DE19616384A1

DE19616384A1 - Steuerungsvorrichtung für ein kontinuierlich veränderliches Getriebe in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19616384A1
Application number: DE19616384A
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Adachi; Hideki Sudo; Shigeru Ishii
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 1996-11-14
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: JPH08296708A; US5672137A; DE19616384B4; JP3358381B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungsvorrichtung für ein kon tinuierlich veränderliches Getriebe in einem Kraftfahrzeug, das zur automatischen Lei stungsübertragung mit einem Störungskompensator verwendet wird.

Eine Art von kontinuierlich veränderlichen Getrieben zur automatischen Leistungs übertragung in Kraftfahrzeugen umfaßt zum Beispiel ein Paar von Antriebsscheiben und angetriebenen Scheiben, deren Scheibenbreiten, die von einem V-förmigen Riemen berührt werden, entsprechend dem Hydraulikdruck und dem Übersetzungsverhältnis der kontinu ierlich veränderlichen Übertragung kontinuierlich verändert werden, indem die Scheiben breite jeder Scheibe gesteuert wird. Das Übersetzungsverhältnis wird entsprechend einem vorgegebenen Muster entsprechend dem Fahrzeugfahrzustand, wie er etwa durch die Fahr zeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl und die Fahrzeuglast gegeben ist, und einem Öffnungswinkel eines Übersetzungsverhältnis-Steuerungsventils, das mit jeder Scheibe verbunden ist und auf der Basis des festgestellten Fahrzeugfahrzustandes gesteuert wird, eingestellt.

Die am 23. Mai 1991 veröffentlichte japanische Patentanmeldung Heisei 3-217 047 und die am 1. Dezember 1984 veröffentlichte japanische Patentanmeldung Showa 59-217 047 geben Beispiele von früher vorgeschlagenen Steuerungssystemen für Stellglieder zum Steuern von Öffnungswinkeln von Übersetzungsverhältnis-Steuerungsventilen der kontinu ierlich veränderlichen Getriebe, von denen jedes so ausgeführt ist, daß es entsprechend einem vorgegebenen Fahrzeugfahrzustand einen geeigneten Übersetzungsverhältnisrespon se erzeugt, um die Fahrzeugbeschleunigungsleistung, den Kraftstoffverbrauch und den Fahrkomfort des Fahrzeugs zu verbessern.

Auch wenn jedes in den oben angegebenen japanischen Patentanmeldungen be schriebene Steuerungssystem einen geeigneten Übersetzungsverhältnisbefehlswert als Zielwert für das Steuerungssystem ausgibt, besteht jedoch das Problem, daß das damit verbundene, kontinuierlich veränderliche Getriebe nicht immer einen Übersetzungsresponse ausführt, wie er vom Entwickler vorgesehen war, und der gewünschte Steuerungseffekt nicht erreicht werden kann.

Als Gründe für das hiervor beschriebene Problem kommt folgendes in Betracht:

1) Die Beziehung zwischen dem an dem Übersetzungsverhältnis-Veränderungs mechanismus angelegten Hydraulikdruck und dem tatsächlichen Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich veränderlichen Getriebes ist nicht immer proportional.
2) Die dynamische Charakteristik eines Übersetzungsverhältnisses, die sich zeigt, wenn ein Schaltvorgang von einem bestimmten Übersetzungsverhältnis zu einem anderen Übersetzungsverhältnis durchgeführt wird, ist nicht gleichförmig, da die Durchflußmenge des Hydrauliköls abhängig von dem an dem Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmecha nismus anliegenden Hydraulikdruck nicht gleichmäßig ist.
3) Wenn ein Übersetzungsverhältnis-Steuerungsventil, das eine unterschiedliche Charakteristik in der Hochschaltrichtung und in der Herabschaltrichtung aufweist, in dem kontinuierlich veränderlichen Getriebe verwendet wird, um den Schaltvorgang zum Bei spiel beim Auftreten eines Fehlers in dem Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmecha nismus zu ermöglichen, ist der Übersetzungverhältnisresponse in Abhängigkeit von der Richtung des Schaltvorgangs (in ein höheres oder ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis) unterschiedlich. Folglich trifft eine Abweichung von der Ziel-Übersetzungsverhältnis-Steue rungscharakteristik, die der Entwickler des Steuerungssystems erreichen wollte, auf.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Steuerungs vorrichtung für ein kontinuierlich veränderliches Getriebe in einem Kraftfahrzeug zur Ver fügung zu stellen, das so ausgeführt ist, daß es ohne Abweichungen von dem Überset zungsverhältnis den gewünschten Übersetzungsverhältnisresponse ausführt, den der Ent wickler der Steuerungsvorrichtung erreichen wollte, und zwar unabhängig von dynami schen Charakteristiken, die das kontinuierlich veränderliche Getriebe natürlicherweise aufzeigt, und/oder von Änderungen in den Betriebsparametern.

Diese und weitere Aufgaben werden gelöst durch die in den beigefügten Patent ansprüchen definierte Steuerungsvorrichtung für ein kontinuierlich veränderliches Getriebe.

Insbesondere wird die obenstehende Aufgabe gelöst durch eine Steuerungsvor richtung für ein Kraftfahrzeug, welche umfaßt:

a) ein kontinuierlich veränderliches Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus, dessen Übersetzungsverhältnis kontinuierlich entsprechend einer Betriebsvariablen des Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus gesteuert wird, wobei der Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus so angeordnet und aufgebaut ist, daß er das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich veränderlichen Getrie bes entsprechend einem Übersetzungsverhältnis-Befehlswert kontinuierlich einstellt;
b) einen ersten Sensor, der so angeordnet und aufgebaut ist, daß er den Fahrzeug fahrzustand des Fahrzeugs feststellt, in dem das kontinuierlich veränderliche Getriebe an geordnet ist;
c) einen zweiten Sensor, der so angeordnet und aufgebaut ist, daß er das tatsächli che Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich veränderlichen Getriebes feststellt; und
d) eine Steuerungseinheit, welche umfaßt:
e) einen Ziel-Übersetzungsverhältnis-Berechnungsblock zum Berechnen eines Ziel-Übersetzungsverhältnisses auf der Basis des festgestellten Fahrzeugfahrzustands;
f) einen Dynamikcharakteristik-Schätzblock zum Schätzen einer vorgegebenen Dynamikcharakteristik für jedes augenblickliche Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich veränderlichen Getriebes;
g) einen Störungskompensator, der so angeordnet und aufgebaut ist, daß er eine Störungskompensationsausgabe als Funktion des tatsächlichen Übersetzungsverhältnisses und entweder des Übersetzungsverhältnis-Befehlswerts oder der Betriebsvariablen des Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus berechnet;
h) einen Übersetzungsverhältnis-Steuerungskonstanten-Berechnungsblock zum Berechnen einer Steuerungskonstanten für jedes augenblickliche Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich einstellbaren Getriebes, um unter Verwendung der geschätzten Dynamik charakteristik eine Ziel-Dynamikcharakteristik zu erreichen;
i) einen ersten Übersetzungsverhältnis-Befehlsberechnungsblock zum Berechnen eines ersten Übersetzungsverhältnisbefehlswerts aus dem Ziel-Übersetzungsverhältnis, dem tatsächlichen Übersetzungsverhältnis und der Steuerungskonstanten des entsprechenden, augenblicklichen Übersetzungsverhältnisses; und
j) einen zweiten Übersetzungsverhältnis-Befehlsberechnungsblock zum Subtrahie ren der Störungskompensationsausgabe des Störungskompensators von dem ersten Über setzungsverhältnisbefehlswerts, um den Übersetzungsverhältnisbefehlswert zu bestimmen und auszugeben, wobei die Steuerungsvorrichtung weiterhin umfaßt:
k) einen Übersetzungsverhältnis-Steuerungsblock zum veränderlichen Steuern der Betriebsvariablen des Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus als Funktion des ausgegebenen Übersetzungsverhältnisbefehlswerts.

