DE19635559B4

DE19635559B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes

Info

Publication number: DE19635559B4
Application number: DE19635559A
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Yokohama Adachi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1996-09-02
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2016-09-03
Also published as: JPH0972408A; DE19635559A1; JP3223768B2; US5782719A

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes mit einer Steuerung des Übersetzungsverhältnisses, die ein Eingangselement (182) umfasst, das entsprechend einem Verschiebebefehl (D_S) zur Herstellung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle des Getriebes verschiebbar ist, und mit einer Steuerung (300), die das Eingangselement entsprechend dem Verschiebebefehl (D_S) verschiebt, welches Verfahren folgende Schritte umfasst:
– Erzeugen eines vorgegebenen Übersetzungsbefehls (i_PT),
– Ermitteln eines tatsächlichen Übersetzungsverhältnisses (i_PR),
– Bestimmen eines Übersetzungsbefehls (i_P), und
– Umwandeln des Übersetzungsbefehls (i_P) in den Verschiebebefehl (D_S) anhand einer Umwandlungsbeziehung mit einem vorbestimmten Verschiebebereich (D_SH-D_SL), der einem vorgegebenen Übersetzungsfenster entspricht, das auf der einen Seite durch ein niedrigstes Übersetzungsverhältnis (i_PL) und auf der anderen Seite durch ein höchstes Übersetzungsverhältnis (i_PH) begrenzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzungsbefehl (i_P) ermittelt wird durch Abziehen des hinsichtlich einer herstellungs- und umgebungsbedingten Abweichung von einem Modell der dynamischen Charakteristik des stufenlosen Getriebes kompensierten Übersetzungsverhältnisses (i_PD) von...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft im übrigen eine entsprechende Vorrichtung zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
Stufenlose Getriebe, die hier in Anlehnung an den englischsprachigen Begriff "continously variable transmission" auch als CVT bezeichnet werden sollen, sind Getriebe, bei denen das Übersetzungsverhältnis kontinuierlich, und nicht in bestimmten Intervallen gewechselt wird. Durch diesen kontinuierlichen Charakter besitzen Getriebe der genannten Art eine unendliche Anzahl von Übersetzungsverhältnissen, so daß sie für die Verwendung in Kraftfahrzeugen sehr attraktiv sind. Ein attraktiver Aspekt besteht darin, daß der Wirkungsgrad der Maschine verbessert werden kann, da die Maschine mit einer gewünschten Drehzahl über einen großen Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit laufen kann. Dies ermöglicht die Auswahl eines effektiven Arbeitsbereichs der Maschine für die jeweiligen Leistungsanforderungen.
Ein Verfahren zur Regelung eines Übersetzungsverhältnisses eines stufenlosen Getriebes wird beispielsweise in DE 42 29 585 A1 beschrieben, wobei die Istdrehzahl und die Fahrgeschwindigkeit erfaßt wird, aus der Motordrehzahl, der Fahrgeschwindigkeit und der Drosselklappenstellung eine Soll-Motordrehzahl abgeleitet wird, variable Zeitkonstanten abgeleitet werden, eine dynamische Soll-Motordrehzahl aus diesen Größen bestimmt wird und daraus ein Übersetzungsbefehl für ein Stellsignal für eine Stellvorrichtung ermittelt wird.
Unter zahlreichen Verfahren zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses eines stufenlosen Getriebes besteht der direkteste Weg darin, ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis vorzugeben und sodann das Steuerventil des Getriebes so zu betätigen, daß das Verhältnis erreicht wird. Bei dem Getriebe, das aus der US-PS 5 439 424 und der US-PS 5 067 372 (= DE-A 40 25 455) bekannt ist, empfängt ein Betätigungsorgan in der Form eines Schrittmotors ein Steuersignal von einer Steuerung. Über einen Zahnstangenmechanismus bewegt das Betätigungsorgan ein Eingangselement in der Form einer Stange des Stellmechanismus für das Übersetzungsverhältnis. Das Betätigungsorgan bewegt einen Hebel, der mit dem Eingangselement verbunden ist. Dieser Hebel ist mit dem Ein gangselement an einem Ende verbunden und am anderen Ende mit einer Hälfte einer einstellbaren Riemenscheibe der Antriebsriemenscheibe. An einem Punkt zwischen beiden Enden ist der Hebel schwenkbar mit einem Ventilkörper eines Steuerventils für das Übersetzungsverhältnis verbunden. Diese Anordnung ermöglicht eine Rückkopplung der Position der Riemenscheibe an das Ventil. Wenn das Betätigungsorgan den Hebel bewegt, ändert das Ventil entsprechend der Bewegung des Ventilkörpers den hydraulischen Druck in einer hydraulischen Leitung, die mit der Antriebsrie menscheibe verbunden ist. Hydraulischer Druck eines Regelventils wird diesem Ventil und einer angetriebenen Riemenscheibe zugeführt, die über einen Keilriemen mit der Antriebsriemenscheibe in Verbindung steht. Da der Druck, der der Antriebsriemenscheibe zugeführt wird, geändert wird, während der Druck, der der angetriebenen Riemenscheibe zugeführt wird, unverändert bleibt, bewegen sich die Riemenscheibenhälften beider Riemenscheiben, so daß das Übersetzungsverhältnis geändert wird, d.h., das Drehzahlverhältnis der beiden Wellen des Getriebes. Wenn sich die Riemenscheibenhälfte der Antriebsriemenscheibe bewegt, bewegt auch der Hebel den Ventilkörper zurück, so daß eine Möglichkeit geschaffen wird, daß das Ventil die Bewegung der verstellbaren Riemenscheibenhälften beendet. Es besteht keine Proportional-Beziehung zwischen dem Übersetzungsverhältnis und der Verschiebung des Eingangselements, obwohl das Übersetzungsverhältnis sich kontinuierlich ändert, wenn das Eingangselement verschoben wird.
