der Schwenkwinkel der Kugel 4 wie beschrieben gleichförmig verändert werden. Alternativ ist es auch möglich, einen ansteigenden Wert des Schwenkwinkels während des Verfahrens der Synchronisation der Drehzahlen zu ändern. Im Falle des in Eingriff bringens der Kupplungsklaue 38 oder 41 ist es bevorzugt, eine Differenz zwischen der Drehzahl der Kupplungsklaue 38 oder 41 und der Drehzahl des Antriebsrades, welches mit ihr in Eingriff zu bringen ist, zu eliminieren. Allerdings ist es schwierig, die Differenz in den Drehzahlen dieser Glieder komplett zu eliminieren. Wenn die Kupplungsklaue 38 oder 41 mit dem Antriebsrad in Eingriff gebracht wird, wenn die Differenz der Drehzahl zwischen ihnen annähernd null ist, kann die Schaltoperation signifikant verzögert werden.
Aus diesem Grund wird für den Fall der Synchronisation der Drehzahlen der Kupplungsklaue und des Antriebsrades, dass mit ihr in Eingriff zubringen ist, während des Schwenkens der Kugel 4 die Schwenkgeschwindigkeit der Kugel 4 am Anfang erhöht und kurz vor der Synchronisation der Drehzahlen der vorstehend genannten Glieder herabgesetzt. Ein Beispiel für eine solche Art der Steuerung ist in 6 gezeigt. Wie in 6 dargestellt, ist am Anfang der Synchronisationssteuerung ein Gradient δ1 des Schwenkwinkelsteuerungswertes steiler als der Gradient für den Fall, in welchem der Schwenkwinkelsteuerungswert bis zu der Zeitperiode, wenn die Drehzahlen synchronisiert sind, gleichmäßig verändert wird. Das heißt, die Schwenkgeschwindigkeit der Kugel 4 ist am Anfang der Synchronisationssteuerung höher. Wenn aber die Drehzahlen der vorgenannten Glieder annähernd synchronisiert sind, mit anderen Worten, unmittelbar vor der Synchronisation der Drehzahlen der vorgenannten Glieder, wird der erhöhte Wert des Schwenkwinkelsteuerungswertes ermäßigt. Genauer, wie der 6 entnommen werden kann, ist ein Gradient δ2 des Schwenkwinkelsteuerungswertes kleiner als der Gradient δ1 und auch kleiner als der Gradient für den Fall, in welchem der Schwenkwinkelssteuerungswert gleichmäßig bis zu der Zeitperiode erhöht wird, wenn die Drehzahlen synchronisiert sind. Die funktionellen Mittel zum Ausführen der Steuerung dieser Änderung des Schwenkwinkels korrespondierenden zu den Synchronisationsgeschwindigkeits-Steuerungsmitteln nach der vorliegenden Erfindung.
Deshalb ist sogar wenn die Entscheidung für die Synchronisation der Drehzahlen des Schaltmechanismus, wie beispielsweise der Kupplungsklaue, und des Zahnrades, welches damit in Eingriff zu bringen ist, befriedigt ist, jedoch die Kupplungsklaue und das Zahnrad bei unterschiedlichen Drehzahlen rotieren, die Differenz in diesen Drehzahlen zufriedenstellend durch Ausführen der in 6 gezeigten Steuerung des Schwenkwinkelsteuerungswertes eliminiert. Deshalb werden Stöße, die aus dem in Eingriff bringen der Kupplungsklaue mit dem Zahnrad resultieren, verhindert oder zufriedenstellend reduziert.
Jedoch sind die Möglichkeit des Auftretens von Stößen, welche aus einem Einrücken der Kupplungsklaue mit dem Antriebsrad resultieren, und eine Auswirkung der Schocks in Abhängigkeit der Fahrbedingungen des Fahrzeugs und der Fahrumgebung und so weiter variiert. Deshalb wird ein Grad des Absenkens des Gradienten der Änderung des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation der Drehzahlen, mit anderen Worten, eines Grades des Ermäßigen des Übersetzungsverhältnisses gerade vor der Synchronisation, vorzugsweise in Abhängigkeit der Situation des Fahrzeuges eingestellt. Ein Beispiel für eine solche Steuerung wird nachfolgend beschrieben.
7 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel für ein Auswählen eines Musters einer Änderung des Schwenkwinkelsteuerungswertes während des Verfahrens zum Synchronisieren der Drehzahlen der Kupplungsklaue und des Antriebsrades zeigt, abhängig von einem Erfüllen einer Bedingung zum Herabsetzen des Gradienten des Änderns des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation während der Synchronisationssteuerung, das heißt, abhängig von einem Erfüllen einer Bedingung zum Ermäßigen der Wechselrate des Übersetzungsverhältnisses gerade vor der Synchronisation während der Synchronisationssteuerung (das heißt Erfüllen einer Ermäßigungsbedingung). Wie in 7 gezeigt, wird als erstes entschieden, ob oder ob nicht die vorstehend beschriebene Ermäßigungsbedingung erfüllt ist (bei Schritt S11). Ein Beispiel für die Ermäßigungsbedingung wird später erläutert. In dem Fall, dass die Ermäßigungsbedingung erfüllt ist, so dass die Antwort auf Schritt S11 JA ist, wird Muster I zum Wechseln des Schwenkwinkelsteuerungswertes ausgewählt (bei Schritt S12). Genauer ist nach Muster I der Gradient des Schwenkwinkelsteuerungswertes relativ steiler am Anfang der Synchronisationssteuerung und relativ flach gerade vor der Synchronisation. Ist in dem gegenteiligen Fall die Ermäßigungsbedingung nicht erfüllt, so dass die Antwort auf Schritt S11 NEIN ist, wird Muster II ausgewählt (bei Schritt S13). Genauer wird nach Muster II der Gradient des Schwenkwinkelsteuerungswertes ebenfalls vor der Synchronisation reduziert, um flacher zu sein im Vergleich mit dem Gradienten bei Beginn der Synchronisationssteuerung. Jedoch ist nach Muster II der Gradient des Schwenkwinkelsteuerungswertes am Beginn der Synchronisationssteuerung flacher im Vergleich mit dem aus Muster I, weshalb der Gradient des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation steiler ist als der von Muster I.