Fig. 1 ist ein longitudinaler Querschnitt eines kontinuierlich veränderlichen Getrie bes (ein Kraftfahrzeuggetriebe des kontinuierlich veränderlichen Getriebetyps), auf das die Steuerungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung anwendbar ist.

Fig. 2 ist ein schematisches Blockdiagramm eines vollständigen Steuerungssystems mit einer Steuerungsvorrichtung entsprechend einem ersten bevorzugten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung, das auf das kontinuierlich veränderliche Getriebe der Fig. 1 anwendbar ist.

Fig. 3A ist ein Funktionsblockdiagramm einer ersten, in Fig. 2 gezeigten Steue rungseinheit CPU1.

Fig. 3B ist ein Hardwareschaltkreis-Blockdiagramm der in Fig. 2 gezeigten Steue rungseinheit CPU1, das dem Funktionsblockdiagramm der Fig. 3A äquivalent ist.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm des Arbeitsablaufs der Steuerungseinheit CPU1, der in dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.

Fig. 5 ist eine charakteristische Kurve, die die Beziehung zwischen dem Überset zungsverhältnis des kontinuierlich veränderlichen Getriebes und einer Zeitkontante T_p(i_p) des kontinuierlich veränderlichen Getriebes mit der Änderungsrichtung des Übersetzungs verhältnisses als Parameter zeigt.

Fig. 6 ist eine charakteristische Kurve, die die Beziehung zwischen einer Grenz frequenz des kontinuierlich veränderlichen Getriebes und einer Grenzfrequenz eines Teils eines Störungskompensators zeigt.

Fig. 7 ist eine charakteristische Kurve, die die Beziehung zwischen dem Überset zungsverhältnis des kontinuierlich veränderlichen Getriebes und der Winkelposition eines Schriftmotors zeigt.

Fig. 8 ist ein Hardwareschaltkreis-Blockdiagramm der Steuerungseinheit CPU1, das ein erstes Berechnungsverfahren des Übersetzungsverhältnisbefehlswerts als eine Modifika tion der Fig. 3A und 3B darstellt.

Fig. 9 ist ein Hardwareschaltkreis-Blockdiagramm der Steuerungseinheit CPU1, das ein zweites Berechnungsverfahren des Übersetzungsverhältnisbefehlswerts als eine weitere Modifikation der Fig. 3A und 3B darstellt.

Fig. 10 ist ein Hardwareschaltkreis-Blockdiagramm der Steuerungseinheit CPU1, das ein drittes Berechnungsverfahren des Übersetzungsverhältnisbefehlswerts als eine wei tere Modifikation der Fig. 3A und 3B darstellt.

Die Fig. 11A bis 11D sind erste charakteristische Kurven, die Ergebnisse von Simulationen von Übersetzungsverhältnisresponses in dem in Fig. 3A gezeigten Ausfüh rungsbeispiel zeigen.

Die Fig. 12A bis 12D sind zweite charakteristische Kurven, die Ergebnisse von Simulationen von Übersetzungsverhältnisresponses in dem in Fig. 3A gezeigten Ausfüh rungsbeispiel zeigen.

Die Fig. 13A und 13B sind dritte charakteristische Kurven, die Ergebnisse von Simulationen von Übersetzungsverhältnisresponses in dem in Fig. 3A gezeigten Ausfüh rungsbeispiel zeigen.

Fig. 14 ist ein Hardwareschaltkreis-Blockdiagramm der Steuerungseinheit CPU1, das ein viertes Berechnungsverfahren des Übersetzungsverhältnisbefehlswerts als eine weitere Modifikation der Fig. 3A und 3B darstellt.

Fig. 15 ist ein charakteristische Kurve, die eine Grenzfrequenz in der Steuerungs einheit der Fig. 14 zeigt.

Fig. 16 ist ein Hardwareschaltkreis-Blockdiagramm der Steuerungseinheit CPU1, das ein fünftes Berechnungsverfahren des Übersetzungsverhältnisbefehlswerts als eine weitere Modifikation der Fig. 3A und 3B darstellt.

Fig. 17 ist ein charakteristische Kurve, die eine Beziehung zwischen der Grenz frequenz eines Störkompensators und dem kontinuierlich veränderlichen Getriebe im Falle der Fig. 16 zeigt.

Fig. 18 ist ein Hardwareschaltkreis-Blockdiagramm der Steuerungseinheit CPU1, das ein sechstes Berechnungsverfahren des Übersetzungsverhältnisbefehlswerts als eine weitere Modifikation der Fig. 3A und 3B darstellt.

Hiernach wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.

Ein Drehmomentwandler 12 einer hydraulischen Leistungsübertragungsvorrichtung ist mit einer Motorausgangswelle 10 verbunden. Die hydraulische Leistungsübertragungs vorrichtung kann an Stelle des Drehmomentwandlers 12 aus einer Hydraulikkupplung oder aus einer elektromagnetischen Kupplung bestehen.

Der Drehmomentwandler 12 ist mit einer Verriegelungskupplung 11 versehen. Die Hydraulikdrücke in einer Drehmomentwandlerkammer 12c und einer Verriegelungsölkam mer 12d werden so gesteuert, daß der Hydraulikdruck in einer der Kammern 12c oder 12d erhöht wird und gleichzeitig in der anderen Kammer 12d oder 12c erniedrigt wird, so daß ein Pumpenflügelrad 12a und ein Turbinenläufer 12b an der Eingangsseite des Drehmom entwandlers 12 mechanisch miteinander in Eingriff gebracht oder voneinander getrennt werden.

Ein Ausgangsende des Drehmomentwandlers 12 ist mit einer Rotationswelle 13 verbunden, wobei die Rotationswelle 13 mit einem Vorwärts/Rückwärts-Schaltmecha nismus 15 verbunden ist. Der Vorwärts/Rückwärts-Schaltmechanismus 15 umfaßt: ein Planetengetriebemechanismus 19, eine Vorwärtskupplung 40 und eine Rückwärtsbremse 50.

Ein Ausgangsende des Planetengetriebemechanismus 18 ist mit einer Antriebswelle 14 verbunden, die koaxial auf der äußeren Peripherie der Rotationsachse 13 angeordnet ist. Die Antriebsachse 14 ist mit einer Antriebsscheibe 16 des kontinuierlich veränderlichen Getriebes 17 verbunden. Das kontinuierlich veränderliche Getriebe 17 umfaßt: die An triebsscheibe 16, eine angetriebene Scheibe 26, einen V-förmigen Riemen 24, der eine auf die Antriebsscheibe 16 wirkende Rotationskraft (ein Drehmoment) auf die angetriebene Scheibe überträgt. Die Antriebsscheibe 16 umfaßt: ein feste (stationäre), kegelstumpfförmi ge Platte 18, die einstückig zusammen mit der Antriebsachse 14 rotiert; und eine bewegli che, kegelstumpfförmige Platte 22, die der festen, kegelstumpfförmigen Platte 18 gegen überliegt, um zusammen mit der festen Platte 18 eine V-förmige Scheibenvertiefung zu bilden, und die entsprechend dem auf eine Antriebsscheiben-Zylinderkammer 20 wirkenden Hydraulikdruck in der axialen Richtung der Antriebsachse 14 beweglich ist.

Die Antriebsscheibenzylinderkammer 20 umfaßt: eine Kammer 20a und eine weitere Kammer 20b, wobei die Antriebsscheibenzylinderkammer 20 eine größere Druckaufnahme fläche besitzt als eine später beschriebene Zylinderkammer 32 der angetriebenen Scheibe.

