DE3704582A1 - Steuerungsvorrichtung fuer ein getriebe mit stufenlos veraenderbarem untersetzungsverhaeltnis - Google Patents

Steuerungsvorrichtung fuer ein getriebe mit stufenlos veraenderbarem untersetzungsverhaeltnis

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DE3704582A1 DE19873704582 DE3704582A DE3704582A1 DE 3704582 A1 DE3704582 A1 DE 3704582A1 DE 19873704582 DE19873704582 DE 19873704582 DE 3704582 A DE3704582 A DE 3704582A DE 3704582 A1 DE3704582 A1 DE 3704582A1
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Description

Aus der US-PS 45 97 308 ist ein System zum Steuern des Untersetzungsverhältnisses eines stufenlos veränderlichen Getriebes für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein Keilriemen über eine Antriebs- oder Eingangsriemenscheibe und eine Abtriebs- oder Ausgangsriemenscheibe läuft und ein Stellantrieb in Form eines Schrittmotors, der in eine Vielzahl von Betriebsstellungen bringbar ist, eine Ventilanordnung betätigt, die eine hydraulische Druckquelle mit einem Stellantrieb verbindet, mit dem die Eingangsriemenscheibe und/oder die Ausgangsriemenscheibe so verstellt werden kann, daß sich ein gewünschtes Untersetzungsverhältnis ergibt. Sensoren sind dazu vorgesehen, die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs zu ermitteln, wie beispielsweise die Maschinendrehzahl, die Drosselklappenöffnung und die Fahrgeschwindigkeit. Das System enthält eine Computersteuerung, die nach einem Verfahren mit folgenden Schritten arbeitet:
Ermitteln eines einzustellenden Solluntersetzungsverhältnisses durch Tabellennachschlag in einer Datentabelle auf der Grundlage der Drosselklappenöffnung und der Fahrgeschwindigkeit;
Bestimmen einer Sollimpulszahl, die einer einzunehmenden Sollbetriebsstellung des Stellantriebs entspricht, um das Solluntersetzungsverhältnis einzurichten;
Erzeugen einer augenblicklichen Impulszahl als ein Parameter, die auf Null gesetzt wird, wenn das größte Untersetzungsverhältnis im Getriebe eingerichtet ist;
Verändern der herrschenden Impulszahl in einer solchen Richtung, daß ein Unterschied zwischen der Sollimpulszahl und der herrschenden Impulszahl vermindert wird, und
Bewegen des Stellantriebs in die Sollbetriebsstellung desselben in Abhängigkeit von einer Änderung in der herrschenden Impulszahl.
Die Tabellendaten enthalten eine Null-Sollimpulszahl an einer Stelle, die die Fahrgeschwindigkeitsadresse Null hat, um das Fahrzeug aus dem Stillstand zu bewegen, so daß das höchste Untersetzungsverhältnis immer dann eingerichtet wird, wenn das die Fahrgeschwindigkeit angebende Signal gleich Null ist. Um eine Eins-zu-Eins-Beziehung zwischen der herrschenden Impulszahl und der herrschenden Betriebsstellung des Stellantriebes mit guter Genauigkeit zu erzielen, wird die herrschende Impulszahl immer dann auf Null gesetzt, wenn ein Schaltbezugsschalter durch den Stellantrieb beim Einnehmen einer vorbestimmten Betriebsstellung, bei welcher das höchste Untersetzungsverhältnis im Getriebe eingerichtet ist, eingeschaltet wird. Dieses bekannte System weist ein mögliches Problem insofern auf, als die Null-Sollimpulszahl abgegeben wird, wenn das die Fahrgeschwindigkeit angebende Signal aufgrund eines Ausfalls oder einer Störung im Fahrgeschwindigkeitssensor Null wird. Wenn das die Fahrgeschwindigkeit angebende Signal während des Fahrens des Fahrzeugs zu Null wird, dann würde das Getriebe nach unten in das höchste Untersetzungsverhältnis geschaltet, wodurch am Fahrzeug in unerwünschter Weise eine Motorbremsung ausgeführt wird. Dies kann zu einem Überdrehen der Maschine führen, wenn sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bewegt.
Aus der am 25. Juni 1986 veröffentlichten EP-OS 01 08 315 ist ein Steuersystem bekannt, das dazu bestimmt ist, nicht nur eine Untersetzungsverhältnissteuerung, sondern auch eine Anlaßkupplungssteuerung auszuführen.
Aus der EP-OS 01 39 277 ist eine Vorwärts- und Rückkopplungssteuerung bekannt, mit der das Übergangsverhalten bei einem stufenlosen Getriebe verbessert werden soll, wobei eine Vorwärtssteuerung oder eine Rückkopplungssteuerung in Abhängigkeit vom Absolutwert eines Fehlersignals gewählt wird, das einen Unterschied zwischen einer herrschenden Impulszahl und einer Sollimpulszahl angibt, und es wird ein Schaltsteuersignal auf der Grundlage dieser Auswahl zur Bewegung des Stellantriebs erzeugt, um das Untersetzungsverhältnis in dem stufenlosen Getriebe zu beeinflussen. Die Vorwärtssteuerung wird auf der Grundlage eines Vorwärtssteuerwertes ausgeführt, der durch Berechnung bestimmt wird, während die Rückkopplungssteuerung auf der Grundlage der Summe des Vorwärtssteuerwertes und eines Rückkopplungssteuerwertes ausgeführt wird. Der Rückkopplungssteuerwert ist die Summe eines proportionalen Terms und eines integralen Terms. Wenn bei diesem bekannten Steuersystem im Übergangszustand, der durch eine große und schnelle Vergrößerung der Drosselklappenöffnung ausgelöst wird, beachtlich gesteigert wird, dann vergrößert sich der Proportionalterm entsprechend mit der Vergrößerung des Fehlersignals, und es ergibt sich eine Übersteuerung bei der Antriebsriemenscheibendrehzahl, bevor eine neue Antriebsriemenscheiben-Solldrehzahl erreicht wird, die durch die neue Drosselklappenstellung vorgegeben ist. Diese Übersteuerung findet unmittelbar vor dem Ende des Übergangszustandes statt. Die Änderungsgeschwindigkeit der Antriebsriemenscheibendrehzahl während des Auftretens der Übersteuerung ist groß, was zu einer merklichen Änderung im Ausgangswellendrehmoment führt, die als ein Ruck unmittelbar vor dem Abschluß des Übergangszustandes wahrgenommen werden kann.