Zum Beispiel wird ein Erfüllen der Ermäßigungsbedingung bei Schritt S11 auf der Basis der Tatsache, dass eine Öltemperatur in dem Getriebe niedrig ist, entschieden. In diesem Fall ist die Ermäßigungsbedingung erfüllt, falls die Temperatur, die von einem Öltemperatur-Erfassungsmittel, wie zum Beispiel einem Öltemperatursensor (nicht gezeigt), erfasst wurde, kleiner als eine voreingestellte Referenztemperatur ist. Das Muster I, welches auszuwählen ist, im Falle, dass die erfasste Temperatur niedrig ist, und das Muster II, welches auszuwählen ist, im Falle, dass die erfasste Temperatur hoch ist, sind in 8 gezeigt. Nach dem Steuerungsbeispiel, welches in 8 gezeigt ist, wird sogar, wenn die Steuerung des Schwenkens der Kugel 4 oder eine Bewegung der Kugel 4 durch hohe Reibung zerstört ist, was von einer unbefriedigenden Öltemperatur herrührend kann, kann eine Differenz der Drehzahlen des Schaltmechanismus und des Gliedes, welches damit in Eingriff zu bringen ist, befriedigend eliminiert werden, wenn diese Glieder in Eingriff gebracht werden. Deshalb können Stöße, die von einem Einrücken des Schaltmechanismus mit dem in Eingriff zubringenden Gliedes herrührend, ausgeschlossen oder reduziert werden.
Alternativ kann ein Erfüllen der Ermäßigungsbedingung bei Schritt S11 auf der Basis der Tatsache, dass eine Last des Antriebsaggregates (das heißt eines Abtriebsdrehmomentes des Antriebsaggregates) klein ist, entschieden werden. Genauer ist in dem Fall, dass eine Last des Antriebsaggregates klein ist, eine Beschleunigung des Fahrzeuges gering. In diesem Fall ist eine Beschleunigung, welche durch ein Trägheitsmoment verursacht wird, welches von einem Einrücken des Schaltmechanismus und so weiter herrührt, leicht erfasst werden. Deshalb wird bei Schritt S11 entschieden, ob oder ob nicht die Last klein ist, durch einen Lastsensor, der dafür angepasst ist, die Last auf der Basis eines Öffnungsgrades eines Gaspedals oder auf Basis eines Ausgangswertes eines Drehmomentsensors (nicht gezeigt) zu erfassen. Falls die Antwort auf Schritt S11 JA ist, wird das Muster I ausgewählt (bei Schritt S12). Im Gegensatz dazu wird im Fall, dass die Last hoch ist, so dass die Antwort auf Schritt S11 in NEIN ist, das Muster II ausgewählt (bei Schritt S13).
Die Muster I und II, die in Abhängigkeit der Last des Antriebsaggregates auszuwählen sind, sind in 9 gezeigt. Für den Fall, dass die Last gering ist, so dass das Muster I ausgewählt wird, wird der Gradient δ2 des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation der Drehzahlen der miteinander in Eingriff zubringenden Glieder herabgesetzt. Deshalb wird sogar dann, wenn die Differenz der Drehzahlen durch in Eingriff bringen des Schaltmechanismus mit dem Zahnrad zu eliminieren ist, die Differenz der Drehzahlen zwischen ihnen dann im Vorfeld reduziert, so dass das Trägheitsmoment, welches von einem Eliminieren der Differenz der Drehzahlen herrührt, reduziert wird. Aus diesem Grund können Stöße, welche von dem Trägheitsmoment verursacht werden, auf einen Grad reduziert werden, der nur schwer erfasst werden kann, und selbst wenn die Stöße, die so reduziert wurden, erfasst werden, werden diese erfassten Stöße kein unkomfortables Gefühl hervorrufen. Ist im Gegensatz dazu die Last hoch, so dass Muster II ausgewählt wird, ist der Gradient δ2 des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation der Drehzahlen steiler als bei Muster I. Deshalb ist die Beschleunigung des Fahrzeuges hoch, sogar wenn Stöße durch ein in Eingriff bringen des Schaltmechanismus mit dem Zahnrad auftreten, so dass Stöße nur schwer erfasst werden können. Aus diesem Grund wird kein unkomfortables Gefühl hervorrufen.
Zusätzlich kann ein Erfüllen der Ermäßigungsbedingung auch bei Schritt S11 auf der Basis der Tatsache, dass die Drehzahl des Antriebsaggregates (das heißt eine Antriebsdrehzahl des Getriebes) hoch ist, entschieden werden. Genauer kann in dem Fall, dass das Antriebsaggregat bei hoher Drehzahl gefahren wird, die Drehzahl signifikant fluktuieren, wenn der Schaltmechanismus geschaltet wird, um mit dem Zahnrad in Eingriff gebracht zu werden, und dies kann ein Trägheitsmoment erhöhen. Deshalb wird bei Schritt S11 entschieden, ob oder ob nicht die Drehzahl eines Antriebsaggregates hoch ist, durch einen Drehzahlsensor, der dafür angepasst ist, die Motordrehzahl auf der Basis eines Ausgabewertes eines Motordrehzahlsensors (nicht gezeigt) und so weiter zu erfassen. Für den Fall, dass die Antwort auf Schritt S11 JA ist, wird Muster I ausgewählt (bei Schritt S12). Im Gegensatz dazu wird für den Fall, dass die Motordrehzahl hoch ist, so dass die Antwort auf Schritt S11 NEIN ist, Muster II ausgewählt (bei Schritt S13).
