DE19616384B4

DE19616384B4 - Regelvorrichtung für ein stufenloses Getriebe in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19616384B4
Application number: DE19616384A
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Yokohama Adachi; Hideki Machida Sudo; Shigeru Atsugi 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: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: US5672137A; DE19616384A1; JP3358381B2; JPH08296708A

Abstract

Regelvorrichtung für ein in einem Kraftfahrzeug angeordnetes stufenloses Getriebe, das von einem Ist-Übersetzungsverhältnis zu einem Soll-Übersetzungsverhältnis verstellbar ist, wobei das stufenlose Getriebe einen Übersetzungsverhältnis-Verstellmechanismus (112, 113) einschließt, der stufenlos das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes entsprechend einer Stellgröße verstellt, wobei die Regelvorrichtung umfasst:
erste Sensoren, um einen Fahrzustand des Fahrzeuges, in dem das stufenlose Getriebe eingebaut ist, festzustellen und den Fahrzeugfahrzustand angebende Signale (S1 bis S7) abzugeben,
zweite Sensoren, um Eingangswellen- und Ausgangswellen-Drehzahlen festzustellen, und die Eingangswellen- und Ausgangswellen-Drehzahlen angebende Signale (S7, S8) abzugeben, und
ein Regelgerät (106), wobei das Regelgerät (106) einschließt:
eine Soll-Übersetzungsverhältnis-Berechnungseinrichtung (410), um das Soll-Übersetzungsverhältnis (i_pT(t)) in einer momentanen Regelperiode auf der Basis der den Fahrzeugfahrzustand angebenden Signale (S1 bis S7) zu berechnen,
eine Ist-Übersetzungsverhältnis-Berechnungseinrichtung (430), um das Ist-Übersetzungsverhältnis (i_pR(t)) auf der Basis der die Eingangswellen- und Ausgangswellen-Drehzahlen angebenden Signale (S7, S8) zu berechnen, und
eine Stellgrößen-Berechnungseinrichtung (420) zum Berechnen der...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für ein stufenloses Getriebe in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Art von stufenlosen Getrieben zur automatischen Leistungsübertragung 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 des stufenlosen Getriebes kontinuierlich verändert werden, indem die Scheibenbreite jeder Scheibe gesteuert wird. Das Übersetzungsverhältnis wird entsprechend einem vorgegebenen Muster entsprechend dem Fahrzeugfahrzustand, wie er etwa durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, 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 JP 3-121358A und die am 1. Dezember 1984 veröffentlichte JP 59-217 047A geben Beispiele von früher vorgeschlagenen Steuerungssystemen für Stellglieder zum Steuern von Öffnungswinkeln von Übersetzungsverhältnis-Steuerungsventilen der stufenlosen Getriebe, von denen jedes so ausgeführt ist, daß es entsprechend einem vorgegebenen Fahrzeugfahrzustand eine geeignete Übersetzungsverhältnisreaktion erzeugt, um die Fahrzeugbeschleunigungsleistung, den Kraftstoffverbrauch und den Fahrkomfort des Fahrzeugs zu verbessern.

Auch wenn jedes in den oben angegebenen japanischen Patentanmeldungen beschriebene Steuerungssystem einen geeigneten Übersetzungsverhältnisbefehlswert als Sollwert für das Steuerungssystem ausgibt, besteht jedoch das Problem, daß das damit verbundene, stufen lose Getriebe nicht immer eine Übersetzungsreaktion ausführt, wie sie 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-Verstellmechanismus angelegten Hydraulikdruck und dem tatsächlichen Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes ist nicht immer proportional.
2) Die Dynamikcharakteristik 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-Verstellmechanismus anliegenden Hydraulikdruck nicht gleichmäßig ist.
3) Wenn ein Übersetzungsverhältnis-Steuerungsventil, das eine unterschiedliche Charakteristik in der Hochschaltrichtung und in der Herabschaltrichtung aufweist, in dem stufenlosen Getriebe verwendet wird, um den Schaltvorgang zum Beispiel beim Auftreten eines Fehlers in dem Übersetzungsverhältnis-Verstellmechanismus zu ermöglichen, ist die Übersetzungsverhältnisreaktion in Abhängigkeit von der Richtung des Schaltvorgangs (in ein höheres oder ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis) unterschiedlich. Folglich tritt eine Abweichung von der Soll-Übersetzungsverhältnis-Steuerungscharakteristik, die der Entwickler des Steuerungssystems erreichen wollte, auf.

Eine dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechende, aus der US 5,075,860 bekannte Regelvorrichtung für ein stufenloses Getriebe in einem Kraftfahrzeug umfaßt einen Verstellmechanismus, der das stufenlose Getriebe entsprechend einer Stellgröße verstellt. In den Regelvorgang werden der Fahrzustand des Fahrzeuges, in den das stufenlose Getriebe eingebaut ist, und das Ist-Übersetzungsverhältnis sowie das Soll-Übersetzungsverhältnis einbezogen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung für ein stufenloses Getriebe in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, das auch unter Einfluß von Störeinflüssen ein optimales Übergangsverhalten hat.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß umfaßt das Regelgerät einen Dynamikcharakteristik-Berechnungsblock zum Berechnen einer Dynamikcharakteristik für jedes Übersetzungsverhältnis unter Einbeziehung einer Zeitkonstanten, die zuvor für jedes Modell des stufenlosen Getriebes festgelegt wurde, einen Störungskompensationsblock zum Berechnen eines Störungskompensationsausgabewertes, einen Übersetzungsverhältnis-Regelkonstanten-Berechnungsblock zum Berechnen von Regelkonstanten, die zum Bestimmen des Übersetzungsverhältnis-Befehlswertes entsprechend der berechneten Dynamikcharakteristik verwendet wurden, einen ersten Übersetzungsverhältnis-Berechnungsblock zum Berechnen eines ersten Übersetzungsverhältnis-Befehlswertes entsprechend dem Ist-Übersetzungsverhältnis, den Regelkonstanten und dem Soll-Übersetzungsverhältnis und einen zweiten Übersetzungsverhältnis-Befehlswert-Berechnungsblock zum Subtrahieren des Störungskompensationsausgabewertes von dem ersten Übersetzungsverhältnis-Befehlswert, um den Übersetzungsverhältnis-Befehlswert zu bestimmen und daraus die Stellgröße zu ermitteln, die an den Übersetzungsverhältnis-Verstellmechanismus abgegeben wird. Mit einer solchen Regelvorrichtung kann ein vom Entwickler gewünschtes Übersetzungsverhältnis-Übergangsverhalten auch unter Einwirkung von Störeinflüssen erzielt werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