Es sei nun auf Fig. 8 Bezug genommen. Wenn die Drosselklappe schnell geöffnet wird, um eine schnelle und große Steigerung des Drosselklappenöffnungsgrades (TH) hervorzurufen, dann steigt eine Antriebsriemenscheibensolldrehzahl (TRPM), die in Übereinstimmung mit dem Drosselklappenöffnungsgrad (TH) eingestellt wird, schnell und weit an und weicht erheblich von der herrschenden Antriebsriemenscheibendrehzahl (Nt) ab. Die augenblickliche Antriebsriemenscheibendrehzahl weicht daher von der Solldrehzahl in negativer Richtung ab. Um unter diesen Bedingungen die herrschende Antriebsriemenscheibendrehzahl zu steigern, ist es notwendig, eine Sollschaltstellgliedsbetriebsstellung (ND) in Richtung auf eine vorbestimmte Stellung zu bewegen, in der das größte Untersetzungsverhältnis eingerichtet wird, indem die Sollimpulszahl gegen Null vermindert wird. Der Umfang der Verminderung der Sollimpulszahl ist proportional mit dem Term variabel, der durch Kp × e ausgedrückt wird, wobei Kp eine Proportionalverstärkung und e ein Fehler ist, und fernerhin proportional mit einem Integralterm, der durch Ki × e × dt ausgedrückt wird. Wenn die Fehlergröße e während des Übergangszustands groß ist, dann ist der Proportionalterm wesentlich, so daß die Sollschaltstellgliedsbetriebsstellung sich scharf ändert, was das Stellglied veranlaßt, seine Bewegungsrichtung schnell zu ändern. Als Folge davon übersteuert die herrschende Antriebsriemenscheibendrehzahl (Nt) vor dem Abschluß des Übergangszustandes, und die Ausgangswellendrehmomentkurve schwankt erheblich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Proportional- und Integralsteuerung für ein stufenlos änderbares Getriebe derart zu verbessern, daß das Getriebe ein ruckloses Übergangsverhalten beim Schalten vom Gleichmäßigkeitszustand in einen anderen Gleichmäßigkeitszustand zeigt. Dieses System sollte darüber hinaus frei von dem oben erwähnten möglichen Problem sein, das durch einen Ausfall oder Fehler des Fahrgeschwindigkeitssensors hervorgerufen wird.
Es wird von der Erfindung eine Steuerungsvorrichtung für ein stufenlos veränderliches Kraftfahrzeuggetriebe vorgeschlagen, das ein verbessertes Übergangsverhalten zeigt, indem Proportional- und/oder Integralterme beschränkt werden, wenn ein Fehler einen vorbestimmten Größenbereich überschreitet. Hierdurch wird eine Übersteuerung der Antriebsriemenscheibendrehzahl beim Annähern an deren Solldrehzahl vermieden. Diese Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise mit Schutzmaßnahmen gegen einen Ausfall des Fahrgeschwindigkeitssensors versehen derart, daß die vorerwähnte Beschränkung aufgehoben wird, wenn das die Fahrgeschwindigkeit angebende Signal während des Fahrens auf Null abfallen sollte.
Die Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Getriebes mit stufenlos veränderbarem Untersetzungsverhältnis;
Fig. 2A und 2B zusammen einen hydraulischen Steuerkreis;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuereinheit zum Steuern eines Schrittmotors und eines Kraftmotors in der Anordnung nach den Fig. 2A und 2B;
Fig. 4 ein Flußdiagramm für die Steuerroutine des Kraftmotors;
Fig. 5(a) und 5(b) zusammen ein Flußdiagramm einer vollständigen Eingriffssteuerroutine;
Fig. 6(a) bis 6(d) zusammen eine Schrittmotorsteuerroutine;
Fig. 7 ein Zeitdiagramm eines Übergangsverhaltens, das durch die Steuervorrichtung nach der Erfindung erzielbar ist;
Fig. 8 ein vergleichbares Diagramm bezüglich des Übergangsverhaltens im Stand der Technik, und
Fig. 9 ein Zeitdiagramm, das die Reaktion der Steuerungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn das Fahrgeschwindigkeitssignal beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit auf Null fällt.
Fig. 1 zeigt den Kraftübertragungsmechanismus eines Keilriemengetriebes mit stufenlos veränderlichem Untersetzungsverhältnis in einem Kraftfahrzeug. Eine Eingangswelle 1002 wird von einer Maschine angetrieben, die mit einer Drosselklappe ausgerüstet ist. Die Eingangswelle 1002 ist über eine hydraulische Vorwärtskupplung 1004 oder eine hydraulische Rückfahrkupplung 1024 mit einer Antriebsriemenscheibe 1006 verbindbar. Die Kupplung 1004 hat eine Zylinderkammer 1036 und beginnt den Eingriff, wenn ein Fluiddruck, z. B. ein Öldruck, der der Zylinderkammer 1036 zugeführt wird, einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Die Rückfahrkupplung 1024 hat eine Zylinderkammer 1038 und beginnt einzugreifen, wenn ein Fluiddruck, d. h. ein Öldruck, der der Zylinderkammer 1038 zugeführt wird, einen vorbestimmten Wert übersteigt. Wie Fig. 2A zeigt, ist die Vorwärtskupplungs-Zylinderkammer 1036 mit einem Handwählventil 1104 über eine Ölleitung 1142 verbunden, während die Rückwärtskupplungs-Zylinderkammer 1038 mit dem erwähnten Handwählventil 1104 über eine Ölleitung 1144, ein Rückwärtssperrventil 1122 und eine Ölleitung 1138 verbunden ist. Das Handwählventil 1104 führt einen Öldruck in einer Ölleitung 1140 der Vorwärtszylinderkammer 1036 zu, wenn es in der "D"-Stellung steht, während es den Öldruck in der Ölleitung 1140 der Rückwärtszylinderkammer 1038 zuführt, wenn es in der "R"-Stellung steht. Der Öldruck in der Ölleitung 1140 wird von einem Startventil 1116 erzeugt. Das Startventil 1116 spricht auf einen Öldruck in einer Ölleitung 1214 an, der eine Maschinendrehzahl angibt, und einen Starteinstellöldruck in einer Ölleitung 1212, der von einem Starteinstellventil 1118 mit einem Kraftmotor 1224 erzeugt wird.
