NL9200638A - Continu variabele transmissie met regelsysteem. - Google Patents

Description

Titel: Continu variabele tranmissie met regelsysteem. Beschrijving.

Continu variabele transmissie, voorzien van een primaire poelie en een secundaire poelie, waartussen een drijfriem is aangebracht, waarbij een poelie een tweetal schijven omvat waarvan tenminste een van de schijven axiaal verstelbaar is voor het beïnvloeden van de loopstraal van de drijfriem door het uitoefenen van gewenste hydraulische drukken in resp. drukkamers van de verstelbare schijf, en voorzien van op de resp. drukkamers aangesloten regelsystemen, die elk zijn voorzien van een tegengekoppelde kring, waarin een verschilvormer, een op de verschilvormer aangesloten regelaar en een naar de verschilvormer tegengekoppelde hydraulische drukinrichting zijn opgenomen.

Een dergelijke transmissie is bekend uit EP-A-0 451 887, waarin op de drukkamers van elk van de verstelbare poelieschijven primaire- resp. secundaire regelmiddelen zijn aangesloten, welke zijn uitgevoerd als tegengekoppelde kringen, waarin op basis van een verschilsignaal tussen een gewenste waarde en een gemeten waarde door de regelaar een signaal wordt verschaft aan een hydraulische drukregelaar, waarmede de primaire- en de secundaire druk in de drukkamers van de verstelbare poelieschijven worden opgewekt.

Het nadeel van de bekende transmissie is, dat een snelle respons op een snelle variatie in de gewenste waarde van de toegevoerde druk slechts mogelijk is bij relatief hoge instel actiewaarden c.q. versterkingsfactoren van de betreffende regelaar, waardoor evenwel de kans op instabiliteiten in het regelsysteem belangrijk toeneemt, hetwelk gepaard gaat met een hogere slijtage en met rendementsverlies van de transmissie, hetgeen ongewenst is.

De uitvinding beoogt een continu variabele transmissie te verschaffen, waarin de bovenvermelde nadelen in belangrijke mate zijn ondervangen, en welke bovendien een verbeterd transmissierendement bezit.

Daartoe is de continu variabele transmissie overeenkomstig de uitvinding gekenmerkt doordat tussen de regelaar en de hydraulische drukinrichting een sommator is geschakeld, waaraan via een optelingang van de sommator een rustinstelsignaal wordt .toegevoerd, dat afkomstig is van een op de optelingang aangesloten rustinstelinrichting met een ingang, waaraan een signaal wordt toegevoerd dat de gewenste waarde van de hydraulische druk representeert.

Het voordeel van de continu variabele transmissie overeenkomstig de uitvinding is, dat de regelaar op basis van het verschilsignaal tussen de gewenste en de van de hydraulische drukinrichting afkomstige gemeten drukwaarde in de betreffende drukkamer, alleen een, in het algemeen kleine variatie of verstoring opwekt en regelt, welke variatie in de sommator op het rustinstelsignaal wordt gesuperponeerd.

De rustinstelwaarde voor de hydraulische drukinrichting staat als het ware parallel aan de verschilvormer en de regelaar, waarmede een transmissie regelsysteem ontstaat dat zich snel kan aanpassen aan een veranderende druk ( gemeten en/of gewenst ) in het systeem en daarbij toch een verkleinde kans op ongewenste instabiliteiten te zien geeft, die eerder tot een overmatige slip van de drijfriem leiden.

Het blijkt bovendien, dat de absolute waarden van de regelaarinstellingen overeenkomstig verkleind kunnen worden, zonder dat dit echter in de praktijk de regelbaarheid van het systeem significant beïnvloedt.

Bij voorkeur is in een uitvoeringsvorm van de transmissie overeenkomstig de uitvinding de rustinstelinrichting zodanig ingericht, dat het verloop van de overdrachtsfunctie tussen in-en uitgang correspondeert met de overdrachtsfunctie van de hydraulische drukinrichting.