Muster I und II, welche in Abhängigkeit der Motordrehzahl auszuwählen sind, sind in 10 gezeigt. Für den Fall, dass die Motordrehzahl hoch ist, so dass Muster I ausgewählt wird, wird der Gradient δ2 des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation der Drehzahlen der miteinander in Eingriff zu bringenden Glieder herabgesetzt. Deshalb ist, sogar wenn die Differenz der Drehzahlen durch in Eingriff bringen des Schaltmechanismus mit dem Antriebsrad zu eliminieren ist, die Differenz in den Drehzahlen zwischen ihnen dadurch im Vorfeld reduziert, so dass das Trägheitsmoment, welches von einem Eliminieren der Differenz der Drehzahlen herrührt, reduziert werden kann. Als Ergebnis können Stöße, die durch das Trägheitsmoment verursacht werden, auf einen Grad reduziert werden, welcher schwer zu erfassen ist, und sogar wenn die so reduzierten Stöße erfasst werden können, werden die erfassten Stöße kein unkomfortables Gefühl hervorrufen. Im Gegensatz dazu ist in dem Fall, dass die Motordrehzahl hoch ist, so dass Muster II ausgewählt wird, der Gradient δ2 des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation der Drehzahlen steiler als der von Muster I. Deshalb ist, sogar wenn die Differenz der Drehzahlen durch in Eingriff erbringen des Schaltmechanismus mit dem Zahnrad eliminiert wird, in diesem Fall klein, so dass die Differenz zwischen den Drehzahlen im Vorfeld reduziert ist. Aus diesem Grund können das Trägheitsmoment und Stöße, die von dem Trägheitsmoment hervorgerufen werden, reduziert werden, so dass ein unkomfortables Gefühl nicht verursacht wird.
Darüber hinaus kann nach der vorliegenden Erfindung das Erfüllen der Ermäßigungsbedingung auch auf der Basis eines ausgewählten Betriebsmodus entschieden werden. Genauer kann ein Erfüllen der Ermäßigungsbedingung auf der Basis der Tatsache, dass ein Schneemodus ausgewählt ist, entschieden werden. Unter dem Schneemodus wird das Antriebsdrehmoment relativ reduziert. Alternativ wird bei dem Schneemodus das Übersetzungsverhältnis auf die Seite relativ hoher Drehzahl geschaltet, wenn das Fahrzeug angefahren wird, wobei das Antriebsdrehmoment relativ reduziert wird. Genauer wird in Schritt S11, der in 7 gezeigt ist, entschieden, ob oder ob nicht der Schneemodus ausgewählt ist, auf der Basis eines Modusschaltmittels 9, wie zum Beispiel eines Modusauswahlschalters (nicht gezeigt). Für den Fall, dass die Antwort auf Schritt S11 JA ist, wird Muster I ausgewählt (bei Schritt S12). Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, dass der Schneemodus nicht aus gewählt ist, so dass die Antwort auf Schritt S11 NEIN ist, dass Muster II ausgewählt (bei Schritt S13).
Die Muster I und II, die in Abhängigkeit der Tatsache, dass der Schneemodus ausgewählt wurde, auszuwählen sind, sind in 11 gezeigt. Für den Fall, dass der Schneemodus ausgewählt ist, so dass das Muster I ausgewählt wird, wird der Gradient δ2 des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation der Drehzahlen der miteinander Eingriff zubringenden Glieder herabgesetzt. Deshalb wird, sogar wenn die Differenz der Drehzahlen durch in Eingriff bringen des Schaltmechanismus mit dem Zahnrad zu eliminieren sind, die Differenz der Drehzahlen im Vorfeld so reduziert, so dass das Trägheitsmoment, welches von dem Eliminieren der Differenz der Drehzahlen herrührt, reduziert werden kann. Im Gegensatz dazu ist in dem Fall, dass der normale Modus ausgewählt ist, das heißt, in dem Fall, dass der Schneemodus nicht ausgewählt ist, die Antwort auf Schritt S11 NEIN, so dass das Muster II ausgewählt wird. In diesem Fall ist der Gradient δ2 des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation der Drehzahlen steiler als bei dem Muster I. Deshalb wird ein Drehmoment, welches durch das Eliminieren der Differenz der Drehzahlen durch in Eingriff bringen des Schaltmechanismus mit dem Antriebsrad herrührt, relativ größer. Deshalb kann, wenn die Straßenoberfläche glatter und der Schneemodus ausgewählt ist, eine Fluktuationen des Antriebsdrehmomentes, welches vor einem in Eingriff bringen des Schaltmechanismus mit dem Antriebsrad, wenn die Drehzahlen dieser Glieder synchronisiert sind, reduziert werden, so dass ein Durchdrehen der Reifen verhindert werden kann. Im Gegensatz dazu wird für den Fall, dass ein Reibbeiwert einer Straßenoberfläche relativ hoch ist, der normale Modus ausgewählt. In diesem Fall wird, da der Reibungskoeffizient auf der Straßenoberfläche relativ hoch ist, ein Durchdrehen der Reifen nicht auftreten, sogar wenn das Antriebsdrehmoment durch ein relativ hohes Trägheitsmonument fluktuiert, welches von einem in Eingriff bringen des Schaltmechanismus mit dem Zahnrad herrührt, wenn die Drehzahlen dieser Glieder synchronisiert sind. Deshalb kann eine Verzögerung der Synchronisation der Drehzahlen und eine Verzögerung der Schaltoperation unter der Bedingung vermieden werden, wenn der Reibbeiwert auf der Straße Oberfläche hoch ist.