Die detaillierte Beschreibung der Fig. 1, 2A und 2B ist der EP-OS 00 93 413 entnehmbar. Spezielle Aufmerksamkeit verdient davon die Beschreibung der Fig. 24, 25A und 25B.
Nachfolgend soll eine Steuereinheit 1300 beschrieben werden, die die Betätigung eines Schaltstellglieds in Form eines Schrittmotors 1110 und den Kraftmotor 1224 steuert.
Wie Fig. 3 zeigt, erhält die Steuereinheit 1300 als Eingänge elektrische Signale von einem Antriebsriemenscheibendrehzahlsensor 399, einem Maschinendrehzahlsensor 301, einem Fahrgeschwindigkeitssensor 302, einem Drosselöffnungsgradsensor (oder Ansaugunterdrucksensor) 303, einem Schaltstellungsschalter 304, einem Schaltbezugsschalter 1298, einem Maschinenkühlmitteltemperatursensor 306, einem Bremssensor 307 und einem Startdrucksensor 321.
Der Antriebsriemenscheibendrehzahlsensor 399 ermittelt die Drehzahl der Antriebsriemenscheibe 1006. Der Maschinendrehzahlsensor 301 ermittelt die Maschinendrehzahl durch Messung der Anzahl der Zündimpulse der Maschine pro Zeiteinheit und der Fahrgeschwindigkeitssensor 302 ermittelt die Fahrgeschwindigkeit durch Messung der Drehzahl der Ausgangswelle des kontinuierlich veränderlichen Getriebes. Der Drosselöffnungsgradsensor (oder Ansaugunterdrucksensor) 303 ermittelt den Drosselklappenöffnungsgrad der Maschine als ein elektrisches Spannungssignal (im Falle eines Ansaugunterdrucksensors ebenfalls als elektrisches Spannungssignal). Der Schaltstellungsschalter 304 ermittelt, welche der Betriebsstellungen, nämlich P, N, D und L am Handwählventil 1104 eingestellt ist. Der Schaltbezugsschalter 1298 wird eingeschaltet, wenn der Ventilschieber 1182 des vorerwähnten Schaltstellmechanismus 1108 in eine Stellung gekommen ist, die dem höchsten Untersetzungsverhältnis entspricht. Der Maschinenkühlmitteltemperatursensor 306 erzeugt ein Signal, wenn die Maschinenkühlmitteltemperatur niedriger als ein vorbestimmter Wert ist. Der Bremssensor 307 ermittelt, ob die Fahrzeugbremse betätigt ist, oder nicht. Der Startdrucksensor 321 wandelt den Startdruck in der oben erwähnten Ölleitung 1140 in ein elektrisches Signal um.
Die von dem Riemenscheibendrehzahlsensor 399, dem Maschinendrehzahlsensor 301 und dem Fahrgeschwindigkeitssensor 302 erzeugten Signale gelangen zu einer Eingangsschnittstelle 311, nachdem sie durch Impulsformer 400, 308 bzw. 309 gelaufen sind, und die elektrische Spannung vom Drosselöffnungsgradsensor (oder Ansaugunterdrucksensor) 303 wird in einem A/D-Wandler 310 in ein digitales Signal umgewandelt, bevor es der Eingangsschnittstelle 311 zugeführt wird.
Die Steuereinheit 1300 besteht aus der genannten Eingangsschnittstelle 311, einem Bezugsimpulsgenerator 312, einer CPU 313, einem ROM 314, einem RAM 315 und einer Ausgangsschnittstelle 316, die miteinander durch einen Adressenbus 319 und einen Datenbus 320 verbunden sind. Der Bezugsimpulsgenerator 312 erzeugt Bezugsimpulse, die die CPU 313 betätigen. Der ROM 314 speichert Programme, die zur Steuerung des Schrittmotors 1110 und des Kraftmotors 1224 notwendig sind, sowie Daten, die zu deren Steuerung erforderlich sind. Der RAM speichert verschiedene Parameter, die zur Verarbeitung von Information von jedem der Sensoren und Schalter notwendig sind, sowie solche Daten, die für die Steuerung benötigt werden. Ausgangssignale von der Schaltsteuervorrichtung 1300 gelangen zum Schrittmotor 1110 und zum Kraftmotor 1224 über einen Verstärker 317 bzw. einen elektrischen Stromverstärker 318.
Nachfolgend soll eine detaillierte Erläuterung bezüglich des Inhalts der Steuerung gegeben werden, die in der Steuereinheit 1300 beim Steuern des Schrittmotors 1110 und des Kraftmotors 1224 ausgeführt werden.
Die Steuerung kann in eine Kraftmotorsteuerroutine 500, eine Eingriffssteuerroutine 600 und eine Schrittmotorsteuerroutine 700 unterteilt werden. Zunächst wird die Steuerung des Kraftmotors 1224 beschrieben. Die Kraftmotorsteuerroutine 500 ist in Fig. 4 gezeigt. Mit der Kraftmotorsteuerroutine 500 wird der Startdruck Ps mit dem Starteinstellventil 1118 und dem Startventil 116 geregelt, wenn die Maschine leerläuft, um die Vorwärtskupplung 1004 (oder die Rückwärtskupplung 1024) in einen vorbestimmten Zustand zu bringen, wie beispielsweise in einen Zustand gerade vor Auslösung des Kupplungseingriffs.