Bei der Herstellung eines stufenlosen Getriebes treten zwangsläufig leichte Ungenauigkeiten auf, so daß auch das Übersetzungsverhältnis und dessen Verstellbarkeit unterschiedlich ausfallen. Selbst bei ein- und demselben Getriebe ändert die Viskosität des Hydraulikfluids, die sich mit der Temperatur ändert, das Übersetzungsverhältnis und dessen Einstellung. Äußere Störungen, wie etwa Änderungen in dem Maschinendrehmoment und Änderungen in der Belastung des Fahrzeugs, die auf die Maschine einwirken, beeinflussen ebenfalls das Ansprechen der Übersetzungssteuerung.
Zur Erzielung eines gewünschten, vorgegebenen Übersetzungsverhältnisses ist in der parallelen US-Patentanmeldung Nr. 08/637 069 vom 24. April 1996 der Anmelderin, die der deutschen Patentanmeldung DE 196 16 384 A1 vom 24. April 1996 entspricht, vorgeschlagen worden, eine dynamische Kompensation der Charakteristik und der auftretenden Störungen vorzunehmen.
Dieses vorangemeldete Getriebe weist eine Steuerung auf, die eine Umwandlungstabelle zum Umwandeln der Steuerung des Übersetzungsverhältnisses in die Steuerung der Verschiebung eines Eingangselements eines Steuerungs-Kontrollmechanismus umwandelt. Diese Tabelle definiert eine Beziehung des Übersetzungsverhältnisses zu der Übersetzungssteuerung. Wenn im einzelnen ein Übersetzungsbefehl bestimmt wird, der repräsentativ ist für das vorgegebene höchste Übersetzungsverhältnis, das zu der größten Reduktion führt, wandelt die Steuerung diesen Übersetzungsbefehl um in eine Anzahl von Schritten, nämlich D_S1, für einen Schrittmotor, der als Betätigungsorgan des Eingangselements verwendet wird, Die Anzahl der Schritte wird vorbestimmt für das vorgegebene höchste Übersetzungsverhältnis, während, wenn ein Übersetzungsbefehl vorbestimmt wird, der dem vorgegebenen niedrigsten Übersetzungsverhältnis mit der geringsten Reduktion oder Direktantrieb entspricht, die Steuerung diesen Übersetzungsbefehl in einer Anzahl von Schritten, nämlich D_SH entspricht, die vorgegeben ist für die vorgegebene niedrigste Übersetzung. Unter Verwendung der erwähnten Tabelle werden alle Schrittzahlen zwischen der Schrittzahl D_SH und D_SL den verschiedenen Übersetzungsverhältnissen zwischen der vorgegebenen höchsten und niedrigsten Übersetzung zugeordnet. In diesem Falle wird ein Übersetzungsbefehl, der einem Übersetzungsverhältnis entspricht, das niedriger als das vorgegebene niedrigste Verhältnis ist, in eine Schrittzahl D_SH umgewandelt, und ein Übersetzungsbefehl, der einem größeren Übersetzungsverhältnis als das vorgegebene höchste Übersetzungsverhältnis entspricht, wird in eine Schrittzahl D_SL umgewandelt. Der Schrittmotor ändert seine Winkelstellung entsprechend dem Steuersignal, das die Schrittzahl anzeigt, die sich aus der Tabelle ergibt. Daher bewegt sich das Eingangselement über einen vorgegebenen Hub mit zwei Grenzpositionen, die durch die Schrittzahlen D_SH und D_SL bestimmt sind, so daß verschiedene Übersetzungsverhältnisse über einen vorgegebenen Weg hinweg erreicht werden, der zwei Grenzwerte aufweist, die durch das vorgegebene höchste und niedrigste Übersetzungsverhältnis bestimmt werden. Dies ist so lange möglich, wie keine Abweichung in der Beziehung zwischen dem vorgegebenen Verstellbereich und dem vorgegebenen Übersetzungsbereich auftreten.
Abweichungen in der Charakteristik der einzelnen Getriebe führen jedoch zwangsläufig zu einer anfänglichen Abweichung in der genannten Beziehung, so daß eine genaue und zeitraubende Einstellung für jeden einzelnen Fall erforderlich ist. Die Verwendung eines Schrittmotors als Betätigungsorgan bewirkt Abweichungen in der Beziehung, wenn der Schrittmotor nicht die jeweils genau vorgegebene Winkelstellung einnimmt. Wenn ein normalerweise offener Schalter verwendet wird, der geschlossen wird, während sich das Eingangselement über einen vorgegebenen Hubbereich über die Endposition hinwegbewegt, wie durch die Schrittzahl D_SL vorgegeben ist, kann sich eine Abweichung in der vorgegebenen Beziehung des Schalters und des Eingangs elements durch Montagefehler oder rasche Änderung der Umgebungstemperatur ergeben, so daß sich auch die Beziehung zwischen dem vorgegebenen Verschiebungsbereich des Eingangselements und dem vorgegebenen Übersetzungsbereich ergibt. Wenn das höchste Übersetzungsverhältnis des Getriebes nach oben überschritten wird, wird das Fahrverhalten beim Anfahren aus dem Stillstand beeinträchtigt. Wenn von dem niedrigsten Übersetzungsverhältnis nach unten abgewichen wird, wird das Verbrauchsverhalten des Fahrzeugs beeinträchtigt.