Weiterhin kann nach der vorliegenden Erfindung ein Erfüllen der Ermäßigungsbedingung auf der Basis der Tatsache entschieden werden, dass eine Getriebestufe (das heißt eines Übersetzungsverhältnisses) des Stufengetriebes 30 eine niedrige Getriebestufe ist. Genauer kann das Erfüllen der Ermäßigungsbedingung auf der Basis der Tatsache entschieden werden, dass der erste Gang oder der zweite Gang in dem Stufengetriebe 30 eingestellt ist. In diesem Fall wird bei Schritt S11, der in 7 gezeigt ist, entschieden, ob oder ob nicht eine niedrige Getriebestufe in dem Stufengetriebe 30 eingestellt ist. Für den Fall, dass ein niedriger Getriebegang in dem Stufengetriebe 30 eingestellt ist, so dass die Antwort in Schritt S11 JA ist, wird das Muster I ausgewählt (bei Schritt S12). Im Gegensatz dazu wird für den Fall, dass ein hoher Getriebegang in dem Stufengetriebe 30 eingestellt ist, so dass die Antwort in Schritt S11 NEIN ist, das Muster II ausgewählt (bei Schritt S13).
Die Muster I und II, welche in Abhängigkeit der Getriebestufe des Stufengetriebes 30 auszuwählen sind, sind in 12 gezeigt. Wie in 12 gezeigt, wird für den Fall, dass eine niedrige Getriebestufe in dem Stufengetriebe 30 eingestellt ist, so dass das Muster I auszuwählen ist, der Gradient δ2 des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation der Drehzahlen des Schaltmechanismus und des Antriebsrades herabgesetzt. Als Konsequenz wird die Differenz zwischen den Drehzahlen des Schaltmechanismus und des Antriebsrades vor dem Eliminieren durch in Eingriff erbringen dieser Glieder reduziert. Das heißt, die Wechselrate der Drehzahlen des Schaltmechanismus und des Antriebsrades zum Zeitpunkt der Synchronisation kann in diesem Fall reduziert werden. Deshalb kann in die Drehzahl des Antriebsaggregates 50 davon abgehalten werden, unter einer niedrigen Getriebestufe vorübergehend angehoben zu werden, mit anderen Worten, ein abruptes Anheben der Motordrehzahl kann sogar bei einem niedrigen Getriebegang verhindert werden. Aus diesem Grund kann ein Trägheitsmoment, welches von einer Fluktuation der Drehzahl herrührte, reduziert werden, so dass ein Auftreten von Stößen verhindert werden kann. Im Gegensatz dazu wird für den Fall, dass eine hohe Getriebestufe eingestellt ist, so dass die Antwort bei Schritt S11 NEIN ist, das Muster II aus gewählt. In diesem Fall ist der Gradient δ2 des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation der vorgenannten Drehzahlen steiler als bei dem Muster I. Notwendigerweise ist der Anstieg der Drehzahl relativ klein unter einem hohen Getriebegang, so dass Stöße sich in diesem Fall nicht verschlimmern werden. Zusätzlich kann eine Verzögerung in der Synchronisation der Drehzahlen und eine Verzögerung der Schaltoperation verhindert werden.
Weiterhin kann in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein Erfüllen der Ermäßigungsbedingung auch auf der Basis einer ansteigenden Rate der Drehzahl des Antriebsaggregates 50 während einer Schaltoperation entschieden werden. Zum Beispiel kann ein Erfüllen der Ermäßigungsbedingung auf der Basis der Tatsache, dass ein Öffnungsgrades eines Gaspedals groß ist, so dass die Drehzahl des Antriebsaggregates 50 abrupt angehoben wird. In diesem Fall wird bei Schritt S11, der 7 gezeigt ist, entschieden, ob oder ob nicht die ansteigende Rate (das heißt ein ansteigender Gradient) der Drehzahl des Antriebsaggregates 50 größer als ein vorbestimmter Wert ist. Für den Fall, dass die Antwort in Schritt S11 JA ist, wird das Muster I aus gewählt (bei Schritt S12). Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, dass die ansteigende Rate der Drehzahl des Antriebsaggregates 50 kleiner ist als der vorbestimmte Wert, so dass die Antwort in Schritt S11 NEIN ist, das Muster II ausgewählt (bei Schritt S13).
Die Muster I und II, die in Abhängigkeit der ansteigenden Rate der Drehzahl der Verbrennungsmaschine 50 auszuwählen sind, sind in 13 gezeigt. Wie in 13 gezeigt, wird in dem Fall, dass die ansteigende Rate der Drehzahl der Verbrennungsmaschine 50 größer als der vorbestimmte Wert ist, so dass das Muster I ausgewählt wird, der Gradient δ2 des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation der Drehzahlen des Schaltmechanismus und des Antriebsrades reduziert. Als Konsequenz ist die Differenz zwischen den Drehzahlen des Schaltmechanismus und des Antriebsrades vor dem Eliminieren durch in Eingriff bringen dieser Glieder reduziert. Das heißt, die Wechselrate der Drehzahl zum Zeitpunkt der Synchronisation kann reduziert werden, sogar wenn die ansteigende Rate der Drehzahl des Antriebsaggregates 50 groß ist. Aus diesem Grund kann ein Trägheitsmoment, welches aus einer Fluktuation der Drehzahl herrührte, reduziert werden, so dass ein Auftreten von Stößen verhindert werden kann. Im Gegensatz dazu wird für den Fall, dass die ansteigende Rate der Drehzahl der Verbrennungsmaschine 50 kleiner als der vorbestimmte Wert ist, so dass die Antwort in Schritt S11 NEIN ist, das Muster II ausgewählt. In diesem Fall ist der Gradient δ2 des Schwenkwinkelsteuerungswertes gerade vor der Synchronisation der oben genannten Glieder steiler als bei dem Muster I. Wie beschrieben ist die ansteigende Rate der Drehzahl der Verbrennungsmaschine 50 in diesem Fall klein, weshalb eine Änderung der Drehzahlen zum Zeitpunkt der Synchronisation klein ist, so dass Stöße in diesem Fall nicht verschlimmert werden. Zusätzlich kann eine Verzögerung der Synchronisation der Drehzahlen und eine Verzögerung der Schaltoperation vermieden werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Auftreten von Stößen verhindert oder vermieden werden durch Erhöhen des Schwenkwinkels der Kugel 4 zu einem Winkel, der größer ist, als der Schwenkwinkel, an dem die Synchronisation der Drehzahlen des Schaltmechanismus und des Antriebsrades erreicht wird, und dann zu einem Winkel zurückgeführt werden, bei welchem die Synchronisation der obengenannten Drehzahlen erreicht wird, anstelle des Änderns der Wechselrate des Schwenkwinkels der Kugel 4 wie oben beschrieben. 