Die Eingriffssteuerroutine 600 zur Erzielung eines vollständigen Kupplungseingriffs ist in den Fig. 5(a) und 5(b) gezeigt. Diese Eingriffssteuerroutine 600 wird im Anschluß an den Schritt 527 der oben erwähnten Kraftmotorsteuerroutine 500 ausgeführt.
Die detaillierte Beschreibung der Kraftmotorsteuerroutine 500 und der Eingriffssteuerroutine 600 ist in der am 25. Juni 1986 veröffentlichten EP-OS 01 08 315 beschrieben. Auf diese kann hier Bezug genommen werden.
In den Fig. 6(a) bis 6(d) ist eine Schrittmotorsteuerroutine 700 beschrieben. Die Ausführung dieser Schrittmotorsteuerroutine wird im Anschluß an die Ausführung der Eingriffssteuerroutine 600 eingeleitet.
In der folgenden Routine wird der Drosselklappenöffnungsgrad TH, den man im Schritt 501 erhält, für den Datennachschlag im Schritt 902 verwendet. In einem Schritt 705 wird die laufende Schaltstellung gelesen. In einem Schritt 707 wird ermittelt, ob die herrschende Schaltstellung der "D"-Bereich ist. Wenn die herrschende Schaltstellung als "D"-Bereich ermittelt wird, dann wird im Schritt 902 eine gewünschte oder Soll-Antriebsriemenscheibendrehzahl TRPM durch Tabellennachschlag in der D-Bereichssolldrehzahltabelle auf der Grundlage des Drosselöffnungsgrads TH bestimmt. Wenn die laufende Schaltstellung nicht der "D"-Bereich ist, dann geht die Steuerung vom Schritt 707 zum Schritt 709 über, wo ermittelt wird, ob sich die Schaltstellung im "L"-Bereich befindet. Wenn dies der Fall ist, dann wird eine Soll-Riemenscheibendrehzahl TRPM im Schritt 904 durch Nachschlagen in der L-Solldrehzahltabelle auf der Grundlage des Drosselöffnungsgrades TH bestimmt.
Nach diesen Nachschlagevorgängen in den Schritten 902 oder 904 wird in einem Schritt 906 die Fahrgeschwindigkeit Vs gelesen. Anschließend wird eine Berechnung ausgeführt, um ein Gleichmäßigkeitszustands-Untersetzungsverhältnis zu bestimmen, daß in dem stufenlos verstellbaren Getriebe auf der Grundlage von TRPM und Vs einzustellen ist. Da eine Schrittmotorimpulszahl entsprechend jedem Untersetzungsverhältnis bestimmt werden kann, kann eine Drehstellung R s, die vom Schrittmotor einzunehmen ist, als Schrittmotorimpulszahl ausgedrückt und daher auf der Grundlage von TRPM und Vs bestimmt werden. Dieser Wert R s wird als ein Vorwärtssteuerungsterm bezeichnet. In einem Schritt 910 wird die augenblickliche Antriebsriemenscheibendrehzahl Nt mit Hilfe des Riemenscheibendrehzahlsensors 300 gemessen und gelesen. In einem Schritt 912 wird ein Fehler e, d. h. eine Differenz zwischen der Riemenscheibensolldrehzahl und der herrschenden Riemenscheibendrehzahl als e = Nt - TRPM ermittelt. In einem Schritt 913 wird geprüft, ob die Fahrgeschwindigkeit Vs gleich Null ist. Wenn die Fahrgeschwindigkeit Vs gleich Null ist, wird der Fehler e in einem Schritt 915 als e 1 eingestellt, bevor der Steuerungsablauf zum Schritt 924 übergeht. Wenn die Fahrgeschwindigkeit Vs nicht gleich Null ist, dann wird in einem Schritt 914 der Absolutwert e mit einem vorbestimmten Wert C 2 verglichen, um zu ermitteln, ob e nicht größer als C 2 ist. Der vorbestimmte Wert C 2 ist bei dieser Ausführungsform auf ungefähr 300 U/min eingestellt. Wenn der Absolutwert e kleiner oder gleich groß C 2 ist, dann wird in einem Schritt 916 e als e 1 eingestellt, bevor zum Schritt 924 übergegangen wird. Wenn der Absolutwert e größer als der vorbestimmte Wert C 2 ist, wird in einem Schritt 918 ein Vergleich ausgeführt, um herauszufinden, ob der Fehler e positiv oder negativ ist. Wenn der Fehler e positiv ist, wird in einem Schritt 920 die Größe C 2 als e 1 eingestellt, bevor man zum Schritt 924 übergeht. Ist jedoch derFehler e negativ, dann wird in einem Schritt 922 die Größe -C 2 als e 1 eingestellt, bevor man zum Schritt 924 übergeht.
Im Schritt 924 wird ein Proportionalterm P eines Proportional- und Integral-Steueralgorithmus durch Multiplizieren einer Porportionalverstärkung Kp mit e 1 ermittelt. Der Proportionalterm ist proportional zum Fehler e variabel.