Van voordeel is, dat hierbij rekening kan worden gehouden met het al of niet lineaire verloop van de overdrachtsfunctie van de hydraulische drukinrichting, zodat de regelaar uitsluitend op basis van het hieraan toegevoerde verschilsignaal de variatie op de statische instelwaarde voor de drukinrichting behoeft te beïnvloeden.

In een verdere uitvoering van de transmissie overeenkomstig de uitvinding, wordt een signaal dat een maat vormt voor de gewenste waarde van de secundaire druk in de drukkamer van de secundaire poelie, toegevoerd aan de verschilvormer van het secundaire regelsysteem, en waarbij voorts de druk in de drukkamer van de secundaire poelie tegengekoppeld is naar de sommator voor het in de sommator bepalen van het verschil tussen de gewenste waarde en de gemeten waarde van de secundaire druk.

Het voordeel van deze uitvoering is, dat met name de secundaire druk in de secundaire poelie, waarmede de spanning in de drijfriem van de transmissie wordt beïnvloed, snel reageert op variaties in het over te brengen koppel. Doordat de transmissie overeenkomstig de uitvinding ook een snellere respons waarborgt, ontstaat de concrete technische mogelijkheid om te anticiperen op met name de snellere koppelstoten, die vanuit de wielen van het voertuig terug de transmissie ingaan, en naast slip van de drijfriem in de transmissie in het voertuig ongewenste voelbare en hoorbare trillingen en resonanties teweeg kunnen brengenen met de regeling volgens de uitvinding weg kunnen worden geregeld.

ïn een voorkeursuitvoeringsvorm bezit de transmissie overeenkomstig de uitvinding het kenmerk, dat op tenminste een van de uitgaande- of drijfassen van de transmissie een trillingssensor is aangebracht, welke trillingssensor met de sommator in het secundaire regelsysteem is gekoppeld.

Van voordeel is, dat hiermede de koppelstoten kunnen worden gecompenseerd die van het wegdek afkomstig zijn. Compensatie vindt plaats doordat trillingen', die vanuit de wielen aan de transmissie zouden kunnen worden doorgegeven, door een de trillingen tegenwerkende variatie in de spanning van de drijfriem worden opgeheven.

Bij voorkeur zijn in een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de transmissie overeenkomstig de uitvinding tussen de bewegingssensor en de sommator instelbare filter- fasemiddelen aangebracht, zodat naast de mate van compensatie, ook het specifieke frequentie en fasegebied, waarin de compensatie van de hinderlijke trillingen dient plaats te vinden, naar wens kan worden beïnvloed.

In een bijzondere voorkeursuitvoeringsvorm is de regelaar in de transmissie overeenkomstig de uitvinding ingericht om de PID-acties variabel te doen instellen volgens de regels van de vage logica (Fuzzy logic).

Van voordeel is hierbij dat door de toepassing van vage logica op het regelen van de vereiste drukken in resp. de primaire- en secundaire drukkamer van de transmissie de doelmatigheid van de besturing in praktische situaties is vergroot, bij een beperking van de in het algemeen noodzakelijke rekencapaciteit in de regelaar. Veelal zullen aan de regelaar variabele grootheden, zoals bijvoorbeeld de snelheid van het voertuig, de versnellingen in verschillende richtingen, de actuele transmissieverhouding, het signaal van de trillingssensor, de motorsnelheid, de gaspedaal positie etc., worden toegevoerd, welke grootheden, afhankelijk van onder meer hun onderlinge verhouding en grootte en de mate van relevantie ervan, volgens een stelsel van op zich logische regels, waarvan de toepassing echter onzeker is en juist afhangt van de grootheden, aanleiding vormen tot een ingrijpen in de actuele PID-actiewaarden van de regelaar.

De uitvinding en de bijbehorende voordelen zullen nader worden toegelicht aan de hand van de bijbehorende tekeningen. Daarbij toont:

Figuur 1, een schematische weergave van een relevant gedeelte van een bekende continu variabele transmissie; en figuur 2, een regelsysteem, dat geschikt is om te worden toegepast in regelmiddelen van de continu variabele transmissie' overeenkomstig de uitvinding.