14 ist eine Zeittafel, welche Änderungen des Schaltwertes, des Schwenkwinkelsteuerungswertes, der Drehzahlen und des Betriebsstatus der Kupplungsklauen für den Fall zeigt, dass die oben beschriebene Steuerung ausgeführt wird, beim Schalten des Getriebeganges von dem ersten Gang in dem zweiten Gang. Im ersten Gang ist die Kupplungsklaue 38 mit dem ersten Antriebsrad 36 in Eingriff und die zweite Kupplungsklaue 41 ist außer Eingriff (das heißt AUS-Status). In dieser Situation rotieren die Zwischenwellen 34 und 35 und das erste Antriebsrad 36 bei gleicher Drehzahl. Derweil rotiert das zweite Antriebsrad 39 bei einer Drehzahl, welche durch Multiplizieren der Drehzahl der Abtriebswelle 42 mit dem Übersetzungsverhältnis des zweiten Zahnradpaares erhalten wird, welche geringer ist als die Drehzahl der zweiten Zwischenwelle 35. Wenn eine Entscheidung zum Durchführen eines Hochschaltens in den zweiten Gang erfüllt ist (bei einem Zeitpunkt t11), wird der Drehzahlwechsel-Steuerungswert auf einen Wert zum Erreichen des zweiten Ganges geändert. In Verbindung mit dem Wechsel dieses Schaltsteuerungswertes wird ein Steuersignal zum Schwenken der Kugel 4 ausgegebenen. Als Ergebnis wird die Kugel 4 in einer Weise geschwenkt, um der zweiten Abtriebsscheibe 26 zu erlauben, ein Hochschalten auszuführen, und der ersten Abtriebsscheibe 25 zu erlauben, ein Herunterschalten auszuführen. Als Konsequenz werden die Drehzahlen der ersten Zwischenwelle 34, des ersten Antriebsrades 36, welches mit der ersten Zwischenwelle 34 durch die erste Klauenkupplung 38 verbunden ist, und der Abtriebswelle 42 graduell erhöht, und das gesamte Übersetzungsverhältnis des Getriebes wird dadurch in Richtung auf den zweiten Gang variiert. In dieser Situation wird die Drehzahl des zweiten Antriebsrades 39, welches mit der Abtriebswelle 42 verbunden ist, ebenfalls erhöht. Im Gegensatz dazu wird die Drehzahl der zweiten Zwischenwelle 35, welche mit der ersten Abtriebsscheibe 25 verbunden ist, graduell abgesenkt.
Während des oben beschriebenen Verfahrens werden die Drehzahl der zweiten Zwischenwelle 35 und die Drehzahl des zweiten Antriebsrades 39 miteinander synchronisiert (zu einem Zeitpunkt t12). Das heißt, die Synchronisation ist dann erreicht. Diese Synchronisation der Drehzahlen kann entschieden werden auf der Basis der Drehzahl der zweiten Zwischenwelle 35 oder der Drehzahl der Abtriebswelle 42. Der Schwenkwinkel der Kugel 4 wird anschließend weiter erhöht und, wenn das Übersetzungsverhältnis einen Zwischenwert zwischen dem ersten Gang und dem zweiten Gang einnimmt (an einem Zeitpunkt t13), wird die Richtung zum Schwenken der Kugel 4 in eine Richtung gedreht, um den Schwenkwinkel der Kugel 4 graduell abzusenken. Als Ergebnis werden die Drehzahlen der ersten Zwischenwelle 34, des ersten Antriebsrades 36, welches damit verbunden ist, und der Abtriebswelle 42 abgesenkt. Im Gegensatz dazu wird die Drehzahl der zweiten Zwischenwelle 34 angehoben. Dadurch werden die Drehzahl der zweiten Zwischenwelle 35 (das heißt die Drehzahl der zweiten Kupplungsklaue 41) und die Drehzahl des zweiten Antriebsrades 39, welches damit in Eingriff ist, miteinander synchronisiert. Das bedeutet, die Synchronisation ist wieder erreicht (an einem Zeitpunkt t14).
Wenn die Drehzahlen der zweiten Zwischenwelle 35 und des zweiten Antriebsrades 39 so wieder synchronisiert sind, wird die Klauenkupplung 41 geschaltet, um mit dem zweiten Antriebsrad 39 in Eingriff gebracht zu werden, wobei die zweite Zwischenwelle 35 und das zweite Antriebsrad 39 miteinander verbunden werden. Anschließend wird der Schwenkwinkel der Kugel 4 wieder auf einen neutralen Winkel zurückgeführt. Deshalb ist in dem stufenlosen Getriebe 1 das Hochschalten auf der Seite der ersten Abtriebsscheibe 35 weiter fortgeschritten, und das Herunterschalten auf der Seite der zweiten Abtriebsscheibe weiter fortgeschritten. Als Konsequenz werden die Drehzahl der ersten Zwischenwelle 34 graduell herabgesetzt und die Drehzahlen der zweiten Zwischenwelle 35, des zweiten Antriebsrades 39, welches damit verbunden ist, und der Abtriebswelle 42 graduell erhöht. In dieser Situation wird der Schwenkwinkel der Kugel 4 auf einen neutralen Winkel zurückgeführt, so dass das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 1 „1” wird. Als Ergebnis wird das gesamte Übersetzungsverhältnis des Getriebes das Übersetzungsverhältnis zum Einstellen des zweiten Ganges (bei einem Zeitpunkt t15) und die Schaltoperation komplettiert.