In einem Schritt 926 wird ein Vergleich des Absolutwertes e mit einem zweiten oder weiteren vorbestimmten Wert C 1 ausgeführt. Dieser vorbestimmte Wert C 1 ist auf 500 U/min bei dieser Ausführungsform festgesetzt. Wenn der Absolutwert e kleiner oder gleich C 1 ist,dann wird eine Konstante Ki mit einem Integral von e 1 über der Zeit dt multipliziert, um einen Integralterm I des Rückkopplungssteueralgorithmus zu ergeben. Wenn der Absolutwert e größer als C 1 ist, dann wird in einem Schritt 927 ermittelt, ob die Fahrgeschwindigkeit Vs gleich Null ist. Ist dies der Fall, dann wird in einem Schritt 931 geprüft, ob die augenblickliche Antriebsriemenscheibendrehzahl Nt gleich Null ist. Wenn die Fahrgeschwindigkeit Vs im Schritt 927 nicht Null ist, dann wird der Integralterm I in einem Schritt 930 auf Null gesetzt. Wenn die Fahrgeschwindigkeit Vs im Schritt 927 gleich Null ist und die augenblickliche Antriebsriemenscheibendrehzahl Nt im Schritt 931 gleich Null ist, dann geht die Steuerung zum Schritt 930 über. Wenn die Fahrgeschwindigkeit Vs gleich Null ist und die Antriebsriemenscheibendrehzahl Nt im Schritt 931 nicht Null ist, dann wird in einem Schritt 929 der Fehler e als e 1 gesetzt, bevor der Ablauf zum Schritt 928 übergeht. Die in den Schritten 926, 927 und 930 ausgeführten Vorgänge sind derart, daß der Integralterm I auf Null gesetzt wird, wenn e größer als C 1 ist und die Fahrgeschwindigkeit Vs nicht Null ist. Die in den Schritten 926, 927, 931 und 930 ausgeführten Vorgänge sind derart, daß der Integralterm I ebenfalls auf Null gesetzt wird, wenn e größer als C 1 ist, nachdem das Fahrzeug zum Stehen gekommen ist. Man erkennt, daß unter dieser Bedingung die Fahrgeschwindigkeit Vs Null ist und die Antriebsriemenscheibendrehzahl Nt ebenfalls Null ist. Sollte ein Fehler im Fahrgeschwindigkeitssensor 302 auftreten und das Fahrgeschwindigkeitssignal Vs auf Null abfallen, dann würde die Steuerung zum Schritt 929 anstelle zum Schritt 930 übergehen, weil die Antriebsriemenscheibendrehzahl Nt während des Fahrens nicht Null ist.
Nach dem Schritt 928 oder 930 geht die Steuerung zu einem Schritt 932 über, wo die Summe von I und P auf Dpi gesetzt wird. Dieser Wert Dpi repräsentiert die Größe der Rückkopplungssteuerung. In einem Schritt 934 wird die Summe von R s und Dpi auf eine Sollimpulszahl ND oder NL gesetzt. ND repräsentiert eine Sollimpulszahl für den D-Bereich, während NL eine Sollimpulszahl für den L-Bereich repräsentiert. Im Schritt 936 wird ermittelt, ob ND oder NL negativ ist. Ist dies im Schritt 936 der Fall, dann wird die Integration in einem Schritt 938 beendet, und es wird dann ND oder NL auf Null gesetzt, bevor man zum Schritt 778 übergeht. Diese Einstellung ist derart, daß die Nullimpulszahl dem größten Untersetzungsverhältnis entspricht, das in dem stufenlos veränderlichen Getriebe eingestellt werden kann. Wenn ND oder NL im Schritt größer als Null ist, dann wird im Schritt 942 geprüft, ob ND oder NL größer oder gleich einem vorbestimmten Wert Hi ist. Der vorbestimmte Wert Hi gibt eine Impulszahl an, die dem kleinsten Untersetzungsverhältnis entspricht, das in dem stufenlos veränderlichen Getriebe eingestellt werden kann. Wenn ND oder NL kleiner als der vorbestimmte Wert Hi ist, dann geht die Steuerung zum Schritt 778 über. Ist jedoch ND oder NL größer oder gleich dem vorbestimmten Wert Hi, dann wird die Integration im Schritt 944 beendet, und sodann wird ND oder Nl im Schritt 946 auf den vorbestimmten Wert Hi gesetzt, bevor man zum Schritt 778 übergeht.
Als Ergebnis der Verarbeitung in den vorgenannten Schritten wird die folgende Steuerung ausgeführt. Im Schritt 908 wird der Umfang der Vorwärtssteuerung R s, d. h. die Gleichmäßigkeitszustands-Schrittmotorstellung berechnet. Im Schritt 924 wird der Proportionalterm P für die Rückkopplungssteuerung berechnet. Im Schritt 928 wird der Integralterm I der Rückkopplungssteuerung berechnet. Unter Verwendung der Ergebnisse der obigen Berechnungen wird im Schritt 932 die Größe der Rückkopplungssteuerung Dpi ermittelt.
Wie in den Schritten 914, 916 und 924 gezeigt, wird der Proportionalterm P als Produkt von Kp und e angegeben, wenn e kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert C 2 ist. Der Proportionalterm P schwankt daher in Abhängigkeit vom Fehler e. Wie in den Schritten 914, 918 und 920 gezeigt, wird der Proportionalterm P als das Produkt von Kp und C 2 gegeben, wenn der Fehler e positiv ist, sofern e größer als der vorbestimmte Wert C 2 ist. Wenn, wie in den Schritten 914, 918 und 922 gezeigt, e größer als der vorbestimmte Wert ist und der Fehler e negativ ist, dann wird der Proportionalterm P durch das Produkt von Kp und -C 2 angegeben. Der Absolutwert des Proportionalterms P überschreitet daher einen vorbestimmten Wert, der durch Kp × C 2 ausgedrückt wird nicht, selbst wenn der Fehler e groß wird.
Wenn der Absolutwert des Fehlers e kleiner als der vorbestimmte Wert C 1 ist, dann wird der Integralterm I durch das Produkt vonKi und ∫e × dt angegeben (siehe Schritte 926 und 928). Der Integralterm I variiert daher proportional zu ∫e × dt. Wie in den Schritten 927 und 930 oder in den Schritten 927, 931 und 930 gezeigt, wird der Integralterm I auf Null gesetzt, wenn der Absolutwert des Fehlers e kleiner als der vorbestimmte Wert C 1 ist und der Fahrgeschwindigkeitssensor normal arbeitet.