Figuur l toont een relevant gedeelte van een continu variabele transmissie l. De transmissie l, omvat een primaire as 2, waarop een primaire poelie in de vorm van primaire conische poelieschijven 3 en 4 zijn aangebracht, waarvan de poelieschijf 3 vast op de primaire as 2 is bevestigd, en waarvan de primaire poelieschijf 4 over de as 2 verplaatsbaar is, door het uitoefenen van een hydraulische druk in een primaire drukkamer 5. De regeling van de druk in de primaire drukkamer 5 vindt plaats door middel van een op de drukkamer 5 aangesloten primair regelsysteem 6, waarvan de functie is, het door het regelen van de druk in de drukkamer 5 instellen van de loopstraal van een, tussen de poelieschijven 3 en 4, aangebrachte drijfriem 7.

De transmissie 1, omvat voorts een secundaire as 8, waarop een poelie is aangebracht, die secundaire conische poelieschijven 9 en 10 bezit, waarvan de poelieschijf 9 vast op de as 8 is aangebracht en de poelieschijf 10 verschuifbaar op de as 8 is aangebracht. De axiaal op de as 8 verschuifbare poelieschijf 10, wordt verschoven door het uitoefenen van een hydraulische druk in een secundaire drukkamer 11, welke is verbonden met een secundair regelsysteem 12.

De regelsystemen 6 resp. 12, zijn door middel van leidingen 13 resp. 14 met de drukkamers 5 resp. 11 verbonden. De loopstralen van de voorts tussen de secundaire conische poelieschijven 9 en 10 gelegde drijfriem 7, wordt beïnvloed door het door het regelsysteem 6 uitoefenen van een passende druk in de drukkamer 5, terwijl de spanning in de drijfriem 7 wordt gehandhaafd door het uitoefenen van een passende druk in de secundaire drukkamer 11, door het regelsysteem 12.

Aan de systemen 6 en 12 worden door middel van ingangsklemmen signalen toegevoerd, op basis waarvan de waarden van de drukken Pprj_m resp. Psec in de drukkamers 5 resp. 11 worden bepaald. Een en ander is nader toegelicht in EP-A-0 451 887.

In de systemen 6 en 12 vinden berekeningen plaats die uiteindelijk uitmonden in een bepaalde gewenste momentane druk in de drukkamers 5 en 11.

Figuur 2 toont een schematische weergave van een in het algemeen electronisch gesimuleerd regelsysteem, dat kan worden toegepast in de regelsystemen 6 en 12. De regeling staat in principe model voor beide regelsystemen, doch desgewenst kunnen hierop modificaties worden aangebracht. Het in figuur 2 getekende regelsysteem, omvat een klem P(DV), waarop achtereenvolgens in serie zijn aangesloten een verschilvormer 15, een regelaar 16, een sommator 17 en een hydraulische drukinrichting 18. Het uitgangsignaal van de drukinrichting 18 verschaft de gemeten waarde van de druk, te weten P(MV), welk signaal wordt teruggevoerd naar een inverterende ingang 19 van de verschilvormer 15. Het regelsysteem bevat voorts een rustinstelinrichting 20 met een ingang 21 en een uitgang 22, waarbij da ingang 21 is aangesloten op de klem P(DV) en de uitgang 22 is aangesloten op een optelingang 23 van de sommator 17.

Het drukregelsysteem voor de transmissie bepaald op basis van het verschil e tussen de gewenste drukwaarde P(DV) en P(MV) met behulp van de PID regelaar 16 de variatie Ai op een « rustwaarde instelling Iq. De som van beiden wordt aan de hydraulische drukinrichting 18 toegevoerd om een actuele of gemeten drukwaarde in de primaire drukkamer 5, dan wel in de secundaire drukkamer op te wekken. De rustwaarde I0 wordt door de rustinstelinrichting afgeleid uit de waarde van de gewenste drukwaarde P(DV). Snelle variaties in het drukwaarde signaal P(DV) worden aldus proportioneel verwerkt door de inrichting 20 ter verkrijging van de restwaarde instelling Io, terwijl het verschilsignaal e door het opwekken van het signaal a wordt weggeregeld, waardoor de instelling van de PID-regelaar 16 "tam" mag zijn en de kans op instabiliteit kleiner is.