Eine Schaltoperation zwischen dem zweiten und dem dritten Gang, und eine Schaltoperation zwischen dem dritten und dem vierten Gang werden ebenfalls durch das oben beschriebene Verfahren einer Schaltoperation zwischen dem ersten und dem zweiten Gang ausgeführt. Wie beschrieben wird für den Fall des Schaltens des Getriebeganges von dem ersten Gang in den zweiten Gang die Zwischenwelle zum Übertragen des Drehmomentes auf die Abtriebswelle 42 von der ersten Zwischenwelle 34 auf die zweite Zwischenwelle 35 geschaltet. Jedoch wird für den Fall des Schaltens der Getriebestufe von dem zweiten Gang in den dritten Gang die Zwischenwelle zum Übertragen des Drehmomentes auf die Abtriebswelle 42 von der zweiten Zwischenwelle 35 auf die erste Zwischenwelle 34 geschaltet. Dementsprechend wird für den Fall des Schaltens der Getriebestufe von dem zweiten Gang in den dritten Gang die Zwischenwelle, welche zum Übertragen des Drehmomentes genutzt wird, in entgegengesetzte Richtung zu dem Fall geschaltet, in welchem die Getriebestufe von dem ersten Gang in den zweiten Gang geschaltet wird, und dem Fall, in welchem die Getriebestufe von dem dritten Gang in den vierten Gang geschaltet wird. Deshalb wird in dem Fall, dass die Getriebestufe von dem zweiten Gang in den dritten Gang geschaltet wird, die Kugel 4 in entgegengesetzte Richtung zu dem Fall geschwenkt, in welchem die Getriebestufe von dem ersten Gang in den zweiten Gang geschaltet wird, und die Klauenkupplung wird ebenfalls in entgegengesetzte Richtung eingerückt und ausgerückt.
In dem Fall zum Ausführen der Steuerung zum Ändern des Schwenkwinkels der Kugel 4, der in 14 gezeigt ist, kann der Synchronisation der Drehzahlen sicher erfasst werden, das heißt, eine Erfassungsgenauigkeit der Synchronisation der Drehzahlen kann verbessert werden. Deshalb wird die Dauer des in Eingriff bringen des Schaltmechanismus mit dem Antriebsrad nicht groß sein, so dass ein Auftreten von Stößen verhindert oder vermieden werden kann. Zusätzlich ist es möglich, die Wechselrate des Schwenkwinkels der Kugel 4 zu variieren, so dass die Wechselrate des Schwenkwinkels der Kugel 4 bei einem konstanten Wert eingestellt werden kann. Deshalb kann eine Verzögerung in der Synchronisation der Drehzahlen und eine Verzögerung in der Schaltoperation verhindert oder vermieden werden.
Nun wird kurz ein Verhältnis zwischen der vorliegenden Erfindung und den insoweit beschriebenen Ausführungsbeispielen erläutert. In Bezug auf 1 korrespondiert ein funktionelles Mittel zum Ausführen der Steuerung nach Schritt S1 und S3 mit dem Synchronisations-Steuerungsmittel der vorliegenden Erfindung, ein funktionelles Mittel zum Ausführen der Steuerung von Schritt S4 und S5 korrespondiert mit dem Drehzahlwechsel-Ausführungsmittel nach der vorliegenden Erfindung, ein funktionelles Mittel zum Ausführen der Steuerung nach Schritt S6 korrespondiert mit dem Rückführungsmittel oder dem neutralen Steuerungsmittel nach der vorliegenden Erfindung und ein funktionelles Mittel zum Ausführen der Steuerung nach Schritt S1 korrespondiert mit dem Schaltsteuerungsmittel nach der vorliegenden Erfindung. In Bezug auf 7 korrespondiert ein funktionelles Mittel zum Ausführen der Steuerung nach Schritt S12 und S13 mit einem Schwenkwinkel-Steuerungsmittel nach der vorliegenden Erfindung.
Das Stufengetriebe nach der vorliegenden Erfindung sollte nicht darauf eingeschränkt werden, vorwiegend aus Zahnradpaaren zu bestehen, welche zum Einstellen der Getriebestufen vorgesehen sind. Zum Beispiel kann das Stufengetriebe vorwiegend auch aus einer Mehrzahl von Planetengetriebemechanismen und Eingriffsmechanismen zum selektiven Verbinden und Halten von Rotationselementen des Planetengetriebemechanismus gebildet sein. Darüber hinaus sollte ein Mechanismus zum Schwenken des Rollgliedes des stufenlosen Getriebes nicht auf den oben beschriebenen Mechanismus hydraulischen Typs beschränkt werden. Zum Beispiel kann auch ein Mechanismus, der dafür konfiguriert ist, das Rollglied mittels einer Kugelumlaufspindel oder eines Mitnehmermechanismus zum Schwenken des Rollgliedes hin und her zu bewegen, eingesetzt werden. Darüber hinaus sollte der Schaltmechanismus nach der vorliegenden Erfindung nicht auf die Kupplungsklaue beschränkt werden. Zum Beispiel kann auch ein Eingriffsmechanismus, der eine Synchronisationsfunktion oder einer Reibungskupplung aufweist, als Schaltmechanismus eingesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-177925 [0002, 0005]
JP 2003-113934 [0002, 0005]
JP 2004-150627 [0003, 0005]
JP 2004-150672 [0003]
JP 6-275655 [0004]
JP 6-257655 [0006]

Claims