Wenn daher e kleiner als der vorbestimmte Wert C 1 und der vorbestimmte Wert C 2 ist, dann wird der Umfang der Rückkopplungsregelung Dpi durch die Summe des Proportionalterms P und des Integralterms I angegeben. Im Falle, daß C 1 größer als C 2 ist, wie bei der vorliegenden Ausführungsform, dann variiert nur der Integralterm I, während der Proportionalterm P unverändert bleibt, wenn e in einen Bereich fällt, der von den Werten C 2 und C 1 begrenzt ist. Wenn e größer als C 1 wird, dann wird der Wert I auf Null gesetzt und die Integration wird beendet, so daß eine weitere Steigerung des Umfangs der Rückkopplungsregelung verhindert wird. Aus dem vorgenannten Grunde ist selbst wenn e sehr groß wird, verhindert, daß ein Steuersignal abgegeben wird, das eine unnötig große Schrittmotorimpulszahl als Sollwert (ND oder NL) angibt, so daß die Tendenz, daß die Antriebsriemenscheibendrehzahl bei Abschluß des Schaltbetriebs übersteuert, vermieden ist. Dies führt zu einer sanften Änderung der Antriebsriemenscheibendrehzahl, die ein ruckloses Schalten gewährleistet. Die obige Erläuterung der Steuerung wird durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. 7 bestätigt.
Fig. 7 zeigt einen Übergangszustand, der durch eine schnelle und große Steigerung des Drosselöffnungsgrades TH ausgelöst wird. Vergleicht man das Übergangsverhalten nach der Erfindung gemäß Fig. 7 mit dem nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 8, dann erkennt man, daß die Schrittmotorsollstellung ND im Falle von Fig. 7 weniger abnimmt, als im Falle der Fig. 8. Dies bewirkt eine sanfte Veränderung der herrschenden Antriebsriemenscheibendrehzahl Nt beim Annähern an die Riemenscheibensolldrehzahl TRPM ohne merkbare Übersteuerung.
Es sei nun der Fall betrachtet, daß das Fahrgeschwindigkeitssignal Vs während des Fahrens des Fahrzeugs aufgrund eines Ausfalls des Fahrgeschwindigkeitssensors 302 oder einer Unterbrechung im Leitungssystem zusammengebrochen ist. Da in diesem Falle die Steuerung vom Schritt 913 zum Schritt 915 übergeht, wo e 1 gleich dem Fehler e gesetzt wird, variieren die Proportional- und Integralterme P und I, die in den Schritten 915 und 928 bestimmt werden, in Abhängigkeit vom Fehler e, wenn e nicht größer als C 1 ist. Selbst wenn e größer als C 1 ist, wird der Integralterm I auf der Grundlage des Fehlers e berechnet, da die Steuerung über die Schritte 927, 931 und 929 zum Schritt 928 fortgeführt wird.
Da der Fehler e zur Berechnung der Proportional- und Integralterme verwendet wird, sind diese Terme solange vorhanden, wie der Fehler e existiert. Die weitere Beschreibung nimmt auf Fig. 9 Bezug, die zeigt, wie die Schrittmotordrehstellung, die Antriebsriemenscheibendrehzahl, die Vorwärtssteuerung R s, der Proportionalterm P und der Integralterm I sich ändern, wenn das Fahrgeschwindigkeitssignal während des Fahrens auf Null abfällt.
Nimmt man an, daß das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit fährt, bei der die Fahrgeschwindigkeit, die Drosselklappenstellung und die Schrittmotordrehstellung konstant gehalten werden, dann fällt, wenn das Fahrgeschwindigkeitssignal auf Null abfällt, das Vorwärtssteuersignal R s zum gleichen Zeitpunkt, wie das Fahrgeschwindigkeitssignal auf Null fällt, auf Null, so daß der Schrittmotor beginnt, sich gegen das höchste Untersetzungsverhältnis zu bewegen, so daß die herrschende Antriebsriemenscheibendrehzahl Nt zunimmt und von der Solldrehzahl TRPM abweicht. Da Fehler e, der im Schritt 912 berechnet wird, ansteigt, und dieses Ergebnis für die Berechnung der Ermittlung der Proportional- und Integralterme P und I verwendet wird, steigen die Proportional- und Integralterme P und I an, um eine Verminderung der Vorwärtsteuerung R s zu kompensieren, die von dem Abfall des Fahrgeschwindigkeitssignals Vs verursacht wird. Als Folge davon gelangt, wie Fig. 9 zeigt, die Antriebsriemenscheibendrehzahl Nt unter Kontrolle, und ein Überdrehen der Maschine wird verhindert.
Es sei nochmals auf die Fig. 6a bis 6d Bezug genommen, und es soll nachfolgend beschrieben werden, wie die Steuerung nach der Bestimmung von ND oder NL fortfährt.
Nach dem Datennachschlagen der geeigneten Impulszahldaten ND oder NL im entsprechenden Schritt 720 oder 740 erhält man Schaltbezugsschalterdaten vom Schaltbezugsschalter 1298 im Schritt 778, und es wird sodann ermittelt, ob der Schaltbezugsschalter 1298 sich im Einschaltzustand oder Ausschaltzustand befindet. Dies im Schritt 779 ausgeführt. Die Schaltbezugsschalterdaten geben an, ob der Schaltbezugsschalter 1298 eingeschaltet oder ausgeschaltet ist. Wenn der Schaltbezugsschalter 1298 sich im Ausschaltzustand befindet, dann werden die herrschenden Schrittmotorimpulszahldaten NA im Schritt 781 im RAM 315 nachgeschlagen. Diese Impulszahldaten NA entsprechen eine wie die andere der herrschenden Drehstellung des Schrittmotors 1110, es sei denn, es liegen irgendwelche elektrischen Störungen vor. Wenn im Schritt 779 sich der Schaltbezugsschalter 1298 im Einschaltzustand befindet, dann wird den Impulszahldaten NA im Schritt 780 die Größe Null gegeben.