Wünschenswert wäre eine rasche und gleichmäßige Reduktion einer Abweichung in dem Verhältnis des vorgegebenen Verstellbereichs des Eingangselements zu dem gewünschten, vorgegebenen Bereich der Übersetzungsverhältnisse.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes zu schaffen, das Abweichungen in der Beziehung zwischen dem vorgegebenen Verstellbereich des Eingangselements der Übersetzungssteuerung und dem vorgegebenen Übersetzungsbereich rasch und gleichmäßig reduziert.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und des ersten Vorrichtungsanspruchs.
Erfindungsgemäß wird eine verbesserte Steuerung verwendet, bei welcher ein Übersetzungsbefehl ermittelt wird durch Abziehen eines hinsichtlich einer herstellungs- und umgebungsbedingten Abweichung von einem Modell der dynamischen Charakteristik des stufenlosen Getriebes kompensierten Übersetzungsverhältnisses von dem hinsichtlich der dynamischen Charakteristik des stufenlosen Getriebes kompensierten Übersetzungsverhältnis, wobei die Umwandlungsbeziehung zwei Bereiche aufweist, die sich über den vorbestimmten Verschiebebereich hinaus erstrecken, nämlich einen ersten Erweiterungsbereich, der sich über den Wert D_SH hinaus bis zu einem höheren Wert D_SHL erstreckt, und einen zweiten Erweiterungsbereich, der sich über den Wert D_SL hinaus bis zu einem niedrigeren Wert D_SLL erstreckt. Das Eingangselement ist entsprechend einem Verschiebebefehl D_S verschiebbar, der in den ersten Erweiterungsbereich fällt, entsprechend einem Übersetzungsverhältnis, das niedriger ist als das niedrigste Übersetzungsverhältnis. Ferner ist das Eingangselement entsprechend einem Verschiebebefehl verschiebbar, der in den zweiten Erweiterungsbe reich fällt, entsprechend einem Übersetzungsverhältnis, das höher ist als das höchste Übersetzungsverhältnis.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform erzeugt die Steuerung einen vorgegebenen Übersetzungsbefehl und ein tatsächliches Übersetzungsverhältnis. Die Steuerung leitet die jeweilige dynamische Charakteristik-Konstante der dynamischen Charakteristik des Getriebes für die jeweilige Geschwindigkeit ab. Sie entwickelt weiter eine vorgegebene dynamische Cha rakteristik-Konstante einer vorgegebenen dynamischen Charakteristik des Getriebes. Sodann bestimmt die Steuerung einen Übersetzungsbefehl entsprechend dem Vorgabe-Übersetzungsbefehl, dem tatsächlichen Übersetzungsverhältnis, der tatsächlichen dynamischen Charakteristik-Konstanten und der vorgegebenen dynamischen Charakteristik-Konstanten. Die Steuerung den Übersetzungsbefehl in einen von mehreren Verschiebebefehlen eines Eingangselements der Übersetzungssteuereinrichtung um, die kontinuierlich verteilt sind über einen vorgegebene Verschiebebereich des Eingangselements und darüber hinaus, welcher Bereich dem vorgegebenen Übersetzungsbereich entspricht. Die Steuerung entwickelt ein Steuersignal in einer Weise, die bestimmt wird als Funktion des Verschiebebefehls.
Das Eingangselement ist einstellbar entsprechend dem Steuersignal und liefert verschiedene Übersetzungsverhältnisse für die Eingangswelle und die Ausgangswelle des Getriebes über den vorgegebenen Übersetzungsbereich.
Bei der erfindungsgemäßen Steuerung wird ein störungskompensiertes Übersetzungsverhältnis von einem entsprechend der dynamischen Charakteristik kompensierten Übersetzungsverhältnis abgezogen, so daß sich der Übersetzungsbefehl ergibt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform arbeitet die Steuerung, wie anschließend angegeben ist:

– die Steuerung vergleicht den Übersetzungsbefehl i_P mit dem vorgegebenen Übersetzungsfenster,
– die Steuerung wandelt den Übersetzungsbefehl i_P um in einen von mehreren entsprechenden Verschiebebefehlen, deren vorgegebener Verschiebebereich gebildet wird, wenn der Vergleich anzeigt, daß der Übersetzungsbefehl i_P in das vorgegebene Übersetzungsfenster fällt,
– die Steuerung bestimmt einen Verschiebebefehl, der ausgedrückt ist durch DS = DSH + (iP – iPL) × DSH – DSH-1)/(iPL – iPL-1)darin ist: D_S der Verschiebebefehl, i_PL der niedrigste Übersetzungsbefehl entsprechend dem niedrigstens Übersetzungsverhältnis, D_SH der Verschiebebefehl entsprechend dem niedrigsten Übersetzungsbefehl i_PL, i_PL-1 ein Übersetzungsbefehl, der niedriger ist als i_PL, D_SH-1 ein früherer Verschiebebefehl entsprechend dem Übersetzungsbefehl i_PL-1 wenn der Übersetzungsbefehl i_P geringer ist als der tiefste Übersetzungsbefehl i_PL, und
– die Steuerung bestimmt einen Verschiebebefehl, der ausgedrückt wird durch DS = DSL – (iP – iPH) × (DSL – DSL-1)/(iPH – iPH-1)darin ist: i_PH der höchste Übersetzungsbefehl entsprechend dem höchsten Übersetzungsverhältnis, D_SL der Verschiebebefehl entsprechend dem höchsten Übersetzungsbefehl i_PH, i_PH-1 ein Übersetzungsbefehl, der größer ist als i_PH, D_SL-1 ein Verschiebebefehl entsprechend dem höheren Übersetzungsbefehl i_PH-1 wenn der Übersetzungsbefehl i_P größere ist als der höchste Übersetzungsbefehl i_PH.