De regelaar 16 kan vele niet getoonde ingangen bezitten teneinde hieraan grootheden, zoals bijvoorbeeld de snelheid van het voertuig, de versnelling van het voertuig in de verschillende richtingen, de actuele transmissieverhouding, het signaal van een op de wielassen aan te brengen en trillingssensor, de motorsnelheid, de gaspedaalpositie etc. toe te voeren. Op basis hiervan kunnen dan de resp. P, I en D acties van de regelaar worden ingesteld. Bijvoorbeeld vindt de instelling van deze waarden dynamisch plaats, waarbij de regels volgens welke de instellingen verandert kunnen worden, bij voorkeur corresponderen met de regels, zoals deze voorgeschreven zijn in de theorie van de zogeheten vage logica (Fuzzi logic). De consequentie van het op basis van vage logica regelen van het systeem, zijn zodanig dat bij het door de regels definiëren van de optimale waarden van de te bereiken actuele druk, onder alle praktisch denkbare omstandigheden een adequaat regelsysteem, ten behoeve van het beïnvloeden van de drukken in de secundaire en de primaire drukkamers 5 en 11 is gewaarborgd.

Het is onder omstandigheden van voordeel om de regelaar 16 niet lineaire eigenschappen te geven, teneinde de regelaar optimaal geschikt te maken voor de hydraulische drukinrichting 18. In een dergelijk geval bestaat er een niet lineair verband tussen de proportionele (P) actie van de regelaar 16 en de verschilwaarde E.

De met de sommator 17 via de regelaar 16 gekoppelde bewegingssensor verschaft informatie omtrent de gesteldheid van de weg op basis van welk signaal de regelaar 16 zodanig kan worden ingesteld, dat bij toepassing van het regelsysteem als secundair regelsysteem 12, in de drijfriem 7, spanningsvariaties kunnen worden opgewekt, die koppelvariaties, die het gevolg zijn van de oppervlakteruwheid van de weg, compenseren. Op deze wijze ontstaat een uiterst geavanceerd transmissiesysteem, dat in hoge mate bijdraagt aan een verbetering van het door de passagier ervaren comfort van het voertuig.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de weergegeven uitvoeringsvorm en dat binnen het kader van de uitvinding nog verschillende vormen denkbaar zijn die worden geacht van de uitvinding deel uit te maken. Zo kunnen bijvoorbeeld tussen de regelaar 16 en de sommator 17 en/of tussen de rustinstelinrichting 20 en de sommator 17 een of meer schakelaars 24, 25 zijn aangebracht. De regelaar 16 en de rustinstelinrichting 20 kunnen zo naar keuze wel of niet worden toegepast. Dit heeft als voordeel dat bij tijdelijke instabiliteiten in de regeling, bijv. bij een zeker motortoerental, een van beide regelingen buiten werking worden gesteld en bijv. tijdelijk alleen op basis van regelaar 16 wordt gewerkt. Bovendien kan hierdoor bij procesveranderingen in relatie tot en in afhankelijkheid van de bedrijfssituaties worden volstaan met een enkele instelling van de regeling en zijn niet meer deze regelinstellingen noodzakelijk.

De schakelaars 24, 25 kunnen bijvoorbeeld worden bediend op basis van een door regelaar 6 aan een logica eenheid 26 afgegeven signaal, welke logica eenheid eventueel nog op andere variabelen zoals motortoerental Nm de schakelaars 24, 25, bediend.