Ein Schaltsteuerungssystem für ein Getriebe eines Fahrzeugs, in welchem ein stufenloser Getriebemechanismus, welcher dafür konfiguriert ist, das Übersetzungsverhältnis stufenlos zu variieren, und ein Stufengetriebe, welches dafür konfiguriert ist, ein Übersetzungsverhältnis schrittweise zu ändern, in Reihe miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass: das stufenlose Getriebe umfasst ein erstes Rotationsglied, welches um eine zentrale Achse rotiert, ein Rollglied mit einer glatten äußeren Fläche, welche in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des ersten Rotationsgliedes in einer Weise zum Übertragen eines Drehmomentes zwischen ihnen und in einer Weise zum Schwenken einer Rotationsachse derselben gebracht ist, und ein zweites Rotationsglied und ein drittes Rotationsglied, welche in Kontakt mit der äußeren Fläche des Rollgliedes in einer Drehmoment übertragenden Weise an einer Seite über die Rotationsachse des Rollgliedes gegenüberliegend zu einer Seite, an welcher das erste Rotationsglied in Kontakt mit dem Rollglied ist, und welche dafür angepasst sind, relativ mit dem ersten Rotationsglied zu rotieren; das Stufengetriebe umfasst eine erste Zwischenwelle, die mit dem zweiten Rotationsglied verbunden ist, eine zweite Zwischenwelle, die mit dem dritten Rotationsglied verbunden ist, ein Abtriebsglied, welches selektiv mit der ersten Zwischenwelle und der zweiten Zwischenwelle in einer Drehmoment übertragenden Weise verbunden ist, einen ersten Getriebemechanismus, welcher zwischen der ersten Zwischenwelle und dem Abtriebsglied angeordnet ist, und welcher dafür angepasst ist, ein Verhältnis zwischen der Drehzahl der ersten Zwischenwelle und des Antriebsgliedes auf ein vorbestimmtes Verhältnis einzustellen, einen ersten Schaltmechanismus, welcher dafür angepasst ist, es dem ersten Getriebemechanismus selektiv zu ermöglichen oder nicht zu ermöglichen, das Drehmoment zu übertragen, einen zweiten Getriebemechanismus, welcher zwischen der zweiten Zwischenwelle und dem Abtriebsglied angeordnet ist, und welcher dafür angepasst ist, ein Verhältnis zwischen den Drehzahlen der zweiten Zwischenwelle und des Antriebsgliedes auf ein Verhältnis abweichend von dem Verhältnis, welches durch den ersten Getriebemechanismus eingestellt ist, einzustellen, und einen zweiten Schaltmechanismus, welcher dafür angepasst ist, es dem zweiten Getriebemechanismus selektiv zu ermöglichen oder nicht zu ermöglichen, das Drehmoment zu übertragen; das Schaltsteuerungssystem umfasst weiterhin: ein Synchronisations-Steuerungsmittel, welches dafür angepasst ist, die Rotationsachse des Rollgliedes zu schwenken, wobei eine Drehzahl des einen von dem ersten oder zweiten Schaltmechanismus mit einer Drehzahl eines Gliedes, das damit in Eingriff zubringen ist, wenn die Schaltoperation durch in Eingriff bringen des einen von den Schaltmechanismen, der außer Eingriff ist, mit dem Glied, das damit in Eingriff zubringen ist, synchronisiert wird; und ein Schaltausführungsmittel, welches dafür angepasst ist, den einen der Schaltmechanismen zu schalten, wodurch der eine von den Schaltmechanismen mit dem Glied, welches damit in Eingriff gebracht werden soll, wenn eine Differenz zwischen der Drehzahl des einen der Schaltmechanismen und der Drehzahl des Gliedes, welches damit in Eingriff gebracht werden soll, kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, in Eingriff gebracht wird.
Das Schaltsteuerungssystem für ein Getriebe eines Fahrzeuges wie in Anspruch 1 beansprucht, weiterhin umfassend: ein Rückführglied, welches dafür angepasst ist, die Rotationsachse des Rollgliedes in einen Zustand zurückzuführen, in welchem die Drehzahlen des zweiten Rollgliedes und die Drehzahl des dritten Rollgliedes angeglichen sind, nachdem der eine der Schaltmechanismen in Eingriff mit dem Glied gebracht ist, das damit in Eingriff gebracht werden soll.
Das Schaltsteuerungssystem für ein Getriebe eines Fahrzeuges wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, weiterhin umfassend: ein Schaltsteuerungsmittel, welches dafür angepasst ist, einen Steuerwert zum Einstellen des Übersetzungsverhältnisses in dem Getriebe auszugeben; und ein neutrales Steuerungsmittel, welches dafür angepasst ist, die Rotationsachse des Rollgliedes in einen Zustand einzustellen, in welchem die Drehzahl des zweiten Rollgliedes und die Drehzahl des dritten Rollgliedes angeglichen sind, in dem Fall, dass das Übersetzungsverhältnis, welches durch das Schaltsteuerungsmittel angeordnet wird, durch den ersten Getriebemechanismus oder den zweiten Getriebemechanismus eingestellt werden kann.
Das Schaltsteuerungssystem für ein Getriebe eines Fahrzeuges wie in Anspruch 1 beansprucht, weiterhin umfassend: ein Schwenkwinkel-Steuerungsmittel, welches dafür angepasst ist, den Schwenkwinkel der Rotationsachse des Rollgliedes anzuheben, bis die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird, und den Schwenkwinkel der Rotationsachse des Rollgliedes abzusenken, nach dem die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird.
Das Schaltsteuerungssystem für ein Getriebe eines Fahrzeuges wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 beansprucht, weiterhin umfassend: ein Gleichlaufdrehzahl-Steuerungsmittel, welches dafür angepasst ist, eine Änderung der Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses, welches durch das Schwenken der Rotationsachse des Rollgliedes in einer Weise zum Reduzieren der Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert erhalten wird, abhängig von der Situation gerade nach dem die Rotationsachse begonnen hatte zu schwenken, und gerade bevor die Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert werden.
Das Schaltsteuerungssystem für ein Getriebe eines Fahrzeuges wie in Anspruch 5 beansprucht, worin: das Gleichlaufdrehzahl-Steuerungsmittel ein Mittel umfasst, welches dafür angepasst ist, die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses gerade bevor die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird, zu reduzieren, um relativ kleiner als die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses gleich nach dem Start des Schwenkens der Rotationsachse des Rollgliedes zu sein.