Die Antriebsscheibe 26 ist an der Achse 28 der angetriebenen Scheibe befestigt. Die angetriebene Scheibe 26 umfaßt: die feste, kegelstumpfförmige Platte 30, die einstückig mit der angetriebenen Achse 28 rotiert; und die bewegliche, kegelstumpfförmige Platte 34, die mittels des auf die Zylinderkammer 32 der angetriebenen Scheibe wirkenden Hydraulik drucks in der axialen Richtung der angetriebenen Achse 28 beweglich ist. Ein Antriebs zahnrad 46 ist an der angetriebenen Achse 28 befestigt. Das Antriebszahnrad 46 steht mit einem Leerlaufzahnrad 48 auf einer Leerlaufachse 52 in Eingriff. Ein Ritzelzahnrad 54, das auf dem Leerlaufzahnrad 52 installiert ist, steht mit einem abschließenden Zahnrad 44 in Eingriff. Das abschließende Zahnrad treibt die Räder (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs, in dem das gesamte, in Fig. 1 gezeigte, kontinuierlich veränderliche Getriebe installiert ist, mittels einer Antriebswelle über ein Differentialgetriebe 56 an.

Die in das gesamte, kontinuierlich veränderliche Getriebe (das in Fig. 1 gezeigt ist) von dem Motor 10 eingespeiste Rotationskraft (das Drehmoment) wird über den Dreh momentwandler 12 und die Rotationswelle 13 zum Vorwärts/Rückwärts-Schaltmecha nismus 15 übertragen. Wenn die Vorwärtskupplung 40 greift und die Rückwärtsbremse 50 gelöst ist, wird die Rotationskraft (das Drehmoment) der Rotationswelle 13 über den Pla netengetriebemechanismus 19, der sich insgesamt in einem Rotationszustand befindet, in dieselbe Rotationsrichtung wie die der Antriebswelle 14 des kontinuierlich veränderlichen Getriebes 17 übertragen. Auf der anderen Seite erlaubt bei gelöster Vorwärtskupplung 40 und greifender Rückwärtsbremse 50 die Wirkung des Planetengetriebemechanismus 19, daß die Rotationskraft der Rotationswelle 13 mit einer der Rotationskraft (des Drehmo ments) entgegengesetzten Richtung auf die Antriebswelle 14 übertragen wird.

Die Rotationskraft (das Drehmoment) der Antriebswelle 14 wird über die Antriebs scheibe 16, den V-förmigen Riemen 24, die angetriebene Scheibe 26, die angetriebene Achse 28, das Antriebszahnrad 36, das Leerlaufzahnrad 48, die Leerlaufwelle 52, das Rit zelzahnrad 54 und das abschließende Zahnrad 44 auf das Differentialgetriebe 56 übertra gen.

Wenn sowohl die Vorwärtskupplung 40 als auch die Rückwärtsbremse 50 gelöst sind, befindet sich der oben beschriebene Leistungsübertragungsmechanismus im Leerlauf zustand.

Wenn die bewegliche, kegelstumpfförmige Platte 22 der Antriebsscheibe 16 bezie hungsweise die bewegliche, kegelstumpfförmige Platte 34 der angetriebenen Scheibe 26 in der axialen Richtung der Antriebsachse 14 und der angetriebenen Achse 28 bewegt werden, werden der Radius der beweglichen, kegelstumpfförmigen Platte 22 von dem Mittelpunkt derselben bis zu einer Position, an der die bewegliche Platte 22 von dem V-förmigen Rie men 24 berührt wird (als Radius der Kontaktposition der beweglichen Platte 22 mit dem V-förmigen Riemen 24 bezeichnet) und der Radius der beweglichen, kegelstumpfförmigen Platte 34 von dem Mittelpunkt derselben bis zu einer Position, an der die bewegliche Platte 34 von dem V-förmigen Riemen 24 berührt wird (als Radius der Kontaktposition der be weglichen Platte 34 mit dem V-förmigen Riemen 24 bezeichnet) geändert. Somit wird das Drehzahlverhältnis, also in anderen Worten das Übersetzungsverhältnis zwischen der An triebsscheibe 16 und der angetriebenen Scheibe 26 über den V-förmigen Riemen 24 geän dert.

Wenn zum Beispiel die Breite der mit dem V-förmigen Riemen 24 geformten V-förmigen Vertiefung der Antriebsscheibe 16 erhöht wird und die Breite der mit dem V-förmigen Riemen 24 geformten V-förmigen Vertiefung der angetriebenen Scheibe 26 erniedrigt wird, wird der Radius der Kontaktposition des V-förmigen Riemens 24 und der Antriebsscheibe 16 verringert und der Radius der Kontaktposition des V-förmigen Riemens 24 und der angetriebenen Scheibe 26 erhöht (von der linken Seite des V-förmigen Riemens 24 in Fig. 1 ausgesehen), so daß ein großes Übersetzungsverhältnis erreicht werden kann. Wenn die beweglichen, kegelstumpfförmigen Platten 22 und 34 in eine einander entgegen gesetzte Richtung bewegt werden, kann ein relativ kleines Übersetzungsverhältnis erhalten werden, wie von der rechten Seite des V-förmigen Riemens 24 in Fig. 1 aus gesehen.

Eine Steuerung, durch die die Breite der V-förmigen Vertiefungen der Antriebs scheibe 16 und der angetriebenen Scheibe 26 geändert wird, wird entsprechend dem über ein Steuerungssystem mit einer hiernach beschriebenen Steuerungsvorrichtung an die Antriebsscheiben-Zylinderkammer 20 (20a, 20b) und an die Zylinderkammer 32 der an getriebenen Scheibe angelegten Hydraulikdruck durchgeführt.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Schaltkreisblockdiagramm eines vollständigen Steue rungssystems mit der Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses des in Fig. 1 gezeigten, kontinuierlich veränderlichen Getriebes.

Das vollständige Steuerungssystem umfaßt: a) einen elektronischen Steuerungs bereich, wie etwa einen Mikrocomputer, und b) einen Hydraulikdrucksteuerungsbereich 102 mit verschiedenen Arten von Hydraulikdrucksteuerungsventilen.

Die Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses des konti nuierlich veränderlichen Getriebes besteht hauptsächlich aus einem elektronischen Steue rungsbereich 101 und einem Hydraulikdrucksteuerungsbereich 102.

Der elektronische Steuerungsbereich 101 umfaßt: einen zentralen Berechnungs block 101A, der eine arithmetische Steuerungsfunktion durchführt und drei CPUs (zentrale Verarbeitungseinheiten) CPU1, CPU2 und CPU3 umfaßt; einen Eingabeanschluß 101B, der analoge Signale, die verschiedene Fahrzustandssignale des Motors und des Fahrzeugs angeben, in entsprechende digitale Signale umwandelt, so daß sie in dem zentralen Be rechnungsblock 101B bearbeitet werden können; und einen Ausgabeanschluß 111, der verschiedene Arten von Signalen ausgibt, um den Hydraulikdruck und andere, gesteuerte Parameter auf der Basis der Steuerungssignale von dem zentralen Berechnungsblock 101A zu steuern.

Der Eingabeanschluß 101B erhält ein die Kühlmitteltemperatur angebendes Signal S1, ein den Drosselklappenöffnungswinkel angebendes Signal S2, ein Motordrehzahlsignal S3, ein den Betrieb des ABS (Antiblockiersystem) angebendes Signal S4 von einer ABS-Steuerungseinheit 104, ein Bremssignal S5, das ausgegeben wird, wenn die Bremsvor richtung des Fahrzeugs betätigt wird, ein Auswahlschalterpositionssignal S6, das eine aus gewählte Position (Schaltungsbereich) eines Auswahlhebels 105 angibt und von einem Sperrschalter des Getriebes ausgegeben wird, ein Drehzahlsignal S7 (Turbinendrehzahl signal) der Antriebsscheibe 16 und ein Drehzahlsignal S8 der angetriebenen Scheibe 26 (Fahrzeuggeschwindigkeitssignal). Diese Sensor- und Schaltersignale werden entsprechend der Notwendigkeit der Bearbeitung dem zentralen Verarbeitungsblock 101A zugeführt.