Claims (10)

1. continu variabele transmissie (l), voorzien van primaire poelie en secundaire conische poelie waartussen een drijfriem (7) is aangebracht, waarbij een poelie een tweetal schijven omvat (3, 4; 9, 10) waarvan tenminste een van de schijven (4, 10) axiaal verstelbaar is voor het beïnvloeden van de loopstraal van de drijfriem (7) door het uitoefenen van gewenste hydraulische drukken in resp. drukkamers (5, 11) van de verstelbare schijf (4, 10), en voorzien van op de resp. drukkamers (5, 11) aangesloten regelsystemen (6, 12), die elk voorzien zijn van een teruggekoppelde kring, waarin een verschilvormer (15) een op de verschilvormer (15) aangesloten regelaar (16) en een naar de verschilvormer (15) tegengekoppelde hydraulische drukinrichting (18) zijn opgenomen, met het kenmerk dat tussen de regelaar (16) en de hydraulische drukinrichting (18) een sommator (17) is geschakeld, waaraan via een optelingang (23) van de sommator (17) een rustinstelsignaal wordt toegevoerd, dat afkomstig is van een op de optelingang (23) aangesloten rustinstelinrichting (20) met een ingang (21), waaraan een signaal wordt toegevoerd dat de gewenste waarde van de hydraulische druk representeert.

2. Continu variabele transmissie volgens conclusie 1, waarin de rustinstelinrichting (20) een aan het verloop van de overdrachtsfunctie van de hydraulische drukinrichting (18) aangepaste overdrachtfunctie tussen in- en uitgang bezit.

3. Continu variabele transmissie volgens conclusie 1 of 2, waarin een signaal dat' een maat vormt voor de gewenste waarde van de secundaire druk in de drukkamer (11) van de secundaire poelie (9, 10) aan de verschilvormer (15) van het secundaire regelsysteem (12) wordt toegevoerd, en dat de druk in de drukkamer (ll) van de secundaire poelie (9, 10) tegengekoppeld is naar de sommator (17) voor het in de sommator (17) bepalen van het verschil (e) tussen de gewenste waarde en de gemeten waarde van de secundaire druk (Psec)·

4. Continu variabele transmissie volgens conclusie 3, \vaarin op tenminste een van de uitgaande- of drijfassen van (8) van de transmissie (1) een trillingssensor is aangebracht, welke trillingssensor met de sommator (17) in het secundaire regelsysteem (12) is gekoppeld.

5. Continu variabele transmissie volgens conclusie 4, waarin tussen de bewegingssensor en de sommator instelbare filter- fasemiddelen zijn aangebracht.

6. continu variabele transmissie volgens een van de conclusie 1-5, waarbij de regelaar (16) is ingericht om de PID-acties variabel te doen instellen volgens de regels van de vage logica.

7. Continu variabele transmissie volgens een van de voorafgaande conlusies, waarbij in tenminste een van twee signaalwegen, gevormd enerzijds door de verschilvormer (15) en de regelaar (16) en anderzijds door de rustinstelinrichting (20), een van een stuuringang (1) voorziene schakelaar (24, 25) is opgenomen, waarvan de stuuringang (l) is aangesloten op een van tenminste een ingang voorziene logica eenheid voor het in afhankelijkheid van aan de ingang toe te voeren indicatie-signalen in/uit schakelen van de schakelaar.

8. Continu variabele transmissie volgens conclusie 7, waarbij de schakelaar (24) in de ene signaalweg tussen de regelaar (16) en de sommator (17) is geschakeld en waarbij de schakelaar (25) in de andere signaalweg tussen de rustinstelinrichting (20) en de optelingang (23) van de sommator (17) is geschakeld.

9. Continu variabele transmissie volgens conclusie 7 of 8, waarbij de ingang van de logica eenheid is verbonden met klemmen waaraan signalen worden toegevoerd, die de bedrijfsomstandigheden van de transmissie karakteriseren.

10. Continu variabele transmissie volgens conclusie 9, waarbij de ie ingangsklem van de logica eenheid op de regelaar (16) is aangesloten, waarbij de regelaar (16) zodanig is ingericht dat aan de le ingangklem een signaal wordt toegevoerd dat een indicatie bevat omtrent de mate van stabiliteit van het regelsysteem (6,12) en/of aan de 2e ingangsklem een signaal wordt toegevoerd dat een maat bevat voor het actuele motortoerental (Nm) .