1 einen Längsquerschnitt eines stufenlosen Getriebes (ein Kraftfahrzeuggetriebe des stufenlosen Getriebetyps), auf das die Regelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung anwendbar ist,

2 ein schematisches Blockdiagramm eines vollständigen Regelsystems mit einer Regelvorrichtung entsprechend einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das auf das stufenlose Getriebe der 1 anwendbar ist,

3A ein Funktionsblockdiagramm einer ersten, in 2 gezeigten Steuerungseinheit CPU1,

3B ein Hardwareschaltkreis-Blockdiagramm der in 2 gezeigten Steuerungseinheit CPU1, das dem Funktionsblockdiagramm der 3A äquivalent ist,

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

5 eine charakteristische Kurve, die die Beziehung zwischen dem Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes und einer Zeitkontante T_p(i_p) des stufenlosen Getriebes mit der Änderungsrichtung des Übersetzungsverhältnisses als Parameter zeigt,

6 eine charakteristische Kurve, die die Beziehung zwischen einer Grenzfrequenz des stufenlosen Getriebes und einer Grenzfrequenz eines Teils eines Störungskompensators zeigt,

7 eine charakteristische Kurve, die die Beziehung zwischen dem Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes und der Winkelposition eines Schrittmotors zeigt,

8 ein Hardwareschaltkreis-Blockdiagramm der Steuerungseinheit CPU1, das ein erstes Berechnungsverfahren des Übersetzungsverhältnisbefehlswerts als eine Modifikation der 3A und 3B darstellt,

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

10 ein Hardwareschaltkreis-Blockdiagramm der Steuerungseinheit CPU1, das ein drittes Berechnungsverfahren des Übersetzungsverhältnisbefehlswerts als eine weitere Modifikation der 3A und 3B darstellt,

die 11A bis 11D erste charakteristische Kurven, die Ergebnisse von Simulationen von Übersetzungsverhältnisreaktionen in dem in 3A gezeigten Ausführungsbeispiel zeigen,

die 12A bis 12D zweite charakteristische Kurven, die Ergebnisse von Simulationen von Übersetzungsverhältnisreaktionen in dem in 3A gezeigten Ausführungsbeispiel zeigen,

die 13A und 13B dritte charakteristische Kurven, die Ergebnisse von Simulationen von Übersetzungsverhältnisrreaktionen in dem in 3A gezeigten Ausführungsbeispiel zeigen,

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

15 ein charakteristische Kurve, die eine Grenzfrequenz in der Steuerungseinheit der 14 zeigt.

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

17 ein charakteristische Kurve, die eine Beziehung zwischen der Grenzfrequenz eines Störkompensators und dem stufenlosen Getriebe im Falle der 16 zeigt, und