Der zentrale Verarbeitungsblock 101A umfaßt: die erste CPU106 (CPU1 bezeich net), die zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses verwendet wird; eine zweite CPU107 (CPU2 bezeichnet), die zum Steuern des Leitungsdrucksteuerungsbereichs 107 verwendet wird, der den Leitungsdruck in dem kontinuierlich veränderlichen Getriebe 17 steuert; und eine dritte CPU108 (CPU3 bezeichnet), die zum Steuern des Feststellens und Lösens der Verriegelungskupplung 11 verwendet wird.

Diese CPUs berechnen Steuerungssignale unter Verwendung der erforderlichen, vorgegebenen Signale von den verschiedenen Arten von Sensoren und der Schaltsignale und treiben einen Schrittmotorantriebsschaltkreis 109, einen Leitungsdruck-Magnetan triebsschaltkreis 110 beziehungsweise einen Verriegelungs-Magnetantriebsschaltkreis 111 an, wobei diese Schaltkreise den Ausgabeblock (Ausgabeanschluß) 101C bilden. Folglich wird das Übersetzungsverhältnis durch die erste CPU1 gesteuert, der Leitungsdruck wird durch die zweite CPU2 gesteuert, und die Verriegelungskupplung 11 des kontinuierlich veränderlichen Getriebes 17 wird durch die dritte CPU3 gesteuert.

Im Detail gibt die erste CPU1 106 Steuerungssignale an den Schrittmotorantriebs schaltkreis 109 aus, so daß der Schaltvorgang entsprechend einem vorgegebenen Muster, das zuvor entsprechend der Motorlast, wie etwa dem Öffnungswinkel der Drosselklappe, der Drehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt wurde, durchgeführt wird.

Der Schrittmotorantriebsschaltkreis 109 treibt einen Schrittmotor 113 auf der Basis des Steuerungssignals von der ersten CPU1 106 an, der mit dem Übersetzungsverhältnis-Steuerungsventil 112 in dem Hydrauliksteuerungsteil 102 verbunden ist. Der Schrittmotor 113 entspricht dem Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus.

Der Schrittmotor 113 treibt das Übersetzungsverhältnis-Steuerungsventil 112 der art an, daß das kontinuierlich veränderliche Getriebe 17 ein Übersetzungsverhältnis ent sprechend dem Inhalt des Antriebssignals von dem Schrittmotorantriebsschaltkreis 109 einstellt. Entsprechend wird der an die Antriebsscheibenzylinderkammer 20 und an die Zylinderkammer 32 der angetriebenen Scheibe (siehe Fig. 1) angelegte Leitungsdruck erhöht oder erniedrigt, so daß der Hydraulikdruck in einer oder in beiden Zylinderkammern 20 und 32 erhöht wird und der in der anderen Zylinderkammer erniedrigt wird.

Eine Bewegung der Antriebsscheibe 16, also ein tatsächlicher Schaltvorgang, wird über eine Verbindung 114 zum Übersetzungsverhältnis-Steuerungsventil 112 rückgekop pelt. Wenn das kontinuierlich veränderliche Getriebe das Ziel-Übersetzungsverhältnis er reicht, das ungefahr einer Schritt-(Winkel-)Position des Schrittmotors 113 entsprechend dem in diesen eingegebenen Antriebssignal entspricht, wird die Öl-(Hydraulikflüssigkeit-)Zufuhr zu den Zylinderkammern 20 und 32 konstant gehalten, um das augenblickliche Übersetzungsverhältnis beim Ziel-Übersetzungsverhältnis zu stabilisieren.

Wenn das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich veränderlichen Getriebes 17 gesteuert wird, während der an die antreibenden und angetriebenen Scheiben 16 und 26 angelegte Leitungsdruck sehr niedrig ist, werden die Reibungskräfte der Scheiben 16 und 26 gegen den V-förmigen Riemen 24 niedrig, so daß ein Schlupf entsteht. Wenn jedoch das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich veränderlichen Getriebes 17 gesteuert wird, während der an die antreibenden und angetriebenen Scheiben 16 und 26 angelegte Lei tungsdruck sehr hoch ist, werden die Reibungskräfte der Scheiben 16 und 26 gegen den V-förmigen Riemen 24 sehr groß. Folglich tritt in beiden Fällen ein nachteiliger Effekt von zu geringen oder zu hohen Reibungskräften auf den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs und auf die Fahrzeugsleistung auf.

Daher steuert die zweite CPU2 107 den an den beiden Scheiben 16 und 26 anlie genden Leitungsdruck über den Leitungsdruckmagnet-Antriebsschaltkreis 110, um eine geeignete Leistungsübertragung entsprechend dem Fahrzeugfahrzustand durchzuführen.

Das heißt, daß der Leitungsdruckmagnet-Antriebsschaltkreis 110 so arbeitet, daß er die Position des Leistungsdruckmagneten 115 des Hydraulikdrucksteuerungsbereichs 102 entsprechend dem von der zweiten CPU2 107 herrührenden Steuerungssignal ändert. Somit stellt der Leitungsdruckmagnet 115 den Hydraulikdruck von einer Öldruckpumpe (nicht gezeigt) so ein, daß über einen Modifikator (Druckregelungsventil) 116 und ein Regulatorventil 117 (konstantes Druckventil) ein geeigneter Ziel-Hydraulikdruck erzeugt wird, wobei der eingestellte Hydraulikdruck dem Übersetzungsverhältnis-Steuerungsventil 112 und jeder der antreibenden und angetriebenen Scheiben 16 und 26 zugeführt wird.

Zusätzlich führt der Verriegelungssteuerungsbereich 108, also die dritte CPU3, eine Hydraulikdrucksteuerung solcherart durch, daß die Verriegelungskupplung 11 greift, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist, und gelöst wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als der vorgegebene Wert ist.

Das heißt, daß die dritte CPU3 108 den Verriegelungsmagneten 118 in dem Hy drauliksteuerungsblock 102 über den Verriegelungsmagnet-Antriebsschaltkreis 111 ent sprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit aus dem Drehzahlsignal S8 der angetriebenen Scheibe 26 so antreibt, daß ein Verriegelungssteuerungsventil 119 geschaltet wird. In die sem Fall schaltet das Verriegelungssteuerungsventil 119 zwischen zwei Systemen, nämlich einem System, in dem der Hydraulikdruck von der Hydraulikdruck-(Öldruck-)Pumpe zu einer Konverterkammer 12c als Anlegedruck für die Verriegelungskupplung 11 zugeführt wird, und einem System, in dem der Hydraulikdruck der Verriegelungsölkammer 12d als Lösedruck für die Verriegelungskammer 11 zugeführt wird. Im Detail wird der Anlege druck, wenn die Verriegelungskupplung 11 angelegt werden soll, zur Konverterkammer 12c geführt, während die Verriegelungsölkammer gelöst wird. Wenn die Verriegelungs kupplung 11 gelöst werden soll, wird der Lösedruck zur Verriegelungsölkammer 12d ge führt, und die Konverterkammer 12c wird gelöst.

Die Steuerungsvorrichtung für das kontinuierlich veränderliche Getriebe nach der vorliegenden Erfindung stellt einen Übersetzungsverhältnisbefehlswert so ein, daß ein ge wünschter Übersetzungsverhältnisresponse entsprechend einer natürlichen Dynamikcharak teristik, die dem kontinuierlich veränderlichen Getriebe, auf die das Steuerungssystem nach der vorliegenden Erfindung anwendbar ist, inhärent ist und/oder entsprechend einer Be triebsparameteränderung erhalten wird.

Fig. 3A zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiels der ersten CPU1 106 zum Durchführen einer solchen, oben beschriebenen Übersetzungsverhältnissteuerung.

In Fig. 3A berechnet ein Ziel-Übersetzungsverhältnis-Berechnungsblock 410 ein Ziel-Übersetzungsverhältnis i_pT, das dem Fahrzeugfahrzustand einschließlich dem Motor antriebszustand auf der Basis der verschiedenen, den Fahrzeugfahrzustand angebenden Signale, wie etwa des Motordrosselklappenöffnungswinkelssignals S2 und des Motor drehzahlsignals S3, entspricht.