Wenn gemäß Fig. 6d die herrschenden Impulszahldaten NA gleich den gewünschten Impulszahldaten ND oder NL als Ergebnis des Schrittes 783 sind, dann wird im Schritt 785 geprüft, ob die erwünschte Impulszahl ND oder NL gleich Null ist. Im Falle, daß die gewünschte Impulszahl ND oder NL nicht Null ist, wenn das Untersetzungsverhältnis nicht das größte ist, dann werden die gleichen Schrittmotorbetätigungssignale, wie im vorangehenden Lauf dieser Routine zur Verfügung gestellt, im Schritt 811 ausgesandt, bevor das Programm zum Ausgang zurückkehrt. Wenn die gewünschte Impulszahl ND oder NL im Schritt 785 gleich Null ist, dann erhält man im Schritt 713 die Schaltbezugsschalterdaten vom Schaltbezugsschalter 1298, und es wird ermittelt, ob der Schaltbezugsschalter 1298 sich im Schritt 715 im Einschaltzustand oder im Ausschaltzustand befindet. Wenn der Schaltbezugsschalter 1298 sich im Einschaltzustand befindet, dann werden im Schritt 717 den herrschenden Impulszahldaten N die Größe Null gegeben, einem Schrittmotorzeitgeberwert T, der später noch beschrieben wird, wird im Schritt 718 die Größe Null gegeben, und sodann werden die gleichen Schrittmotorbetätigungssignale wie jene, die im vorangehenden Lauf verwendet wurden, im Schritt 811 ausgesendet. Wenn im Schritt 715 der Schaltbezugsschalter 1298 sich im Ausschaltzustand befindet, dann wird die Ausführung der Schritte, die dem Schritt 801 folgen, eingeleitet.
Wenn im Schritt 783 die herrschende Impulszahl NA kleiner als die gewünschte Impulszahl ND oder NL ist, dann muß der Schrittmotor 1110 in die Richtung betätigt werden, in der die Impulszahl steigt. Zunächst wird eine Bestimmung ausgeführt, ob der Zeitgeberwert T im Schritt 787 negativ bis Null ist. Wenn der Zeitgeberwert T positiv ist, dann wird dieser Zeitgeberwert T um einen vorbestimmten Wert Δ T im Schritt 789 vermindert, und sodann werden die gleichen Schrittmotorbetätigungssignale wie jene, die in der vorangehenden Routine verwendet wurden, im Schritt 811 ausgesendet, bevor das Programm zum Ausgangspunkt zurückkehrt. Dieser Schritt 789 wird solange wiederholt, bis der Zeitgeberwert T Null oder negativ wird. Wenn der Zeitgeberwert T nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer Null oder negativ wird, dann werden die Schrittmotorbetätigungssignale für den Schrittmotor 1110 im Schritt 791, wie später beschrieben, um eine Stufe in Aufwärtsrichtung verschoben. Sodann wird dem Zeitgeberwert T im Schritt 793 ein vorbestimmter positiver Wert T 1 gegeben. Die Schrittmotorimpulszahl NA wird im Schritt 795 um 1 erhöht, und die Schrittmotorbetätigungssignale, die um eine Stufe in Aufwärtsrichtung verschoben worden sind, werden im Schritt 811 ausgesendet, bevor das Programm zum Ausgangspunkt zurückkehrt. Dies bewirkt, daß der Schrittmotor 1110 in Aufwärtsrichtung um eine Einheit dreht.
Wenn im Schritt 783 die vorhandene Schrittmotorimpulszahl NA größer als die gewünschte Impulszahl ND oder NL ist, dann wird im 801 Schritt ermittelt, ob der Zeitgeberwert T gleich Null oder negativ ist. Wenn der Zeitgeberwert T positiv ist, dann wird dieser um einen vorbestimmten WertΔ T (im Schritt 803) vermindert, und dieselben Schrittmotorbetätigungssignale wie jene der vorangehenden Routine werden um Schritt 811 ausgesendet, bevor das Programm zum Ausgangspunkt zurückkehrt. Nach Wiederholung dieser Folge von Operationen wird der Zeitgeberwert T gleich Null oder negativ, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, weil die Verminderung des Zeitgeberwertes T um den vorbestimmten Wert Δ T wiederholt wird. Wenn der Zeitgeberwert T gleich Null oder negativ wird, dann werden die Schrittmotorbetätigungssignale in Abwärtsschaltrichtung um eine Stufe im Schritt 805 verschoben. Sodann wird dem Zeitgeberwert T im Schritt 807 der vorbestimmte positive Wert T 1 gegeben. Die Schrittmotorimpulszahldaten NA werden im Schritt 809 um 1 vermindert, und die Schrittmotorbetätigungssignale, die in Abwärtsschaltrichtung verschoben worden sind, werden im Schritt 811 ausgesendet, bevor das Programm zum Ausgangspunkt zurückkehrt. Dies hat zur Folge, daß der Schrittmotor 1110 um eine Einheit in Abwärtsschaltrichtung dreht.
Die Beschreibung der Schrittmotorbetätigungssignale, die zur Betätigung des Schrittmotors 1110 verwendet werden, un die Beschreibung, wie gewünschte oder Solluntersetzungsverhältnisse ermittelt werden, ist in der EP-OS 00 92 228 beschrieben. Besondere Aufmerksamkeit verdient dabei die Beschreibung der Fig. 12 bis 19 dieser Druckschrift.
Zur Erläuterung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen sowie der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Flußdiagramme wird auf die Beschreibung der europäischen Patentanmeldung 8 31 10 546.5 verwiesen, die unter der Veröffentlichungsnummer 01 08 315 am 16. Mai 1984 veröffentlicht worden ist. Diese Druckschrift beschreibt auch im wesentlichen das Blockschaltbild nach Fig. 3, wobei zu dem in der genannten Druckschrift dargestellten Blockschaltbild vorliegend die Elemente 399 und 400 hinzugetreten sind.
Zur Offenbarung der Merkmale, die im Flußdiagramm nach Fig. 6d dargestellt sind, wird auf Fig. 9b der vorgenannten europäischen Patentanmeldung verwiesen.
Da in den angesprochenen Zeichnungen mit den Zeichnungen der europäischen Patentanmeldung übereinstimmende Bezugszeichen für übereinstimmende Teile verwendet werden, kann auf die Beschreibung in der europäischen Patentanmeldung vollinhaltlich Bezug genommen werden, so daß auf eine detaillierte Erläuterung des bereits Bekannten hier verzichtet wurde.