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

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

1 ist ein Längsquerschnitt eines stufenlosen Getriebes (ein Kraftfahrzeuggetriebe des stufenlosen Getriebetyps), auf das die Regelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung anwendbar ist.
Ein Drehmomentwandler 12 einer hydraulischen Leistungsübertragungsvorrichtung ist mit einer Motorausgangswelle 10 verbunden. Die hydraulische Leistungsübertragungsvorrichtung kann an Stelle des Drehmomentwandlers 12 aus einer Hydraulikkupplung oder aus einer elektromagnetischen Kupplung bestehen.
Der Drehmomentwandler 12 ist mit einer Überbrückungskupplung 11 versehen. Die Hydraulikdrücke in einer Drehmomentwandlerkammer 12c und einer Überbrückungsölkammer 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 Drehmomentwandlers 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-Schaltmechanismus 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 stufenlosen Getriebes 17 verbunden. Das stufenlose Getriebe 17 umfaßt: die Antriebsscheibe 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), kegelstumpfförmige Platte 18, die einstückig zusammen mit der Antriebsachse 14 rotiert; und eine bewegliche, kegelstumpfförmige Platte 22, die der festen, kegelstumpfförmigen Platte 18 gegenüberliegt, um zusammen mit der festen Platte 18 eine Vförmige 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 Druckaufnahmefläche 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 Hydraulikdrucks in der axialen Richtung der angetriebenen Achse 28 beweglich ist. Ein Antriebszahnrad 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 1 gezeigte, stufenlose Getriebe installiert ist, mittels einer Antriebswelle über ein Differentialgetriebe 56 an.
Die in das gesamte, stufenlose Getriebe (das in 1 gezeigt ist) von dem Motor 10 eingespeiste Rotationskraft (das Drehmoment) wird über den Drehmomentwandler 12 und die Rotationswelle 13 zum Vorwärts/Rückwärts-Schaltmechanismus 15 übertragen. Wenn die Vorwärtskupplung 40 greift und die Rückwärtsbremse 50 gelöst ist, wird die Rotationskraft (das Drehmoment) der Rotationswelle 13 über den Planetengetriebemechanismus 19, der sich insgesamt in einem Rotationszustand befindet, in dieselbe Rotationsrichtung wie die der Antriebswelle 14 des stufenlosen 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 Drehmoments) entgegengesetzten Richtung auf die Antriebswelle 14 übertragen wird.
Die Rotationskraft (das Drehmoment) der Antriebswelle 14 wird über die Antriebsscheibe 16, den V-förmigen Riemen 24, die angetriebene Scheibe 26, die angetriebene Achse 28, das Antriebszahnrad 36, das Leerlaufzahnrad 48, die Leerlaufwelle 52, das Ritzelzahnrad 54 und das abschließende Zahnrad 44 auf das Differentialgetriebe 56 übertragen.
Wenn sowohl die Vorwärtskupplung 40 als auch die Rückwärtsbremse 50 gelöst sind, befindet sich der oben beschriebene Leistungsübertragungmechanismus im Leerlaufzustand.
Wenn die bewegliche, kegelstumpfförmige Platte 22 der Antriebsscheibe 16 beziehungsweise 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 Riemen 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 beweglichen Platte 34 mit dem V-förmigen Riemen 24 bezeichnet) geändert. Somit wird das Dreh zahlverhältnis, also in anderen Worten das Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebsscheibe 16 und der angetriebenen Scheibe 26 über den V-förmigen Riemen 24 geändert.
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 1 ausgesehen), so daß ein großes Übersetzungsverhältnis erreicht werden kann. Wenn die beweglichen, kegelstumpfförmigen Platten 22 und 34 in eine einander entgegengesetzte Richtung bewegt werden, kann ein relativ kleines Übersetzungsverhältnis erhalten werden, wie von der rechten Seite des V-förmigen Riemens 24 in 1 aus gesehen.
Eine Regelung, durch die die Breite der V-förmigen Vertiefungen der Antriebsscheibe 16 und der angetriebenen Scheibe 26 geändert wird, wird entsprechend dem über ein Steuerungssystem mit einer hiernach beschriebenen Regelvorrichtung an die Antriebsscheiben-Zylinderkammer 20 (20a, 20b) und an die Zylinderkammer 32 der angetriebenen Scheibe angelegten Hydraulikdruck durchgeführt.
2 zeigt ein schematisches Schaltkreisblockdiagramm eines vollständigen Regelsystems mit der Regelvorrichtung zum Regeln des Übersetzungsverhältnisses des in 1 gezeigten, stufenlosen Getriebes.
Das vollständige Regelsystem umfaßt: a) einen elektronischen Steuerungsbereich, wie etwa einen Mikrocomputer, und b) einen Hydraulikdrucksteuerungsbereich 102 mit verschiedenen Arten von Hydraulikdrucksteuerungsventilen.
Die Regelvorrichtung zum Regeln des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes besteht hauptsächlich aus einem elektronischen Steuerungsbereich 101 und einem Hydraulikdrucksteuerungsbereich 102.
Der elektronische Steuerungsbereich 101 umfaßt: einen zentralen Berechnungsblock 101A, der eine arithmetische Steuerungsfunktion durchführt und drei CPUs (zentrale Verarbeitungseinheiten) CPU1, CPU2 und CPU3 umfaßt; einen Eingabeanschluß 101B, der analo ge Signale, die verschiedene Fahrzustandssignale des Motors und des Fahrzeugs angeben, in entsprechende digitale Signale umwandelt, so daß sie in dem zentralen Berechnungsblock 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 Bremsvorrichtung des Fahrzeugs betätigt wird, ein Auswahlschalterpositionssignal S6, das eine ausgewählte Position (Schaltungsbereich) eines Auswahlhebels 105 angibt und von einem Sperrschalter des Getriebes ausgegeben wird, ein Drehzahlsignal S7 (Turbinendrehzahlsignal) 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 CPU 106 (CPU1 bezeichnet), die zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses verwendet wird; eine zweite CPU 107 (CPU2 bezeichnet), die zum Steuern des Leitungsdrucksteuerungsbereichs 107 verwendet wird, der den Leitungsdruck in dem stufenlosen Getriebe 17 steuert; und eine dritte CPU 108 (CPU3 bezeichnet), die zum Steuern des Feststellens und Lösens der Überbrückungskupplung 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-Magnetantriebsschaltkreis 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 Überbrückungskupplung 11 des stufenlosen Getriebes 17 wird durch die dritte CPU3 gesteuert.