Ein Übersetzungsverhältnisbefehlswert-Ausgabeblock 420 gibt ein letztlich auf der Basis eines Vergleichs zwischen dem Ziel-Übersetzungsverhältnis i_pT und dem tatsächli chen Übersetzungsverhältnis i_pR abgeleitetes Übersetzungsverhältnis als Schrittmotor antriebssignal Sθ aus. Ein tatsächlicher Übersetzungsverhältnis-Berechnungsblock 430 berechnet das tatsächliche Übersetzungsverhältnis i_pR des kontinuierlich veränderlichen Getriebes aus dem Drehzahlsignal S7 der Antriebsscheibe 16 und dem Drehzahlsignal S8 der angetriebenen Scheibe 26. Der Übersetzungsverhältnisbefehlswert-Berechnungsblock 420 umfaßt: einen Übersetzungsverhältnis-Berechnungsblock 440, der den Übersetzungs verhältnisbefehlswert Si_p so berechnet, daß das Übersetzungsverhältnis mit einer vorgege benen Charakteristik zum Ziel-Übersetzungsverhältnis i_pT geändert wird, wobei das tat sächliche Übersetzungsverhältnis i_pR als Rückkopplungswert eingegeben wird; und einen Störungskompensator 450, der eine Störungskompensation für das Ergebnis der Berech nung des Übersetzungsverhältnissteuerungswerts durchführt, diesen Störungskompensa tionsausgabewert in eine Winkel-(Schritt-)Position des Schrittmotors 113 umwandelt und die Winkelposition des Schrittmotors 113 als Antriebssignal Sθ ausgibt.

Fig. 4 zeigt ein Betriebsflußdiagramm zum Erklären des Steuerungsinhalts des Übersetzungsverhältnissteuerungsblocks (die erste CPU1) 106, der in Fig. 2 gezeigt ist.

Bei der Übersetzungsverhältnissteuerung wird eine Wartezeit eingestellt, um die Übersetzungsverhältnissteuerung für jede vorgegebene Steuerungsperiode durchzuführen. Das tatsächliche Übersetzungsverhältnis i_pR wird auf der Basis der Eingangswellen- und Ausgangswellendrehzahlen S7 und S8 des kontinuierlich veränderlichen Getriebes wie oben beschrieben bestimmt. Auf der Basis dieses tatsächlichen Übersetzungsverhältnisses i_pR und des zuvor während der vorherigen Steuerungsperiode berechneten Werts, wird eine Schaltungsrichtung für i_pR eingestellt, die angibt, ob das Übersetzungsverhältnis in der Erhöhungsrichtung oder in der Erniedrigungsrichtung geändert wird (man beziehe sich auf die Schritte 101 bis 103).

Als nächstes berechnet die erste CPU1 das Zielübersetzungsverhältnis i_pT entspre chend den Fahrzeugfahrzustandssignalen.

Als nächstes wird die dynamische Charakteristik G_p(s) für jedes Übersetzungs verhältnis i_p für jede Übersetzungsverhältnis-Änderungsrichtung Sd, die zuvor durch ein Experiment für jedes Modell des in Fig. 1 gezeigten, kontinuierlich veränderlichen Getrie bes bestimmt wird, aus folgender Gleichung bestimmt:

G_p(s) = K_p(i_p) x exp(-Ls)/{T_p(i_p)s + 1} (1)

wobei K_p(i_p) die Verstärkung des kontinuierlich veränderlichen Getriebes ist, in dem die Steuerungsvorrichtung anwendbar ist; T_p(i_p) eine Zeitkonstante des kontinuierlich veränderlichen Getriebes ist, die für jedes Übersetzungsverhältnis und für jede Überset zungsänderungsrichtung bestimmt wird (siehe Fig. 5), L eine Totzeit bezeichnet, s einen Differentialoperator (s = σ + jω) bezeichnet und einer Laplacetransformation entspricht, und t eine Zeit bezeichnet (die augenblickliche Zeit innerhalb einer vorgegebenen Steue rungsperiode der ersten CPU1).

Weiterhin ist der Störungskompensator 450 so ausgeführt, wobei die Dynamik charakteristik des kontinuierlich veränderlichen Getriebes in der obigen Gleichung (1) als Referenzmodell ausgedrückt ist, daß dieses Referenzmodell Parameteränderungen, wie etwa eine Viskositätsänderung der Arbeitsflüssigkeit in dem kontinuierlich veränderlichen Getriebe 17, und Abweichungen der Dynamikcharakteristik des kontinuierlich veränderli chen Getriebes aufgrund der Massenherstellung desselben und Turbulenzen aufgrund äuße rer Störungen auffängt.

In diesem Fall wird die externe Störungskompensatorausgabe i_pD aus der folgen den Gleichung (2) hergeleitet, wobei der Übersetzungsverhältnisbefehlswert Si_p und das tatsächliche Übersetzungsverhältnis i_pR als Eingabeparameter dienen:

i_pD(t) = {T_H(i_p)s + 1}i_pR(t)/{T_p(i_p)s + 1} - exp(-Ls)·Si_p(t)/{T_H(i_p)s + 1} (2)

In der obigen Gleichung (2) bezeichnet T_p(i_p) die Grenzfrequenz eines Tiefpaßfil ters des externen Störungskompensatorblocks 450 (Störungskompensator), die so berech net wird, daß die Dynamikcharakteristik (die Zeitkonstante und Totzeit) des kontinuierlich veränderlichen Getriebes 17 und die Stabilität der Steuerungsvorrichtung befriedigt werden (man beziehe sich auf Fig. 6).

Dann leitet der Übersetzungsverhältnisbefehlswert-Berechnungsblock 440 aus der nachfolgenden Gleichung (3) eine Dynamikcharakteristik (Übersetzungsverhältnisresponse) G_T(s) her, die der Entwickler erreichen möchte. Und somit wird der Übersetzungsverhält nisbefehlswert Si_p aus der nachfolgenden Gleichung (4) erhalten. (Man beziehe sich auf die Schritte 104 bis 106 der Fig. 4.)

G_T(s) = exp(-Ls)/(T_Ts + 1) (3)

Si_p(t) = C₂(i_p){C₁(i_p) × i_pT(t) - i_pR(t)} - i_pD(t) (4)

wobei in Gleichung (4)

C₁(i_p) = T_p(i_p)/{T_p(i_p) - T_T} (5), und

C₂(i_p) = {T_T/T_p(i_p)} - 1 (6), und

T_T eine konstante Zeit bezeichnet, die einem erwünschten Ziel-Übersetzungsver hältnisresponse entspricht, i_pT(t) ein Ziel-Übersetzungsverhältnis zu einem Zeitpunkt t bezeichnet und i_pR(t) das tatsächliche Übersetzungsverhältnis zu einem Zeitpunkt t be zeichnet.

Der berechnete Übersetzungsverhältnisbefehlswert Si_p berücksichtigt die Dynamik charakteristik für jedes Übersetzungsverhältnis und jede Übersetzungsverhältnisänderungs richtung des kontinuierlich veränderlichen Getriebes. Das heißt, daß für ein beliebiges Übersetzungsverhältnis und eine beliebige Schaltungsrichtung der Übersetzungsverhältnis befehlswert Si_p den Übersetzungsverhältnisresponse so angibt, wie er ursprünglich er wünscht war. Es sei jedoch festzustellen, daß in diesem Fall, da die Winkelposition des Schrittmotors 113 und das (reale) Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich veränderlichen Getriebes im allgemeinen keine proportionale Beziehung besitzen, das Antriebssignal Sθ (die Winkelposition des Schrittmotors 113) in einen Wert umgewandelt wird, der dem Übersetzungsverhältnisbefehlswert Si_p entspricht, so daß die oben beschriebene Propor tionalitätsbeziehung hergestellt wird, und der umgewandelte Wert wird zum Schrittmotor 113 ausgegeben (siehe Schritte 107 bis 109).