Im übrigen führt die Steuerung die im folgenden angegebenen Schritte durch:

– die Steuerung berechnet ein hinsichtlich der dynamischen Charakteristik kompensiertes Übersetzungsverhältnis i_PA, das ausgedrückt wird durch: iPA = [{TP(iPR)s + 1}/{TTs + 1}]iPT darin ist: T_P(i_PR) die Konstante der tatsächlichen dynamischen Charakteristik in Form einer Zeitkonstante, s eine komplexe Variable einer Laplace-Transformation, T_T eine Konstante der vorgegebenen dynamischen Charakteristik in der Form einer Zeitkonstante, i_PT der vorgegebene Übersetzungsbefehl,
– die Steuerung begrenzt das hinsichtlich der dynamischen Charakteristik kompensierte Übersetzungsverhältnis i_PA durch untere und obere Grenzen, die durch folgende Ungleichung bestimmt sind: iPL ≤ iPA ≤ iPH
– die Steuerung berechnet ein störungskompensiertes Übersetzungsverhältnis i_PD, das ausgedrückt wird durch folgende Beziehung: iPD = [{TP(iPR)s + 1}/{TH(iPR)s + 1}]iPR – [1/{TH(iPR)s + 1}]e–LsiP darin ist: T_H(i_PR) die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters, und L die Verlustzeit, und
– der Rechner zieht das störungskompensierte Übersetzungsverhältnis i_PD vom dem hinsichtlich der dynamischen Charakteristik kompensierten Übersetzungsverhältnis i_PA ab und ermittelt den Übersetzungsbefehl i_P.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
1 ist eine schematische Darstellung eines stufenlosen Getriebes mit einem mit dem Getriebe verbundenen Kardangelenk;
2A und 2B zeigen in Kombination eine hydraulische Schaltung eines hydraulisches Steuersystems;
3 ist ein Blockdiagramm und zeigt die Übersetzungssteuerung mit Störungskompensation und Kompensation über die dynamische Charakteristik;
4 ist ein Steuerungsdiagramm und zeigt die Steuerung des Verhältnisses aus Störungskompensation und Kompensation der dynamischen Charakteristik;
5 ist ein Blockdiagramm und veranschaulicht die Struktur der Grobsteuerung;
6 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem Frequenzausschnitt eines Tiefpaßfilters des Störungskompensators und dem Frequenzausschnitt eines Tiefpaßfilters eines Kompensators der dynamischen Charakteristik;
7 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters des Störungskompensators in bezug auf die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters des Kompensators für die dynamische Charakteristik;
8 veranschaulicht eine Umwandlungstabelle, die in dem Steuersystem verwendet wird (durchgezogenen Linien), im Vergleich zu einer Umwandlungstabelle des oben beschriebenen bekannten Systems (gestrichelte Linien);
9 ist ein Flußdiagramm, das den Programmablauf gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
10A ist eine grafische Darstellung, die das Ergebnis einer Simulation zur Prüfung des Ansprechverhaltens bei der Übersetzungsänderung in dem herkömmlichen System veranschaulicht, bei dem unterstellt wird, daß eine Abweichung um 5 Schritte in Abwärtsrichtung in bezug auf den vorgegebenen Verschiebebereich des Eingangselements und dem vorgegebenen Übersetzungsbereich vorliegt, wobei die vollständig durchgezogene Linie die Änderung des Übersetzungsverhältnisses (i_P), die gestrichelte Linie die Änderung des vorgegebenen Verhältnisses (i_PT) und die strichpunktierte Linie das tatsächliche Verhältnis (i_PR) veranschaulicht.