Im Detail gibt die erste CPU1 106 Steuerungssignale an den Schrittmotorantriebsschaltkreis 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-Verstellmechanismus.
Der Schrittmotor 113 treibt das Übersetzungsverhältnis-Steuerungsventil 112 derart an, daß das stufenlose Getriebe 17 ein Übersetzungsverhältnis entsprechend 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 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 rückgekoppelt. Wenn das stufenlose Getriebe das Ziel-Übersetzungsverhältnis erreicht, das ungefähr 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 stufenlosen 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 stufenlosen Getriebes 17 gesteuert wird, während der an die antreibenden und angetriebenen Scheiben 16 und 26 angelegte Leitungsdruck sehr hoch ist, werden die Reibungskräfte der Scheiben 16 und 26 gegen den V-förmigen Riemen 24 sehr groß. Folglich tritt in beiden Fäl len 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 anliegenden 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 Überbrückungssteuerungsbereich 108, also die dritte CPU3, eine Hydraulikdrucksteuerung solcherart durch, daß die Überbrückungskupplung 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 Überbrückungsmagneten 118 in dem Hydrauliksteuerungsblock 102 über den Überbrückungsmagnet-Antriebsschaltkreis 111 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit aus dem Drehzahlsignal S8 der angetriebenen Scheibe 26 so antreibt, daß ein Überbrückungssteuerungsventil 119 geschaltet wird. In diesem Fall schaltet das Überbrückungssteuerungsventil 119 zwischen zwei Systemen, nämlich einem System, in dem der Hydraulikdruck von der Hydraulikdruck-(Öldruck-)Pumpe zu einer Konverterkammer 12c als Anlegedruck für die Überbrückungskupplung 11 zugeführt wird, und einem System, in dem der Hydraulikdruck der Überbrückungsölkammer 12d als Lösedruck für die Überbrückungskupplung 11 zugeführt wird. Im Detail wird der Anlegedruck, wenn die Überbrückungskupplung 11 angelegt werden soll, zur Konverterkammer 12c geführt, während die Überbrückungsölkammer gelöst wird. Wenn die Überbrückungskupplung 11 gelöst werden soll, wird der Lösedruck zur Überbrückungsölkammer 12d geführt, und die Konverterkammer 12c wird gelöst.
Die Regelvorrichtung für das stufenlose Getriebe nach der vorliegenden Erfindung stellt einen Übersetzungsverhältnisbefehlswert so ein, daß eine gewünschte Übersetzungsverhältnisreaktion entsprechend einer natürlichen Dynamikcharakteristik, die dem stufenlosen Getriebe, auf die das Regelsystem nach der vorliegenden Erfindung anwendbar ist, inhärent ist und/oder entsprechend einer Betriebsparameteränderung erhalten wird.
3A zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiels der ersten CPU1 106 zum Durchführen einer solchen, oben beschriebenen Übersetzungsverhältnissteuerung.
In 3A berechnet ein Soll-Übersetzungsverhältnis-Berechnungsblock 410 ein Soll-Übersetzungsverhältnis i_pT, das dem Fahrzeugfahrzustand einschließlich dem Motorantriebszustand auf der Basis der verschiedenen, den Fahrzeugfahrzustand angebenden Signale, wie etwa des Motordrosselklappenöffnungswinkelssignals S2 und des Motordrehzahlsignals S3, entspricht.
Eine Stellgrößen-Berechnungseinrichtung 420 gibt ein letztlich auf der Basis eines Vergleichs zwischen dem Soll-Übersetzungsverhältnis i_pT und dem Ist-Übersetzungsverhältnis i_pR abgeleitetes Übersetzungsverhältnis als Schrittmotorantriebssignal S aus. Ein Ist-Übersetzungsverhältnis-Berechnungsblock 430 berechnet das Ist-Übersetzungsverhältnis i_pR des stufenlosen Getriebes aus dem Drehzahlsignal S7 der Antriebsscheibe 16 und dem Drehzahlsignal S8 der angetriebenen Scheibe 26. Die Stellgrößen-Berechnungseinrichtung 420 umfaßt: einen Übersetzungsverhältnisbefehlswert-Berechnungsblock 440, der den Übersetzungsverhältnisbefehlswert Si_p so berechnet, daß das Übersetzungsverhältnis mit einer vorgegebenen Charakteristik zum Soll-Übersetzungsverhältnis i_pT geändert wird, wobei das Ist-Übersetzungsverhältnis i_pR als Rückkopplungswert eingegeben wird; und einen Störungskompensator 450, der eine Störungskompensation für das Ergebnis der Berechnung des Übersetzungsverhältnissteuerungswerts durchführt, diesen Störungskompensationsausgabewert in eine Winkel-(Schritt-)Position des Schrittmotors 113 umwandelt und die Winkelposition des Schrittmotors 113 als Antriebssignal S ausgibt.
4 zeigt ein Betriebsflußdiagramm zum Erklären des Steuerungsinhalts des Übersetzungsverhältnissteuerungsblocks (die erste CPU1) 106, der in 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 stufenlosen Getriebes wie oben beschrieben bestimmt. Auf der Basis dieses Ist-Übersetzungsverhältnisses i_pR und des zuvor während der vorherigen Steuerungsperiode berechneten Werts, wird eine Schaltungsrichtung Sd 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 Soll-Übersetzungsverhältnis i_pT entsprechend den Fahrzeugfahrzustandssignalen.
Als nächstes wird die Dynamikcharakteristik Gp(s) für jedes Übersetzungsverhältnis i_p für jede Übersetzungsverhältnis-Änderungsrichtung Sd, die zuvor durch ein Experiment für jedes Modell des in 1 gezeigten, stufenlosen Getriebes bestimmt wird, aus folgender Gleichung bestimmt: Gp(s) = Kp(ip) × exp(–Ls)/{Tp(ip)s + 1} (1)wobei K_p(i_p) die Verstärkung des stufenlosen Getriebes ist, in dem die Regelvorrichtung anwendbar ist; T_p(i_p) eine Zeitkonstante des stufenlosen Getriebes ist, die für jedes Übersetzungsverhältnis und für jede Übersetzungsänderungsrichtung bestimmt wird (siehe 5), L eine Totzeit bezeichnet, s einen Differentialoperator (s = + j) bezeichnet und einer Laplacetransformation entspricht, und t eine Zeit bezeichnet (die augenblickliche Zeit innerhalb einer vorgegebenen Steuerungsperiode der ersten CPU1).