Die Gleichungen (7) bis (9), die hiernach beschrieben werden, geben Formeln für die oben beschriebene Umwandlung an. Eine Umwandlungsgröße (Variable) des Überset zungsverhältnisbefehlswerts Si_p wird so bestimmt, daß die proportionale Beziehung zwi schen dem Übersetzungsverhältnisbefehlswert für das Übersetzungsverhältnissteuerungs ventil 112 und dem tatsächlichen Übersetzungsverhältnis i_p auf der Basis der Beziehung zwischen einer Bewegungsvariablen Ds und der Breite der V-förmigen Vertiefung der Antriebsscheibe 16 entsprechend der Winkelposition des Schrittmotors und des Überset zungsverhältnisses i_p hergestellt wird.

r_i = {Ds/2tan(β)} + r_io (7)

r_o = [2r_i - πDc + {(2r_i - πDc)² - 4(r_i² + Dcr_i + Dc(2Dc - L_B))}^1/2]/2 (8)

i_p = r_o/r_i (9)

In den Gleichungen bezeichnet r_i den Radius des Bereichs des V-förmigen Riemens, der die Antriebsscheibe 16 berührt, r_io bezeichnet einen minimalen Radius der Antriebs scheibe 16, Dc bezeichnet den Achsenabstand zwischen der Antriebsscheibe 16 und der angetriebenen Scheibe 26, L_B bezeichnet die Umfangslänge des V-förmigen Riemens 24 und β bezeichnet den Scherwinkel jeder Scheibe.

Fig. 3B zeigt den äquivalenten Hardwareschaltkreis der ersten CPU1 der Fig. 3A zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses des kontinuierlich veränderlichen Getriebes.

Es sei festzustellen, daß in Fig. 3B jeder Blockschaltkreis eine Transferfunktion besitzt, die in dem entsprechenden Block ausgedrückt wird, und daß ein gesteuertes Objekt den Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus bezeichnet.

Da die Spezifikations-(Anforderungs-)Daten des kontinuierlich veränderlichen Getriebes schon bekannt sind, muß die Umwandlungsvariable nicht jedesmal auf der Basis der Umwandlungsformeln (7) bis (9) berechnet werden, wenn die Steuerung des Überset zungsverhältnisses für jede Steuerungsperiode durchgeführt wird, sondern das Ergebnis der Berechnung nach den Formeln (7) bis (9) kann, wie in Fig. 7 gezeigt, als Tabelle dargestellt werden. Alternativ kann die erste CPU1 106 die als Tabelle dargestellte Umwandlungs variable, die auf der Basis des tatsächlichen Meßergebnisses erhalten wurde, einlesen. Folg lich kann die Rechenlast für die erste CPU1 reduziert werden.

Die Fig. 8, 9 und 10 zeigen Schaltkreisblockdiagramme von äquivalenten Hard wareschaltkreisen für die erste CPU1.

In den Fig. 8, 9 und 10 wird eine Umwandlungstabelle, die die Beziehung zwischen der Winkelposition Sθ des Schrittmotors und dem Übersetzungsverhältnisbefehls wert Si_p angibt, an Stelle der auf den Umwandlungsformeln (7), (8) und (9) basierenden Umwandlungsvariablen verwendet.

In den Fig. 9 und 10 wird der in den Störungskompensationsblock 450 ein zugebende Übersetzungsverhältnisbefehlswert Si_p aus dem Ausgangssignal Sθ, das von einem Motor-Winkelpositionseinstellblock unter Verwendung einer Umkehrung der in Fig. 8 gezeigten Tabelle ausgegeben wird, hergeleitet.

Die Fig. 11A, 11B, 11C, 11D, 12A, 12B, 12C und 12D zeigen Simulations ergebnisse der in Fig. 8 gezeigten Steuerungsvorrichtung. Die Steuerungsvorrichtung war so entworfen, daß sie einen Ziel-Übersetzungsverhältnisresponse von G_T(s) = exp(-0,09s)/(0,3s + 1) erreicht. In den Fig. 11B und 12B bezeichnen die gepunkteten Linien Kurven ohne Dynamikcharakteristik, und die durchgezogenen Linien bezeichnen die cha rakteristischen Kurven, wenn die Steuerungsvorrichtung der Fig. 8 simuliert wurde. In den Fig. 11C, 11D, 12C und 12D bezeichnet die durchgezogene Linie die charakteristischen Kurven des tatsächlichen Übersetzungsverhältnisresponse der Steuerungsvorrichtung, die, wie oben beschrieben, simuliert wurde, und die gepunktete Linie bezeichnet die charakteri stischen Kurven des Übersetzungsverhältnisresponse, den der Entwickler erhalten wollte.

Es ist festzustellen, daß die Fig. 12A bis 12D einen Fall zeigen, in dem eine Änderung der Betriebsparameter aufgrund einer Änderung der Ölviskosität auftritt (man nehme an, daß die Zeitkonstante T_p(i_p) um 15% verringert wurde). In diesem Fall wurde der Ziel-Übersetzungsverhältnisresponse genau erhalten.

Auch wenn es möglich ist, den Übersetzungsverhältnisresponse zu erhalten, den der Entwickler erhalten wollte, indem nur die Steuerungskonstante der Übersetzungsverhältnis steuerung auf der Basis der Dynamikcharakteristik, die für jedes Übersetzungsverhältnis bestimmt wird, ohne Einfluß der Übersetzungsverhältnisposition und der Betriebsvariablen berechnet wird, kann dieser Ziel-Übersetzungsverhältnisresponse, den der Entwickler er reichen wollte, nicht immer erhalten werden, da äußere Störungen, wie etwa Laständerun gen, des kontinuierlich veränderlichen Getriebes, Änderungen in der Ölviskosität des Hy draulikdruckmechanismus, die eine Druckkraft auf jede Scheibe erzeugen, aufgrund der Umgebungstemperaturen und/oder von Abnutzung und außerdem Unterschiede in den Charakteristiken des kontinuierlich veränderlichen Getriebes für jedes Produkt aufgrund der Herstellungs- und Zusammensetzungsgenauigkeit der Produkte auftreten können. Je doch kann die Steuerungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung die Responsecha rakteristik des Übersetzungsverhältnisses so erzeugen, wie der Entwickler sie gewünscht hat, auch wenn solche Betriebsparameteränderungen, wie sie oben beschrieben wurden, auftreten.

In einem Fall, in dem bei einem Schaltvorgang eine Parameteridentifikation des Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus zum Steuern des Öffnungswinkels des Übersetzungsverhältnis-Steuerungsventils eine nicht lineare Betriebscharakteristik, wie etwa eine langsame dynamische Charakteristik, aufweist, tritt der Störungskompensator in Kraft, um die nicht lineare Betriebscharakteristik zu kompensieren. Daher werden, auch wenn das tatsächliche Übersetzungsverhältnis der identifizierten, dynamischen Parameter charakteristik des kontinuierlich veränderlichen Getriebes angenähert werden kann, Kor rekturvorgänge auch nach der Übereinstimmung des tatsächlichen Übersetzungsverhält nisses mit den identifizierten, dynamischen Parametercharakteristiken durchgeführt.

Daher muß bei Verwendung einer mechanischen Antriebsvorrichtung, wie etwa des Schrittmotors, für den Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus ein sehr robuster Schrittmotor verwendet werden, da die oben beschriebenen Korrekturvorgänge eine Wär meerzeugung in dem Schrittmotor bewirken, so daß eine Verschlechterung der Ölviskosität leicht bewirkt wird.

In einem Fall, in dem die Eingaben des Störungskompensators 450, der in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist, das tatsächliche Übersetzungsverhältnis und das die Winkelposi tion des Übersetzungsverhältnis-Eingabemechanismus (des Schrittmotors) sind, wird die nicht lineare Betriebscharakteristik in dem Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmecha nismus in dem Störungskompensator berücksichtigt, so daß ein häufiges Auftreten von Korrekturvorgängen vermieden werden kann.