10B ist eine grafische Darstellung, die das Ergebnis einer Simulation zur Prüfung des Ansprechverhaltens eines Schrittmotors des bekannten Systems bei einer Abweichung von 5 Schritten in Abwärtsrichtung zeigt;
11A ist eine grafische Darstellung, die das Ergebnis der Simulation der Prüfung des Ansprechverhältnisses des automatischen Getriebes gemäß der Erfindung zeigt, unter der Voraussetzung, daß eine Abweichung von 5 Schritten in Abwärtsrichtung stattfindet, wobei vollständig durchgezogene Linien die Variation des Übersetzungsbefehls (i_P), die gestrichelten Linien die Variation des vorgegebenen Verhältnisses (i_PT) und die strichpunktierten Linien das tatsächliche Übersetzungsverhältnis (i_PR) veranschaulichen;
11B ist eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Simulation zur Prüfung des Ansprechens des Schrittmotors des Getriebes gemäß der Erfindung, wobei unterstellt wird, daß eine Abweichung von 5 Schritten in Abwärtsrichtung stattfindet;
12A ist eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung des Ergebnisses einer Simulation zur Prüfung des Ansprechens des zuvor vorgeschlagenen Getriebes mit der Voraussetzung, daß eine Abweichung von 5 Schritten in Aufwärtsrichtung in der Beziehung zwischen dem vorgegebenen Verschiebebereich des Eingangselements und dem vorgegebenen Übersetzungsbereich stattfindet, wobei die vollständig durchgezogene Linie den Übersetzungsbefehl (i_P), die gestrichelte Linie die Änderung des vorgebenenen Übersetzungsverhältnisses (i_PT) und die strichpunktierte Linie das tatsächliche Übersetzungsverhältnis (i_PR) veranschaulicht;
12B ist eine entsprechende Darstellung bezogen auf eine Abweichung von 5 Schritten in Abwärtsrichtung;
13A veranschaulicht in entsprechender Darstellung den Fall einer Abweichung von 5 Schritten in Aufwärtsrichrung in bezug auf das Ansprechen des Übersetzungsverhältnisses, mit dem Übersetzungsbefehl (i_P) in durchgezogenen Linien, dem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis (i_PT) in gestrichelten Linien und dem tatsächlichen Übersetzungsverhältnis (i_PR) in strichpunktierten Linien;
13B veranschaulicht in entsprechender Darstellung das Ansprechen des Schrittmotors gemäß der Erfindung bei einer Abweichung in Aufwärtsrichtung von 5 Schritten;
14A ist eine grafische Darstellung entsprechender Art, bei der es um die Prüfung des Übersetzungsverhältnisses des erfindungsgemäßen Getriebes geht, ohne Kompensation des Übersetzungsverhältnisses hinsichtlich der dynamischen Charakteristik unter der Voraussetzung einer Abweichung von 5 Schritten in aufsteigender Richtung in der Beziehung zwischen dem vorgegebenen Verschiebebereich des Eingangselements und dem vorgegebenen Übersetzungsbereich, wobei die durchgezogenen Linien den Übersetzungsbefehl (i_P), die gestrichelten Linien die vorgebenene Übersetzung (i_PT) und die strichpunktierten Linien das tatsächliche Übersetzungsverhältnis (i_PR) wiedergeben.
14B ist eine entsprechende grafische Darstellung und bezieht sich auf das Ansprechen des Schrittmotors mit unbegrenztem, hinsichtlich der dynamischen Charakteristik kompensierten Übersetzungsverhältnis mit einer Abweichung von 5 Schritten in Aufwärtsrichtung;
15A bezieht sich auf die Prüfung des Ansprechens des Übersetzungsverhältnisses mit begrenztem, hinsichtlich der dynamischen Charakteristik kompensierten Übersetzungsverhältnis, mit einer Abweichung von 5 Schritten in Aufwärtsrichtang, wobei die vollständig durchgezogenene Linie die Änderung des Steuerbefehls (i_P), die gestrichelte Linie die Änderung des vorgebenen Verhältnisses (i_PT) und die strichpunktierte Linie das tatsächliche Verhältnis (i_PR) anzeigt;
15B ist eine grafische Darstellung zur Prüfung des Ansprechens eines Schrittmotors mit begrenztem Übersetzungsverhältnis mit Kompensation hinsichtlich der dynamischen Charakteristik bei einer Abweichung von 5 Schritten in Aufwärtsrichtung; und
16 ist ein Blockdiagramm einer Abwandlung der Grobsteuerung der 5.
Im folgenden soll unter der Bezeichnung "Übersetzungsverhältnis" oder auch "CVT-Verhältnis" das Drehzahlverhältnis der Eingangswelle zur Ausgangswelle eines stufenlosen Getriebes vestanden werden.
In 1 wird eine Maschine 10 als Block dargestellt. Die Maschine 10 weist eine Drosselklappe 4 auf, die entsprechend der Stellung eines Gaspedals 2 geöffnet und geschlossen wird. Die Maschine 10 steht in Antriebsverbindung mit einer hydrokinetischen Drehmoment-Übertragungseinheit in Form einer Fluidkupplung 12. Die Fluidkupplung 12 ist mit einem stufenlosen Getriebe 29 verbunden. Das Getriebe 29 steht in Antriebsverbindung mit einer Ausgangswelle 56. Das Getriebe 29 umfallt eine antreibende Riemenscheibe 16 und eine angetriebene Riemenscheibe 26 sowie einen Keilriemen 24. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf ein stufenloses Getriebe in der Form eines Keilriementriebs. Die Erfindung kann auch auf andere stufenlose Getriebe angewendet werden, in denen das Übersetzungsverhältnis gesteuert werden kann, einschließlich eines stufenlosen Traktionsgetriebes.
Gemäß 1 ist die Maschinen-Ausgangswelle 10a verbunden mit der Übertragungseinheit in der Form der Fluidkupplung 12. Die Fluidkupplung 12 kann durch einen anderen Drehmomentwandler ersetzt werden. Alternativ kann eine elektromagnetische Kupplung verwendet werden. Die Fluidkupplung 12 weist einen Verriegelungsmechanismus mit einem Kupplungselement 12d auf, das das Innere der Fluidkupplung 12 in zwei Kammern auf beiden Seiten des Kupplungselements unterteilt, zu denen eine Verriegelungskammer 12a gehört. Die Fluidkupplung 12 weist ein Eingangselement in der Form eines Pumpenrades 12b auf, das fest mit der Maschinen-Ausgangswelle 10a verbunden ist, sowie ein Ausgangselement in der Form eines Turbinenrades 12b, das fest mit einer Turbinenwelle 13 verbunden und mit dieser drehbar ist. Die Turbinenwelle 13 dient als Eingangswelle des stufenlosen Getriebes 29.