Weiterhin ist der Störungskompensator 450 so ausgeführt, wobei die Dynamikcharakteristik des stufenlosen Getriebes in der obigen Gleichung (1) als Referenzmodell ausgedrückt ist, daß dieses Referenzmodell Parameteränderungen, wie etwa eine Viskositätsänderung der Arbeitsflüssigkeit in dem stufenlosen Getriebe 17, und Abweichungen der Dynamikcharakteristik des stufenlosen Getriebes aufgrund der Massenherstellung desselben und Turbulenzen aufgrund äußerer Störungen auffängt.
In diesem Fall wird ein externer Störungskompensatorausgabewert i_pD aus der folgenden Gleichung (2) hergeleitet, wobei der Übersetzungsverhältnisbefehlswert Si_p und das tatsächliche Übersetzungsverhältnis i_pR als Eingabeparameter dienen: ipD(t) = {TH(ip)s + 1}ipR(t)/{Tp(ip)s + 1} – exp(–Ls)Sip(t)/{TH(ip)s + 1} (2)
In der obigen Gleichung (2) bezeichnet T_H(i_p) die Grenzfrequenz eines Tiefpaßfilters des externen Störungskompensatorblocks 450 (Störungskompensator), die so berechnet wird, daß der Dynamikcharakteristik (die Zeitkonstante und Totzeit) des stufenlosen Getriebes 17 und der Stabilität der Regelvorrichtung genügt werden (man beziehe sich auf 6).
Dann leitet der Übersetzungsverhältnisbefehlswert-Berechnungsblock 440 aus der nachfolgenden Gleichung (3) eine Dynamikcharakteristik (Übersetzungsverhältnisreaktion) G_T(s) her, die der Entwickler erreichen möchte. Und somit wird der Übersetzungsverhältnisbefehlswert Si_p aus der nachfolgenden Gleichung (4) erhalten. (Man beziehe sich auf die Schritte 104 bis 106 der 4.) GT(s) = exp(–Ls)/(TTs + 1) (3) Sip(t) = C2(ip){C1(ip) × ipT(t) – ipR(t)} – ipD(t) (4)wobei in Gleichung (4) C1(ip) = Tp(ip)/{Tp(ip) – TT} (5), und C2(ip) = {TT/Tp(ip)} – 1 (6), und
T_T eine konstante Zeit bezeichnet, die einer erwünschten Soll-Übersetzungsverhältnisreaktion entspricht, i_pT(t) ein Soll-Übersetzungsverhältnis zu einem Zeitpunkt t bezeichnet und i_pT(t) das Ist-Übersetzungsverhältnis zu einem Zeitpunkt t bezeichnet.
Der berechnete Übersetzungsverhältnisbefehlswert Si_p berücksichtigt die Dynamikcharakteristik für jedes Übersetzungsverhältnis und jede Übersetzungsverhältnisänderungsrichtung des stufenlosen Getriebes. Das heißt, daß für ein beliebiges Übersetzungsverhältnis und eine beliebige Schaltungsrichtung der Übersetzungsverhältnisbefehlswert Si_p die Übersetzungsverhältnisreaktion so angibt, wie er ursprünglich erwünscht war. Es sei jedoch festzustellen, daß in diesem Fall, da die Winkelposition des Schrittmotors 113 und das (reale) Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes im allgemeinen keine proportionale Beziehung besitzen, das Antriebssignal S (die Winkelposition des Schrittmotors 113) in einen Wert umgewandelt wird, der dem Übersetzungsverhältnisbefehlswert Si_p entspricht, so daß die oben beschriebene Proportionalitätsbeziehung 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 Übersetzungsverhältnisbefehlswerts Si_p wird so bestimmt, daß die proportionale Beziehung zwischen dem Übersetzungsverhältnisbefehlswert für das Übersetzungsverhältnissteuerungsventil 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 Übersetzungsverhältnisses i_p hergestellt wird. ri = {Ds/2tan(β)} + rio (7) ro = [2ri – Dc + {(2ri – Dc)2 – 4(ri 2 + Dcri + Dc(2Dc – LB))}½]/2 (8) ip = ro/ri (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 Antriebsscheibe 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.
3B zeigt den äquivalenten Hardwareschaltkreis der ersten CPU1 der 3A zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes.
Es sei festzustellen, daß in 3B jeder Blockschaltkreis eine Übergangsfunktion besitzt, die in dem entsprechenden Block ausgedrückt wird, und daß ein gesteuertes Objekt den Übersetzungsverhältnis-Verstellmechanismus bezeichnet.
Da die Spezifikations-(Anforderungs-)Daten des stufenlosen Getriebes schon bekannt sind, muß die Umwandlungsvariable nicht jedesmal auf der Basis der Umwandlungsformeln (7) bis (9) berechnet werden, wenn die Steuerung des Übersetzungsverhältnisses für jede Steuerungsperiode durchgeführt wird, sondern das Ergebnis der Berechnung nach den Formeln (7) bis (9) kann, wie in 7 gezeigt, als Tabelle dargestellt werden. Alternativ kann die erste CPU1 106 die als Tabelle dargestellte Umwandlungsvariable, die auf der Basis des tatsächlichen Meßergebnisses erhalten wurde, einlesen. Folglich kann die Rechenlast für die erste CPU1 reduziert werden.
Die 8, 9 und 10 zeigen Schaltkreisblockdiagramme von äquivalenten Hardwareschaltkreisen für die erste CPU1.
In den 8, 9 und 10 wird eine Umwandlungstabelle, die die Beziehung zwischen der Winkelposition S des Schrittmotors und dem Übersetzungsverhältnisbefehlswert Si_p angibt, an Stelle der auf den Umwandlungsformeln (7), (8) und (9) basierenden Umwandlungsvariablen verwendet.
In den 9 und 10 wird der in den Störungskompensationsblock 450 einzugebende Übersetzungsverhältnisbefehlswert Si_p aus dem Ausgangssignal S, das von einem Motor-Winkelpositionseinstellblock unter Verwendung einer Umkehrung der in 8 gezeigten Tabelle ausgegeben wird, hergeleitet.
Die 11A, 11B, 11C, 11D, 12A, 12B, 12C und 12D zeigen Simulationsergebnisse der in 8 gezeigten Regelvorrichtung. Die Regelvorrichtung war so entworfen, daß sie eine Soll-Übersetzungsverhältnisreaktion von G_T(s) = exp(–0,09s)/(0,3s + 1) erreicht. In den 11B und 12B bezeichnen die gepunkteten Linien Kurven ohne Dynamikcharakteristik, und die durchgezogenen Linien bezeichnen die charakteristischen Kurven, wenn die Regelvorrichtung der 8 simuliert wurde. In den 11C, 11D, 12C und 12D bezeichnet die durchgezogene Linie die charakteristischen Kurven der tatsächlichen Übersetzungsverhältnisreaktion der Regelvorrichtung, die, wie oben beschrieben, simuliert wurde, und die gepunktete Linie bezeichnet die charakteristischen Kurven der Übersetzungsverhältnisreaktion, den der Entwickler erhalten wollte.