Die Fig. 13A und 13B zeigen Simulationsergebnisse, die die Vermeidung von häufigen Korrekturvorgängen darstellen.

In den Fig. 13A und 13B bezeichnen die durchgezogenen Linien das Simula tionsergebnis des Ziel-Übersetzungsverhältnisresponse, die gestrichelten Linien bezeichnen die Simulationsergebnisse für die Steuerungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, und die gepunkteten Linien bezeichnen die Simulationsergebnisse eines Vergleichsbeispiels für die Steuerungsvorrichtung.

Wie durch die gestrichelte Linie der Fig. 13B gezeigt, wurden die häufigen Korrek turvorgänge unterdrückt, nachdem das Übersetzungsverhältnis das Ziel-Übersetzungs verhältnis erreicht hat.

Die nachfolgende Gleichung (10) stellt ein weiteres Verfahren zum Berechnen des Übersetzungsverhältnisbefehlswerts Si_p dar, und Fig. 14 zeigt den äquivalenten Hardware schaltkreis für Gleichung (10). Fig. 15 zeigt die charakteristische Kurve der Grenzfrequenz der in Fig. 14 gezeigten Vorrichtung.

Si_p(t) = C₂(i_p) × [C₁(i_p) × {i_pT(t) - i_pR(t)} - G_cs(s) × Si_p(t)] (10)

wobei G_cs(s) = {1/T_p(i_p)s + 1} - {exp(-Ls)/T_p(i_p)s + 1} und Si_p(t) auf der rechten Seite der Gleichung (10) den vorhergehenden Wert des Übersetzungsverhältnisbefehlswerts Si_p (t) bezeichnet.

Zusätzlich kann die gewünschte Übersetzungsverhältnis-Responsecharakteristik unter Verwendung eine Vorwärtskompensators erhalten werden, der durch die folgende Gleichung (11) ausgedrückt wird.

Fig. 16 zeigt das Schaltkreisblockdiagramm des äquivalenten Hardwareschaltkreises der Gleichung (11).

Fig. 17 zeigt die charakteristische Kurve der Grenzfrequenz der dem in Fig. 16 gezeigten Schaltkreis äquivalenten Steuerungsvorrichtung.

Si_p = {T_p(i_p)s + 1}i_pT(t)/(T_Ts + 1) (11)

Weiterhin zeigt Fig. 18 das Schaltkreisblockdiagramm eines äquivalenten Hardwa reschaltkreises der Steuerungsvorrichtung, in der der Aufbau des Störungskompensators vereinfacht ist. Der gleiche Steuerungseffekt, wie er oben beschrieben wurde, kann durch die in Fig. 18 gezeigte Steuerungsvorrichtung erreicht werden.

Es sei festzustellen, daß ein gesteuertes Objekt mit einer Transferfunktion von K_p(i_p)/{T_p(i_p)s + 1} × e^-Ls einen Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus des kontinuierlich veränderlichen Getriebes bezeichnet.

In Fig. 8 besitzt der dynamische Charakteristikkompensator die in Gleichung (1) ausgedrückte Transferfunktion G_p(s), der Störungskompensator besitzt die in Fig. 8 ge zeigte Transferfunktion und gibt die externe Störungskompensationsausgabe i_pD(t), die in Gleichung (2) ausgedrückt ist, an einen ersten Subtrahierer aus, und die Umwandlungs tabelle des Übersetzungsverhältnisbefehlswerts in Abhängigkeit von dem Befehlswert für die Winkelposition des Schrittmotors leitet G_T(s) und Si_p(t) her, die in den Gleichungen (3) und (4) ausgedrückt sind. In den Fig. 9 und 10 erhält der Störungskompensator den Übersetzungsverhältnisbefehlswert von dem Einstellblock für die Schrittmotorwinkelposi tion über die invertierte Tabelle auf die gleiche Weise, wie in Fig. 8 beschrieben.

In Fig. 14 gibt der dynamische Charakteristikkompensator S_ip(t) wie es in Glei chung (10) ausgedrückt ist, an die Umwandlungstabelle des Übersetzungsverhältnisbefehls werts in Abhängigkeit von dem Befehlswert für die Winkelposition des Schrittmotors aus.

In Fig. 16 gibt der dynamische Charakteristikkompensator S_ip(t) wie es in Glei chung (11) ausgedrückt ist, an die Umwandlungstabelle aus. In Fig. 18 besitzt der Stö rungskompensator zwei Transferfunktionsblöcke und einen einzigen Subtrahierer.

Es sei abschließend festzustellen, daß der oben beschriebene Störungskompensator auch robuster Kompensator bezeichnet wird, wie er beispielsweise in dem Patent US-A-5 444 346 beschrieben ist, dessen Inhalt hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen wird.

Claims

1. Steuerungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche umfaßt:

a) ein kontinuierlich veränderliches Getriebe (17) mit einem Übersetzungs verhältnis-Veränderungsmechanismus (113), dessen Übersetzungsverhältnis kontinuierlich entsprechend einer Betriebsvariablen des Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmecha nismus gesteuert wird, wobei der Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus so angeordnet und aufgebaut ist, daß er das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich ver änderlichen Getriebes entsprechend einem Übersetzungsverhältnis-Befehlswert kontinuier lich einstellt;
b) einen ersten Sensor, der so angeordnet und aufgebaut ist, daß er den Fahrzeug fahrzustand des Fahrzeugs feststellt, in dem das kontinuierlich veränderliche Getriebe an geordnet ist;
c) einen zweiten Sensor, der so angeordnet und aufgebaut ist, daß er das tatsächli che Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich veränderlichen Getriebes feststellt; und
d) eine Steuerungseinheit (106), welche umfaßt:
e) einen Ziel-Übersetzungsverhältnis-Berechnungsblock (410) zum Berechnen eines Ziel-Übersetzungsverhältnisses auf der Basis des festgestellten Fahrzeugfahrzustands;
f) einen Dynamikcharakteristik-Schätzblock zum Schätzen einer vorgegebenen Dynamikcharakteristik für jedes augenblickliche Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich veränderlichen Getriebes;
g) einen Störungskompensator (450), der so angeordnet und aufgebaut ist, daß er eine Störungskompensationsausgabe als Funktion des tatsächlichen Übersetzungsverhält nisses und entweder des Übersetzungsverhältnis-Befehlswerts oder der Betriebsvariablen des Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus berechnet;
h) einen Übersetzungsverhältnis-Steuerungskonstanten-Berechnungsblock zum Berechnen einer Steuerungskonstanten für jedes augenblickliche Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich einstellbaren Getriebes, um unter Verwendung der geschätzten Dynamik charakteristik eine Ziel-Dynamikcharakteristik zu erreichen;
i) einen ersten Übersetzungsverhältnis-Befehlsberechnungsblock (440) zum Be rechnen eines ersten Übersetzungsverhältnisbefehlswerts aus dem Ziel-Übersetzungsver hältnis, dem tatsächlichen Übersetzungsverhältnis und der Steuerungskonstanten des ent sprechenden, augenblicklichen Übersetzungsverhältnisses; und
j) einen zweiten Übersetzungsverhältnis-Befehlsberechnungsblock zum Subtrahie ren der Störungskompensationsausgabe des Störungskompensators von dem ersten Über setzungsverhältnisbefehlswerts, um den Übersetzungsverhältnisbefehlswert zu bestimmen und auszugeben, wobei die Steuerungsvorrichtung weiterhin umfaßt:
k) einen Übersetzungsverhältnis-Steuerungsblock zum veränderlichen Steuern der Betriebsvariablen des Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus als Funktion des ausgegebenen Übersetzungsverhältnisbefehlswerts.

2. Steuerungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Störungskompensator umfaßt: einen ersten Störungskompensator mit einer Transferfunktion eines zuvor eingestellten Tiefpaßfilters zum Empfangen des Über setzungsverhältnisbefehlswerts des Übersetzungsverhältnis-Befehlsberechnungsblocks und zum Berechnen einer ersten Störungskompensationsausgabe als Funktion des empfangenen Übersetzungsverhältnisbefehlswerts; einen zweiten Störungskompensator mit einer Trans ferfunktion eines weiteren Tiefpaßfilters, die eine Multiplikation der Transferfunktion des ersten Störungskompensators mit dem Kehrwert eines weiteren Tiefpaßfilters ist, in dem der geschätzte Wert der Dynamikcharakteristik verwendet wird, zum Empfangen des tat sächlichen Übersetzungsverhältnisses und zum Berechnen einer zweiten Störungskompen sationsausgabe als Funktion des tatsächlichen Übersetzungsverhältnisses des kontinuierlich veränderlichen Getriebes; und einen Störungskompensations-Ausgabeblock zum Subtrahie ren der Ausgabe des ersten Störungskompensators von der Ausgabe des zweiten Störungs kompensator, um die Störungskompensationsausgabe zu erhalten.

3. Steuerungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet daß die Störungskompensationsausgabe i_pD(t) des Störungskompensators ausge drückt wird durch: i_pD(t) = {T_H(i_p)s + 1}i_pR(t)/{T_p(i_p)s + 1} - exp(-Ls)·Si_p(t)/{TH(i_p)s + 1wobei t die Zeit bezeichnet, T_H(i_p) die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters des ersten Störungskompensators ist, i_pR(t) das tatsächliche Übersetzungsverhältnis ist, s einen Diffe rentialoperator (s = σ + ω) bezeichnet, der einem Laplacetransformationsoperator ent spricht, T_p(i_p) eine Zeitkonstante des kontinuierlich veränderlichen Getriebes angibt, die für jedes augenblickliche Übersetzungsverhältnis und jede Änderungsrichtung des Überset zungsverhältnisses bestimmt wird L eine Totzeit bezeichnet, exp die Exponentialfunktion bezeichnet und Si_p(t) den Übersetzungsverhältnisbefehlswert bezeichnet.

4. Steuerungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 3 ,dadurch gekenn zeichnet; daß die Dynamikcharakteristik G_p(s) für jedes Übersetzungsverhältnis des konti nuierlich veränderlichen Getriebes die durch den Dynamikcharakteristik-Schätzblock ge schätzt wird, bestimmt wird als: G_p(s) = K_p(i_p) × exp(-Ls)/{T_p(i_p)s + 1},wobei K_p(i_p) die Verstärkung des kontinuierlich veränderlichen Getriebes ist.

5. Steuerungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ziel-Dynamikcharakteristik G_T(s), die der Entwickler der Steuerungsvor richtung erreichen möchte, ausgedrückt wird durch: G_T(s) = exp(-Ls)/((T_Ts + 1),wobei T_T eine Zeitkonstante bezeichnet, die einem gewünschten Ziel-Überset zungsverhältnisresponse entspricht.

6. Steuerungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Übersetzungsverhältnisbefehlswert ausgedrückt wird durch: Si_p(t) = C₂(i_p){C₁(i_p) × i_pT(t) - i_pR(t)} - i_pD(t),wobei in GleichungC₁(i_p) = T_p(i_p)/{T_p(i_p) - T_T}, und
C₂(i_p) = {T_T/T_p(i_p)} - 1, undi_pT(t) ein Ziel-Übersetzungsverhältnis zu einem Zeitpunkt t bezeichnet und i_pR(t) das tatsächliche Übersetzungsverhältnis zu einem Zeitpunkt t bezeichnet.

7. Steuerungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus (113) umfaßt: ein Übersetzungsverhältnis-Steuerungsventil (112), das so angeordnet und aufgebaut ist, daß es veränderlich den an das kontinuierlich veränderliche Getriebe angelegten Hydraulikdruck steuert, und einen mit dem Übersetzungsverhältnis-Steuerungsventil verbundenen Schritt motor (113), der so angeordnet und aufgebaut ist, daß er den Öffnungswinkel des Übersetzungsverhältnis-Steuerungsventils (112) entsprechend seiner Winkelposition unge fahr entsprechend dem Übersetzungsverhältnisbefehlswert steuert und der außerdem eine Umwandlungsvorrichtung zum Bestimmen einer Umwandlungsgröße zur Umwandlung aus dem Übersetzungsverhältnisbefehlswert in die entsprechende Winkelposition des Schritt motors entsprechend den folgenden Gleichungen: r_i = {Ds/2tan(β)} + r_io
r_o = [2r_i - πDc + {(2r_i - πDc)² - 4(r_i² + Dcr_i + Dc(2Dc - L_B))}^1/2]/2,
i_p = r_o/r_iumfaßt, wobei r_i den Radius des einen Riemen (24) berührenden Bereichs einer Antriebsscheibe (16) bezeichnet, Ds eine Bewegung des Riemens innerhalb des räumlichen Intervalls der Antriebsscheibe (16) bezeichnet und der Winkelposition des Schrittmotors (113) entspricht, r_io einen minimalen Radius der Antriebsscheibe (16) bezeichnet, r_o einen Radius eines den Riemen (24) berührenden Bereichs einer angetriebenen Scheibe (26) des kontinuierlich veränderlichen Getriebes (17) bezeichnet, Dc den Achsenabstand zwi schen der Antriebsscheibe (16) und der angetriebenen Scheibe (26) bezeichnet, L_B die Umfangslänge des Riemens (24) bezeichnet und β den Scherwinkel jeder Scheibe bezeich net, wobei i_p das Übersetzungsverhältnis bezeichnet, das eine proportionale Beziehung zum Übersetzungsverhältnisbefehlswert besitzt.

8. Steuerungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Umwandlungsgrößen-Bestimmungsvorrichtung eine Tabelle umfaßt, die die Beziehung zwischen dem Übersetzungsverhältnisbefehlswert und der Winkelposition des Schrittmotors (113) angibt und die schon durch ein Experiment bestimmt wurde.

9. Steuerungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Störungskompensator umfaßt: einen ersten Störungskompensator mit einer Transferfunktion eines zuvor eingestellten Tiefpaßfilters, der den geschätzten Wert der Dynamikcharakteristik verwendet, zum Berechnen und Ausgeben einer ersten Stö rungskompensationsausgabe als Funktion des empfangenen Übersetzungsverhältnisbefehls werts; einen Subtrahierer zum Subtrahieren der ersten Störungskompensationsausgabe von dem tatsächlichen Übersetzungsverhältnis; einen zweiten Störungskompensator mit einer Transferfunktion eines weiteren Tiefraßfilters, die eine Multiplikation der Transferfunktion des ersten Störungskompensators mit dem Kehrwert eines weiteren, vorher eingestellten Tiefpaßfilters ist, zum Berechnen und Ausgeben als Funktion des Subtraktionsergebnisses des Subtrahierers einer zweiten Störungskompensationsausgabe als Störungskompensa tionsausgabe des Störungskompensators.

10. Steuerungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Störungskompensationsausgabe i_pD(t) des Störungskompensators ausge drückt wird durch: i_pD(t) = {T_H(i_p)s + 1}/{T_p(i_p)s + 1}·[i_pR(t) - exp(-Ls)/{T_H(i_p)s + 1 }],wobei t die Zeit bezeichnet, T_H(i_p) die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters des ersten Störungskompensators und des zweiten Störungskompensators ist, so daß die Dynamik charakteristik des kontinuierlich veränderlichen Getriebes und die Stabilität der Störungs vorrichtung erreicht werden, T_p(i_p) eine Zeitkonstante des kontinuierlich veränderlichen Getriebes angibt, die für jedes augenblickliche Übersetzungsverhältnis und jede Änderungs richtung des Übersetzungsverhältnis bestimmt wird, i_pR(t) das tatsächliche Übersetzungs verhältnis zum Zeitpunkt t ist, L eine Totzeit bezeichnet, s einen Differentialoperator be zeichnet und exp die Exponentialfunktion bezeichnet.