Die Turbinenwelle 13 ist mit einem Umschaltmechanismus 15 für Vorwärtsund Rückwärtsfahrt verbunden. Dieser Umschaltmechanismus 15 umfaßt ein Planetengetriebe 17, eine Vorwärtskupplung 40 und eine Rückwärtsbremse 50. Der Umschaltmechanismus 50 ist an seinem Ausgang mit einer Antriebswelle 14 verbunden, die koaxial zu der Turbinenwelle 13 angeordnet ist. Auf der Antriebswelle 14 ist die antreibende Riemenscheibe 16 des stufenlosen Getriebes 29 angebracht.
Die Riemenscheibe 16 umfaßt einen Riemenscheibenhälfte 18, die fest an der Antriebswelle 14 angebracht ist, und eine axial verschiebbare Riemenscheibenhälfte 22, die axial verstellbar ist und gegenüber der festen Riemenscheibenhälfte 18 angeordnet ist und mit dieser eine Keilnut bildet. Die Riemenscheibenhälfte 22 ist axial entlang einer Drehachse der Antriebswelle 14 entsprechend dem hydraulischen Druck in eine Zylinderkammer 20 der antreibenden Riemenscheibe verschiebbar. Die Zylinderkammer 20 umfaßt zwei Kammern 20a und 20b und weist eine Druckfläche auf, die größer ist als die Druckfläche der entsprechenden Zylinderkammer 32 der angetriebenen Riemenscheibe.
Die angetriebene Riemenscheibe 26 ist auf einer angetriebenen Welle 28 befestigt. Diese Riemenscheibe 26 umfaßt eine Riemenscheibenhälfte 30, die fest auf der Welle 28 angebracht ist und sich mit dieser dreht, und eine axial verstellbare Riemenscheibenhälfte 34, die der festen Riemenscheibenhälfte 30 gegenüberliegt und mit dieser eine Keilnut bildet. Die verstellbare Riemenscheibenhälfte 34 ist axial entlang einer Drehachse der Welle 28 entsprechend dem hydraulischen Druck in der Zylinderkammer 32 verstellbar.
Mit der angetriebenen Welle 28 ist ein Antriebszahnrad 46 verbunden, das mit einem freilaufenden Zahnrad 48 kämmt, das fest auf einer Zwischenwelle 52 angebracht ist. Die Zwischenwelle 52 trägt ein Ritzel 54, das mit einem Ausgangszahnrad 44 eines Ausgangsgetriebes 56 in der Form eines Differentialgetriebes kämmt.
Das Drehmoment der Maschine 10 wird über die Fluidkupplung 12 und die Turbinenwelle 13 auf den Umschaltmechanismus 15 für Vorwärts und Rückwärts übertragen. Wenn die Vorwärtskupplung 40 eingerückt und die Rückwärtsbremse 50 gelöst ist, dreht sich das Planetengetriebe 17 als Einheit, so daß das Drehmoment auf die Antriebswelle 14 des stufenlosen Getriebes 29 ohne Änderung der Drehrichtung übertragen wird. Wenn die Vorwärtskupplung 40 gelöst und die Rückwärtsbremse 50 eingerückt wird, überträgt das Planetengetriebe 17 das Drehmoment auf die Antriebswelle 14 mit umgekehrter Drehrichtung.
Das auf die Antriebswelle 14 übertragene Drehmoment gelangt über die Antriebswelle 16, den Keilriemen 24, die angetriebene Riemenscheibe 26, die Welle 28, das Antriebszahnrad 46, das Zahnrad 48, die Zwischenwelle 52, das Ritzel 54 und das Ausgangszahnrad 44 auf das Differentialgetriebe 56. Wenn sowohl die Vorwärtskupplung 40 als auch die Rückwärtsbremse 50 gelöst sind, steht der Getriebezug einschließlich des stufenloses Getriebes 29 in der Neutralstellung.
Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 29 ändert sich bei Axialverschiebung der Riemenscheibenhälfte 22 der Riemenscheibe 16. Dadurch ändert sich der Krümmungsradius, in dem der Keilriemen 24 die Wände der Riemenscheibennut der Riemenscheibe 16 berührt. Sodann bewirkt der Keilriemen 24, der zwischen den beiden Riemenscheiben 16 und 26 gespannt ist, eine Axialverschiebung der Riemenscheibenhälfte 34 der angetriebenen Riemenscheibe 26.
Gemäß 2A und 2B umfaßt ein hydraulisches Steuersystem ein manuell betätigbares Auswahlsystem 104, das von dem Fahrer in eine von mehreren Positionen (z.B. L, D, N, R, P) eingestellt werden kann, ein Betätigungsorgan in Form eines Schrittmotors 110 und ein Eingangselement eines Übersetzungs-Steuermechanismus 112. Dieses Eingangselement hat die Form einer Stange 182 eines Übersetzungs-Steuerventils 108. Die Stange 182 ist über eine Zahnstangenverbindung mit dem Schrittmotor 110 verbunden. Das Eingangselement 182 kann entsprechend einem Steuersignal eingestellt werden, das durch die Steuerung 300 entwickelt wird.