Es ist festzustellen, daß die 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 die Soll-Übersetzungsverhältnisreaktion genau erhalten.
Auch wenn es möglich ist, die Übersetzungsverhältnisreaktion zu erhalten, den der Entwickler erhalten wollte, indem nur die Regelkonstante der Übersetzungsverhältnisregelung auf der Basis der Dynamikcharakteristik, die für jedes Übersetzungsverhältnis bestimmt wird, ohne Einfluß der Übersetzungsverhältnisposition und der Betriebsvariablen berechnet wird, kann diese Soll-Übersetzungsverhältnisreaktion, die der Entwickler erreichen wollte, nicht immer erhalten werden, da äußere Störungen, wie etwa Laständerungen, des stufenlosen Getriebes, Änderungen in der Ölviskosität des Hydraulikdruckmechanismus, die eine Druckkraft auf jede Scheibe erzeugen, aufgrund der Umgebungstemperaturen und/oder von Abnutzung und außerdem Unterschiede in den Charakteristiken des stufenlosen Getriebes für jedes Produkt aufgrund der Herstellungs- und Zusammensetzungsgenauigkeit der Produkte auftreten können. Jedoch kann die Regelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung die Charakteristik 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-Verstellmechanismus zum Steuern des Öffnungswinkels des Überset zungsverhältnis-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 Parametercharakteristik des stufenlosen angenähert werden kann, Korrekturvorgänge auch nach der Übereinstimmung des Ist-Übersetzungsverhältnisses mit den identifizierten, dynamischen Parametercharakteristiken durchgeführt.
Daher muß bei Verwendung einer mechanischen Antriebsvorrichtung, wie etwa des Schrittmotors, für den Übersetzungsverhältnis-Verstellmechanismus ein sehr robuster Schrittmotor verwendet werden, da die oben beschriebenen Korrekturvorgäng eine Wärmeerzeugung 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 9 und 10 gezeigt ist, das Ist-Übersetzungsverhältnis und das die Winkelposition des Übersetzungsverhältnis-Eingabemechanismus (des Schrittmotors) sind, wird die nicht lineare Betriebscharakteristik in dem Übersetzungsverhältnis-Verstellmechanismus in dem Störungskompensator berücksichtigt, so daß ein häufiges Auftreten von Korrekturvorgängen vermieden werden kann.
Die 13A und 13B zeigen Simulationsergebnisse, die die Vermeidung von häufigen Korrekturvorgängen darstellen.
In den 13A und 13B bezeichnen die durchgezogenen Linien das Simulationsergebnis der Soll-Übersetzungsverhältnisreaktion, die gestrichelten Linien bezeichnen die Simulationsergebnisse für die Regelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, und die gepunkteten Linien bezeichnen die Simulationsergebnisse eines Vergleichsbeispiels für die Regelvorrichtung.
Wie durch die gestrichelte Linie der 13B gezeigt, wurden die häufigen Korrekturvorgänge unterdrückt, nachdem das Übersetzungsverhältnis das Soll-Übersetzungsverhältnis erreicht hat.
Die nachfolgende Gleichung (10) stellt ein weiteres Verfahren zum Berechnen des Übersetzungsverhältnisbefehlswerts Si_p dar, und 14 zeigt den äquivalenten Hardwareschaltkreis für Gleichung (10). 15 zeigt die charakteristische Kurve der Grenzfrequenz der in 14 gezeigten Vorrichtung. Sip(t) = C2(ip) × [C1(ip) × {ipT(t) – ipR(t)} – Gcs(s) × Sip(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 Übersetzungsverhältnisreaktion unter Verwendung eine Vorwärtskompensators erhalten werden, der durch die folgende Gleichung (11) ausgedrückt wird.
16 zeigt das Schaltkreisblockdiagramm des äquivalenten Hardwareschaltkreises der Gleichung (11).
17 zeigt die charakteristische Kurve der Grenzfrequenz der dem in 16 gezeigten Schaltkreis äquivalenten Regelvorrichtung. Sip = {Tp(ip)s + 1}ipT(t)/(TTs + 1) (11)
Weiterhin zeigt 18 das Schaltkreisblockdiagramm eines äquivalenten Hardwareschaltkreises der Regelvorrichtung, in der der Aufbau des Störungskompensators vereinfacht ist. Der gleiche Effekt, wie er oben beschrieben wurde, kann durch die in 18 gezeigte Regelvorrichtung erreicht werden.
Es sei festzustellen, daß ein gesteuertes Objekt mit einer Übergangsfunktion von K_p(i_p)/{T_p(i_p)s + 1} × e^–Ls einen Übersetzungsverhältnis-Verstellmechanismus des stufenlosen Getriebes bezeichnet.
In 8 besitzt der Dynamikcharakteristikkompensator die in Gleichung (1) ausgedrückte Übergangsfunktion G_p(s), der Störungskompensator besitzt die in 8 gezeigte Ü bergangsfunktion und gibt den externen Störungskompensationsausgabewert i_pD(t), der in Gleichung (2) ausgedrückt ist, an einen ersten Subtrahierer aus, und die Umwandlungstabelle des Übersetzungsverhältnisbefehlswerts in Abhängigkeit von dem Befehlswert für die Winkelposition des Schrittmotors leitet G_T(s) und S_ip(t) her, die in den Gleichungen (3) und (4) ausgedrückt sind. In den 9 und 10 erhält der Störungskompensator den Übersetzungsverhältnisbefehlswert von dem Einstellblock für die Schrittmotorwinkelposition über die invertierte Tabelle auf die gleiche Weise, wie in 8 beschrieben.
In 14 gibt der Dynamikcharakteristikkompensator S_ip(t), wie es in Gleichung (10) ausgedrückt ist, an die Umwandlungstabelle des Übersetzungsverhältnisbefehlswerts in Abhängigkeit von dem Befehlswert für die Winkelposition des Schrittmotors aus.
In 16 gibt der Dynamikcharakteristikkompensator S_ip(t), wie es in Gleichung (11) ausgedrückt ist, an die Umwandlungstabelle aus. In 18 besitzt der Störungskompensator zwei Übergangsfunktionsblöcke und einen einzigen Subtrahierer.
Es sei abschließend festzustellen, daß der oben beschriebene Störungskompensator auch als 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