Claims (13)

1. Steuerungsystem für ein sufenlos verstellbares Getriebe eines Kraftfahrzeugs, bei dem die Verstellung des Untersetzungsverhältnisses im Getriebe durch ein Stellglied gesteuert wird, gekennzeichnet durch:
eine Einrichtung (302) zum Ermitteln der Fahrgeschwindigkeit (Vs) des Fahrzeugs und zum Erzeugen eines Fahrgeschwindigkeitssignales;
eine Einrichtung zum Bestimmen eines Vorwärtssteuerwertes des Schaltstellglieds in Abhängigkeit von wenigstens dem Fahrgeschwindigkeitssignal;
eine Einrichtung (315) zum Bestimmen eines Sollwertes (TRPM) einer vorbestimmten Variablen, die das Untersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes angibt;
eine Einrichtung (301) zum Ermitteln eines Augenblickswertes (Nt) der das vorbestimmte Untersetzungsverhältnis angebenden Variablen;
eine Einrichtung (313) zum Berechnen eines Fehlers (e) zwischen dem Sollwert (TRPM) und dem herrschenden Wert (Nt);
eine Einrichtung (313) zum Bestimmen eines Rückkopplungssteuerwertes (Dpi) auf der Grundlage des Fehler (e), wobei der Rückkopplungssteuerwert (Dpi) einen Proportionalterm (P) enthält, der mit dem Fehler (e) solange variabel ist, wie der Fehler (e) eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, wobei der Proportionalterm (P) invariant bleibt, wenn der Fehler (e) die vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt; und
eine Einrichtung zum Steuern des Schaltstellgliedes in Abhängigkeit von den Vorwärts- und Rückkopplungssteuerwerten.
2. Steuersystem nach Anspruch 1, bei dem der Rückkopplungssteuerwert weiterhin einen Integralterm (I) enthält, der mit dem Ergebnis einer Integration des Fehlers (e) variabel ist, solang wie der Fehler (e) eine zweite vorbestimmte Bedingung erfüllt, wobei der Integralterm (I) auf Null gebracht wird, wenn der Fehler (e) die vorbestimmte zweiter Bedingung nicht erfüllt.
3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehler (e) die ersten und zweiten vorbestimmten Bedingungen erfüllt, wenn der Fehler (e) unter einem Zustand vorhanden ist, in welchem das die Fahrgeschwindigkeit (Vs) angebende Signal gleich Null ist, wodurch im Falle, daß dieses Signal auf Null fährt, wenn das Fahrzeug bei hoher Geschwindigkeit fährt, ein Abfall des Vorwärtssteuerwertes aufgrund des Abfalls des die Fahrgeschwindigkeit (Vs) angebenden Signals durch die Proportional- und Integralterme des Rückkopplungssteuerwertes (Dpi) kompensiert werden könnte.
4. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste vorbestimmte Bedingung erfüllt wird, wenn der Absolutwert des Fehlers ( e ) nicht größer als ein vorbestimmter Wert (C 2) ist.
5. Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite vorbestimmte Bedingung befriedigt wird, wenn der Absolutwert des Fehlers ( e ) nicht größer als ein vorbestimmter zweiter Wert (C 1) ist.
6. Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Variable, die das Untersetzungsverhältnis angibt, eine Antriebsriemenscheibendrehzahl (Nt) des stufenlos veränderlichen Getriebes ist.
7. Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Variable, die das Untersetzungsverhältnis angibt, ein Untersetzungsverhältnis des stufenlos veränderlichen Getriebes ist.
8. Verfahren zur Steuerung eines stufenlos veränderlichen Untersetzungsgetriebes in einem Fahrzeug, bei welchem die Verstellung des Untersetzungsverhältnisses des Getriebes von einem Schaltstellglied gesteuert wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Ermitteln einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und Erzeugen eines die Fahrgeschwindigkeit angebenden Signales;
Ermitteln eines Vorwärtssteuerungswertes des Schaltstellgliedes in Abhängigkeit von wenigstens dem die Fahrgeschwindigkeit angebenden Signal;
Ermitteln eines Sollwertes einer vorbestimmten Variablen, die das Untersetzungsverhältnis im stufenlos verstellbaren Getriebe angibt;
Ermitteln eines Augenblickswertes der vorbestimmten, das Untersetzungsverhältnis angebenden Variablen;
Berechnen eines Fehlers zwischen dem Sollwert und dem Augenblickswert;
Ermitteln eines Rückkopplungssteuerwertes auf der Grundlage des Fehlers, wobei der Rückkopplungssteuerwert einen Proportionalterm enthält, der mit dem Fehler variabel ist, solange wie der Fehler eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, wobei der Proportionalterm invariant bleibt, wenn der Fehler die vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt; und
Steuern des Schaltstellgliedes in Abhängigkeit von den genannten Vorwärts- und Rückkopplungssteuerwerten.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungssteuerwert weiterhin einen Integralterm enthält, der mit einem Integrationergebnis des Fehlers variabel ist, solange wie der Fehler eine zweite vorbestimmte Bedingung erfüllt, wobei der Integralterm auf Null gesetzt wird, wenn der Fehler die vorbestimmte zweite Bedingung nicht erfüllt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehler die ersten und zweiten vorbestimmten Bedingungen erfüllt, wenn der Fehler unter einem Zustand vorhanden ist, in welchem das die Fahrgeschwindigkeit angebende Signal gleich Null ist, wodurch im Falle eines Ausfalls des die Fahrgeschwindigkeit angebenden Signales bei hoher Fahrgeschwindigkeit ein Verlust des Vorwärtssteuerwertes aufgrund des Abfall des die Fahrgeschwindigkeit angebenden Signals durch die Porportional- und Integralterme des Rückkopplungssteuerwertes kompensiert werden könnte.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erstgenannte Bedingung erfüllt wird, wenn der Absolutwert des Fehler nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die zweite vorbestimmte Bedingung erfüllt wird, wenn der Absolutwert des Fehlers nicht größer als ein vorbestimmter zweiter Wert ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Variable, die das Untersetzungsverhältnis angibt, eine Antriebsriemenscheibendrehzahl im stufenlos veränderlichen Getriebe ist.
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