Gemäß 3 wird die Eingangsdrehzahl (Ni) der Eingangswelle des stufenlosen Getriebes 29 durch einen Turbinendrehzahl-Sensor 305 ermittelt, der die Drehzahl der Turbinenwelle 13 erfaßt, während die Drehzahl (No) der Ausgangswelle des Getriebes 29 durch einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 302 erfaßt wird, der die Drehzahl der Welle 28 abtastet. Das Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensors 302 wird verwendet als Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit. Neben den beiden Geschwindigkeits- oder Drehzahl-Sensoren 305 und 302 sind ein Machinendrehzahl-Sensor 301, ein Drosselklappen-Sensor 303, ein Getriebeschalter 304, ein Temperatur-Sensor 306 für die Kühlmitteltemperatur, ein Umschaltermittlungsschalter 298 und ein Leerlaufschalter 350 vorgesehen. Die Ausgangssignale der verschiedenen Sensoren und Schalter werden an die Steuerung 300 abgegeben. Die Steuerung 300 umfaßt ein Eingangs-Interface 311, ein Bezugsimpulsgenerator 312, einen zentralen Rechner (CPU) 313, einen Festspeicher (ROM) 314, einen Zugriffsspeicher (RAM) 315 und ein Ausgangs-Interface 316. Sie sind untereinander verbunden über einen Adress-BUS 319 und einen Daten-BUS 320. Die oben erwähnten Ausgangssignale werden direkt oder über Wellenumformer 308,309,322 oder über einen Analog/Digital-Wandler 310 dem Eingangs-Interface 311 zugeführt. Die Steuerung 300 gibt ein Steuersignal ab. Das Steuersignal wird einer Treiberschaltung für den Schrittmotor 110 zugeführt. Insbesondere bestimmt die Steuerung entsprechend den verschiedenen Sensor- und Schaltersignalen eine Impulszahl als Steuersignal. Das Steuersignal bewirkt in der Treiberschaltung, daß der Schrittmotor 110 sich dreht und damit das Eingangselement 182 bewegt.
Wie sich aus 2A und 2B ergibt, bewegt der Schrittmotor 110 entsprechend dem Steuersignal das Eingangselement 182 des Übersetzungssteuermechanismus 112. Das Eingangselement 182 bewegt einen Hebel 178. Der Hebel 178 ist schwenkbar an einem Ende mit dem Eingangselement 182 und am anderen Ende mit der. einstellbaren Riemenscheibenhälfte 22 der antreibenden Riemenscheibe 16 verbunden. An einem Punkt zwischen den beiden Enden ist der Hebel 178 schwenkbar mit einem Ventilkörper 174 eines Schaltventils 106 verbunden. Diese Anordnung ermöglicht eine Positions-Rückkopplung zwischen der Riemenscheibe 16 und dem Ventil 106. Während der Schrittmotor 110 den Hebel 178 bewegt, ändert das Schaltventil 106 entsprechend der Bewegung des Ventilkörpers 174 den hydraulischen Druck in der Hydraulikleitung 176, die mit der Zylinderkammer 20 der antreibenden Riemenscheibe verbunden ist. Der hydraulische Druck in einer Hydraulikleitung 179, die mit der Zylinderkammer 32 der antreibenden Riemenscheibe verbunden ist, bleibt unverändert und wird in einer Höhe gehalten, die durch einen Leitungsdruckregler 102 vorgegeben wird. Wenn der hydraulische Druck in der Hydraulikleitung 176 geändert wird, bewegt sich die Riemenscheibenhälfte 22. Die Bewegung der Riemenscheibenhälfte 22 bewirkt, daß der Keilriemen 24 die Riemenscheibenhälfte 34 der angetriebenen Riemenscheibe 26 verstellt. Dies bewirkt eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses Ni/No des stufenlosen Getriebes 29. Wenn sich die Riemenscheibenhälfte 22 bewegt, bewegt sich auch der Hebel 178, so daß der Ventilkörper 174 verstellt wird. Dadurch wird eine Möglichkeit geschaffen, durch das Ventil 106 die beweglichen Riemenscheibenhälften 22 und 34 festzulegen.
Eine genauere Beschreibung der 1, 2A, 2B und 3 befindet sich in der zuvor erwähnten US Patentschrift 5 067 372 der Anmelderin, auf die hiermit Bezug genommen wird. Dieses US-Patent entspricht der deutschen Patentanmeldung 40 25 455.
Anschließend soll die Umsetzung der vorliegenden Erfindung innerhalb der oben beschriebenen Hardware erläutert werden.
In 4 ist ein Kasten ein Befehlsgenerator für ein vorgegebenes oder Ziel-Übersetzungsverhältnis 410 dargestellt. Ein weiterer Kasten repräsentiert einen Befehlsgenerator für ein tatsächliches Übersetzungsverhältnis. Informa tionen der Sensoren werden über deren Ausgangssignale von dem Maschinendrehzahl-Sensor 301, dem Drosselklappen-Sensor 303, dem Umschaltschalter 302, dem Kühlmitteltemperatur-Sensor 306, dem Leerlaufschalter 350, dem Wechselschalter 294 und dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 302, dem Befehlsgenerator 410 zugeführt. Dieser Generator 410 bestimmt ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis auf der Basis der aufgenommenen Informationen und liefert einen Befehl i_PT entsprechend dem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis des Getriebes.