Regelvorrichtung für ein in einem Kraftfahrzeug angeordnetes stufenloses Getriebe, das von einem Ist-Übersetzungsverhältnis zu einem Soll-Übersetzungsverhältnis verstellbar ist, wobei das stufenlose Getriebe einen Übersetzungsverhältnis-Verstellmechanismus (112, 113) einschließt, der stufenlos das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes entsprechend einer Stellgröße verstellt, wobei die Regelvorrichtung umfasst: erste Sensoren, um einen Fahrzustand des Fahrzeuges, in dem das stufenlose Getriebe eingebaut ist, festzustellen und den Fahrzeugfahrzustand angebende Signale (S1 bis S7) abzugeben, zweite Sensoren, um Eingangswellen- und Ausgangswellen-Drehzahlen festzustellen, und die Eingangswellen- und Ausgangswellen-Drehzahlen angebende Signale (S7, S8) abzugeben, und ein Regelgerät (106), wobei das Regelgerät (106) einschließt: eine Soll-Übersetzungsverhältnis-Berechnungseinrichtung (410), um das Soll-Übersetzungsverhältnis (i_pT(t)) in einer momentanen Regelperiode auf der Basis der den Fahrzeugfahrzustand angebenden Signale (S1 bis S7) zu berechnen, eine Ist-Übersetzungsverhältnis-Berechnungseinrichtung (430), um das Ist-Übersetzungsverhältnis (i_pR(t)) auf der Basis der die Eingangswellen- und Ausgangswellen-Drehzahlen angebenden Signale (S7, S8) zu berechnen, und eine Stellgrößen-Berechnungseinrichtung (420) zum Berechnen der Stellgröße und Abgeben derselben an den Übersetzungsverhältnis-Verstellmechanismus (112, 113) entsprechend dem berechneten Soll-Übersetzungsverhältnis (i_pT(t)), so dass das Ist-Übersetzungsverhältnis (i_p(R)(t)) in Übereinstimmung mit dem Soll-Übersetzungsverhältnis (i_pT(t)) gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelgerät (106) umfasst: einen Dynamikcharakteristik-Berechnungsblock (410) zum Berechnen einer Dynamikcharakteristik (G_p(s)) für jedes Übersetzungsverhältnis (i_p) unter Einbeziehung einer Zeitkonstanten (Tp(i_p)), die zuvor für jedes Modell des stufenlosen Getriebes festgelegt wurde, einen Störungskompensationsblock (450) zum Berechnen eines Störungskompensationsausgabewertes (i_pD(t)), wobei der Störungskompensationsblock (450) einen ersten Störungskompensator umfasst, der eine Übertragungsfunktion eines zuvor festgesetzten Tiefpassfilters aufweist zum Aufnehmen eines Übersetzungsverhältnisbefehlswertes eines zweiten Übersetzungsverhältnisbefehlswert-Berechnungsblocks, der Teil eines Übersetzungsverhältnisbefehlswert-Berechnungsblocks (440) ist, und Berechnen eines ersten Störungskompensationsausgabewertes als Funktion des aufgenommenen Übersetzungsverhältnisbefehlswertes, einen zweiten Störungskompensator umfasst, der eine Übertragungsfunktion eines anderen Tiefpassfilters aufweist, der eine Multiplikation der Übertragungsfunktion des ersten Störungskompensators mit einer Inversen einer Übertragungsfunktion eines weiteren anderen Tiefpassfilters ist, in welchem der berechnete Wert der Dynamikcharakteristik (Gp(s)) verwendet wird, zum Aufnehmen des Ist-Übersetzungsverhältnisses (i_pR(t)) und Berechnen eines zweiten Störungskompensationsausgabewertes als Funktion des Ist-Übersetzungsverhältnisses (i_pR(t)) des stufenlosen Getriebes, und einen Störungskompensations-Ausgabeblock umfasst, zum Subtrahieren des ersten Störungskompensationsausgabewertes vom dem zweiten Störungskompensationsausgabewert zum Erhalten des Störungskompensationsausgabewertes (i_pD(t)), einen Übersetzungsverhältnis-Regelkonstanten-Berechnungsblock, der Teil des Übersetzungsverhältnisbefehlswert-Berechnungsblocks (440) ist, zum Berechnen von Regelkonstanten (C₁(i_p), C₂(i_p)), die zum Bestimmen des Übersetzungsverhältnisbefehlswertes (Si_p(t)) entsprechend der berechneten Dynamikcharakteristik (Gp(s)) verwendet werden, einen ersten Übersetzungsverhältnisbefehlswert-Berechnungsblock, der Teil des Übersetzungsverhältnisbefehlswert-Berechnungsblocks (440) ist, zum Berechnen eines ersten Übersetzungsverhältnisbefehlswertes entsprechend dem Ist-Übersetzungsverhältnis (i_pR(t)), den Regelkonstanten (C₁(i_p), C₂(i_p)) und dem Soll-Übersetzungsverhältnis (i_pT(t)), und den zweiten Übersetzungsverhältnisbefehlswert-Berechnungsblock zum Subtrahieren des Störungskompensationsausgabewertes (i_pD(t)) von dem ersten Übersetzungsverhältnisbefehlswert, um den Übersetzungsverhältnisbefehlswert (Si_p(t)) zu bestimmen und wobei die Stellgrößen-Berechnungseinrichtung (420) die Stellgröße entsprechend dem Übersetzungsverhältnisbefehlswert (Si_p(t)) als das Soll-Übersetzungsverhältnis berechnet und an den Übersetzungsverhältnis-Verstellmechanismus (112, 113) abgibt.
Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Störungskompensationsblock (450) den Störungskompensationsausgabewert (i_pD(t) gemäß folgender Gleichung berechnet: ipD(t) = {TH(ip)s + 1}ipR(t)/{Tp(ip)s + 1} – exp(–Ls) Sip(t)/{TH(ip)s + 1},wobei t die Zeit bezeichnet, T_H(i_p) eine Grenzfrequenz eines Tiefpassfilters des Störungskompensators ist, i_pR(t) das Ist-Übersetzungsverhältnis ist, s einen Differentialoperator (s = σ + jω) bezeichnet, der einem Laplacetransformationsoperator entspricht, T_p(i_p) eine Zeitkonstante des stufenlosen Getriebes angibt, die für jedes augenblickliche Übersetzungsverhältnis und jede Änderungsrichtung des Übersetzungsverhältnisses bestimmt ist, L eine Totzeit bezeichnet, exp die Exponentialfunktion bezeichnet und Si_p(t) einen Übersetzungsverhältnisbefehlswert bezeichnet,
Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dynamikcharakteristik-Berechnungsblock (410) die Dynamikcharakteristik Gp(s) für jedes Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes gemäß folgender Gleichung berechnet: Gp(s) = Kp(ip) × exp(–Ls)/{Tp(ip)s + 1},wobei K_p(i_p) die Verstärkung des stufenlosen Getriebes ist.
Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Soll-Dynamikcharakteristik G_T(s), die der Entwickler der Regelvorrichtung erreichen möchte, ausgedrückt wird durch: GT(s) = exp(–Ls)/(TTs + 1),wobei T_T eine Zeitkonstante bezeichnet, die einem gewünschten Übergangsverhalten entspricht.
Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößen-Berechnungseinrichtung (420) den Übersetzungsverhältnisbefehlswert Si_p(t) gemäß folgender Gleichung berechnet: Sip(t) = C2(ip){C1(ip) × ipT(t) – ipR(t)} – ipD(t),wobei in Gleichung C1(ip) = Tp(ip)/{Tp(ip) – TT} ist, C2(ip) = {TT/Tp(ip)} – 1 ist, undi_pT(t) ein Soll-Übersetzungsverhältnis zu einem Zeitpunkt t bezeichnet und i_pR(t) das Ist-Übersetzungsverhältnis zu einem Zeitpunkt t bezeichnet.
Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzungsverhältnis-Verstellmechanismus (112, 113) umfasst: ein Übersetzungsverhältnis-Regelungsventil (112), das so angeordnet und aufgebaut ist, dass es veränderlich den an das stufenlose Getriebe angelegten Hydraulikdruck regelt; und einen mit dem Übersetzungsverhältnis-Regelungsventil (112) verbundenen Schrittmotor (113), der so angeordnet und aufgebaut ist, dass er den Öffnungswinkel des Übersetzungsverhältnis-Regelungsventils (112) entsprechend seiner Winkelposition ungefähr entsprechend dem Übersetzungsverhältnisbefehlswert steuert und der außerdem eine Umwandlungsvorrichtung zum Bestimmen einer Umwandlungsgröße zur Umwandlung aus dem Übersetzungsverhältnisbefehlswert in die entsprechende Winkelposition des Schrittmotors (113) entsprechend den folgenden Gleichungen: ri = {Ds/2tan(β)} + rio, ro = [2ri – πDc + {(2ri – πDc)2 – 4(ri 2 + Dcri + Dc(2Dc – LB))}½]/2, ip = ro/ri umfasst, 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 stufenlosen Getriebes (17) bezeichnet, Dc den Achsenabstand zwischen der Antriebsscheibe (16) und der angetriebenen Scheibe (26) bezeichnet, L_B die Umfangslänge des Riemens (24) bezeichnet und β den Scherwinkel jeder Scheibe bezeichnet, wobei i_p das Übersetzungsverhältnis bezeichnet, das eine proportionale Beziehung zum Übersetzungsverhältnisbefehlswert besitzt.
Regelvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungsvorrichtung eine experimentell bestimmte Tabelle umfasst, die die Beziehung zwischen dem Übersetzungsverhältnisbefehlswert und der Winkelposition des Schrittmotors (113) angibt.