Das Schaltsteuerungssystem für ein Getriebe eines Fahrzeuges wie in Anspruch 5 oder 6 beansprucht, weiterhin umfassend: ein Öltemperatur-Erfassungsmittel, welches dafür angepasst ist, eine Öltemperatur des Getriebes zu erfassen; und worin das Gleichlaufdrehzahl-Steuerungsmittel ein Mittel umfasst, welches dafür angepasst ist, die Wechselrate des Übersetzungsverhältnisses gerade bevor die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird für den Fall, dass die Öltemperatur, welche durch das Öltemperatur-Erfassungsmittel erfasst wird, relativ gering ist im Vergleich mit dem Fall, in welchem die Öltemperatur, welche durch das Öltemperatur-Erfassung Mittel erfasst ist, relativ hoch ist, zu reduzieren.
Das Schaltsteuerungssystem für ein Getriebe eines Fahrzeuges wie in Anspruch 5 oder 6 beansprucht, weiterhin umfassend: ein Last erfassendes Mittel, welches dafür angepasst ist, den Abtriebsdrehmomentes einer Antriebsmaschine, welche mit dem Getriebe verbunden ist, zu erfassen; und worin das Gleichlaufdrehzahl-Steuerungsmittel ein Mittel aufweist, welches dafür angepasst ist, die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses gerade bevor die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird in dem Fall, dass das Abtriebsdrehmomentes, welches durch das Last erfassende Mittel erfasst wird, relativ klein ist im Vergleich zu dem Fall, indem das Abtriebsdrehmomentes, welches durch das Last erfassendes Mittel erfasst ist, relativ hoch ist, zu reduzieren.
Das Schaltsteuerungssystem für ein Getriebe eines Fahrzeuges wie in Anspruch 5 oder 6 beansprucht, weiterhin umfassend: ein Drehzahlerfassungsmittel, welches dafür angepasst ist, eine Ausgangsdrehzahl des Antriebsmotors, welcher mit dem Getriebe verbunden ist, zu erfassen; und worin das Gleichlaufdrehzahl-Steuerungsmittel ein Mittel umfasst, welches dafür angepasst ist, die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses gerade bevor die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird in dem Fall, dass die durch das Drehzahlerfassungsmittel erfasst der Drehzahl relativ hoch ist, im Vergleich zu dem Fall, in welchem die Drehzahl, die durch das Drehzahlerfassungsmittel erfasst ist, relativ hoch ist, zu reduzieren.
Das Schaltsteuerungssystem für ein Getriebe eines Fahrzeuges wie in Anspruch 5 oder 6 beansprucht, weiterhin umfassend: ein Modusschaltmittel, welches dafür angepasst ist, einen Betriebsmodus einzustellen, bei dem ein Antriebsdrehmoment des Fahrzeuges relativ reduziert ist; und worin das Gleichlaufdrehzahl-Steuerungsmittel ein Mittel umfasst, welches dafür angepasst ist, die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses gerade bevor die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird in dem Fall, dass der Betriebsmodus, bei dem das Antriebsdrehmoment relativ reduziert ist, ausgewählt ist, im Vergleich zu dem Fall, dass der Betriebsmodus, bei dem das Antriebsdrehmoment relativ reduziert ist, nicht ausgewählt ist, reduziert wird.
Das Schaltsteuerungssystem für ein Getriebe eines Fahrzeuges wie in Anspruch 5 oder 6 beansprucht, worin: das Gleichlaufdrehzahl-Steuerungsmittel ein Mittel umfassend, welches dafür angepasst ist, die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses gerade bevor die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird in dem Fall, dass das Übersetzung Verhältnis des Stufengetriebes relativ groß ist, im Vergleich zu dem Fall, dass das Übersetzungsverhältnis des Stufengetriebes relativ klein ist, zu reduzieren.
Das Schaltsteuerungssystem für ein Getriebe eines Fahrzeuges wie in Anspruch 5 oder 6 beansprucht, weiterhin umfassend: ein Drehzahländerungs-Erfassungsmittel, welches dafür angepasst ist, eine Änderungsrate der Drehzahl der Antriebsmaschine, welche mit dem Getriebe verbunden ist, zu erfassen; und worin das Gleichlaufdrehzahl-Steuerungsmittel ein Mittel umfasst, welches dafür angepasst ist, die Änderungsrate des Übersetzungsverhältnises gerade bevor die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert wird in dem Fall, dass eine ansteigende Rate der Drehzahl der Antriebsmaschine durch das Drehzahländerungs-Erfassungsmittel erfasst wird, relativ hoch ist, im Vergleich zu dem Fall, dass die erfasste ansteigende Rate der Drehzahl der Antriebsmaschine relativ gering ist, zu reduzieren.
Das Schaltsteuerungssystem für ein Getriebe eines Fahrzeuges wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 beansprucht, worin: das Gleichlaufdrehzahl-Steuerungsmittel ein Mittel umfasst, welches dafür angepasst ist, einen Schwenkwinkel der Rotationsachse des Rollgliedes anzuheben, größer als den Schwenkwinkel, bei dem die Rotationsgeschwindigkeiten synchronisiert sind, und danach den Schwenkwinkel wieder zurückzuführen zu einem Schwenkwinkel, bei welchem die Differenz in den Rotationsgeschwindigkeiten kleiner als der vorbestimmte Wert wird; und das Drehzahlwechsel-Ausführungsmittel ein Mittel umfasst, welches dafür angepasst ist, den einen der Schaltmechanismen zu schalten, wodurch der eine der Schaltmechanismen mit dem Glied, mit dem es in Eingriff gebracht werden sollte, in Eingriff gebracht wird, wenn die Differenz in den Drehzahlen kleiner als der vorbestimmte Wert durch das Rückführen des Schwenkwinkels wird.