Informationen über die Drehzahl Ni der Eingangswelle und die Drehzahl No der Ausgangswelle des Getriebes 29, die sich aus den Signalen der Sensoren 305 und 302 ergeben, gelangen an den Befehlsgenerator 430 für das tatsächliche Übersetzungsverhältnis. Dieser Befehlsgenerator 430 bestimmt das Übersetzungsverhältnis Ni/No und erzeugt ein Signal i_PR entsprechend dem tatsächlichen Übersetzungsverhältnis des Getriebes. Auf der Basis eines Vergleichs zwischen dem neu bestimmten tatsächlichen Übersetzungsverhältnis und dem zuvor bestimmten alten Übersetzungsverhältnis bestimmt der Befehlsgenerator 430, ob sich das tatsächliche Übersetzungsverhältnis aufwärts oder abwärts ändert, und erzeugt eine entsprechendes Richtungssignal Sd.
Das Richtungssignal Sd wird an einen Kompensator 440 für die dynamische Charakteristik und an eine externe Störungsausgleichsschleife 450 mit einem ersten Störungskompensator 451 und einem zweiten Störungskompensator 452 gegeben. Der Befehl i_PR für das tatsächliche Übersetzungsverhältnis wird dem Kompensator 440 für die dynamische Charakteristik und auch dem zweiten Störungskompensator 452 zugeleitet. Der Befehl i_PT für das vorgegebene Übersetzungsverhältnis wird dem Kompensator 440 für die dynamische Charakteristik zugeführt.
Dieser Kompensator 440 liefert ein hinsichtlich der dynamischen Charakteristik kompensiertes Übersetzungsverhältnis i_PA. Dieses Übersetzungsverhältnis i_PA wird begrenzt durch eine Begrenzungsfunktion, die in 4 durch einen Kasten 460 repräsentiert ist. Sodann wird das kompensierte Übersetzungsverhältnis i_PA an einen Summierungspunkt weitergereicht.
Die äußere Störungskompensationsschleife 450 liefert ein störungskompensiertes Übersetzungsverhältnis i_PD an den Summierungspunkt. An diesem Summierungspunkt wird das störungskompensierte Übersetzungsverhältnis i_PD abgezogen von dem hinsichtlich der dynamischen Charakteristik kompensierten Übersetzungsverhältnis i_PA, und es wird wird ein Übersetzungsbefehl i_P ausgegeben. Der Übersetzungsbefehl i_P gelangt an einen Wandler 470. Der Wandler 470 erzeugt einen Verschiebebefehl D_S für das Eingangselement 182 in der Form einer Schrittzahl entsprechend einer Winkeldrehung für den Schrittmotor 110 als Funktion des Übersetzungsbefehls i_P. Der Wandler 470 kann eine zweidimensionale Tabelle in einem Computerspeicher umfassen. Der Verschiebebefehl D_S, dargestellt in Winkelpositionen des Schrittmotors 110, gelangt an eine Einstellvorrichtung 480. Die Einstellvorrichtung erzeugt eine eingestellte Schrittzahl als Steuersignal, das an den Schrittmotor 110 gegeben wird.
Die bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann 5 entnommen werden.
Die dynamische Charakteristik G_P(s) des stufenlosen Getriebes 29 kann wie folgt ausgedrückt werden: GP(s) = [{KP(iPR)}/{TP(iPR)s + 1}]e–Ls (1)in dieser Gleichung ist:

K_P(i_PR): der Verstärkungsfaktor des Getriebes,
T_P(i_PR): eine jeweilige Konstante für die dynamische Charakteristik in der Form einer Zeitkonstanten,
L: die Verlustzeit, und
s: eine komplexe Variable einer Laplace-Transformation.

Wie in 8 gezeigt ist, ist das Übersetzungsverhältnis i_PR nicht proportional zu der Verschiebung des Eingangselements 182, d.h., der Winkelposition des Schrittmotors 110. In 6 ist in durchgezogenen Linien die Änderung der Zeitkonstante T_P(i_PR) im Verhältnis zu dem sich ändernden Übersetzungsverhältnis i_PR für den Fall gezeigt, daß das Richtungssignal Sd anzeigt, daß das Übersetzungsverhältnis sich in Abwärtsrichtung ändert, während die gestrichelte Linie die Änderung der Zeitkonstante T_P(i_PR) veranschaulicht für den Fall, daß das Richtungssignal Sd eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses in Aufwärtsrichtung signalisiert. Daher ändert sich die Zeitkonstante T_P(i_PR) nach einer ersten Funktion des Übersetzungsverhältnisses für "Aufwärts" und einer zweiten Funktion für "Abwärts".
In dem Kompensator 440 für die dynamische Charakteristik wird die Konstante der dynamischen Charakteristik in der Form einer Zeitkonstanten T_P(i_PR) der dynamischen Konstante G_P(s) abgeleitet, beispielsweise aus einer Tabelle gemäß 6 unter Verwendung des tatsächlichen Übersetzungsverhältnisses i_PR und des Richtungssignal Sd entnommen. Ferner wird eine Konstante i für die vorgegebene dynamische Charakteristik in der Form einer Zeitkonstanten T_T einer vorgegebenen dynamischen Charakterstik G_T(s) des Übersetzungsverhältnisses in folgender Form abgeleitet: GT(s) = {1/(TTs + 1)}e–Ls (2).
Sodann bestimmt der Kompensator 440 für die dynamische Charakterstik ein hinsichtlich der dynamischen Charakteristik kompensiertes Übersetzungsverhältnis i_PA, das sich wie folgt ausdrücken läßt: iPA = [{TP(iPR)s + 1}/{TTs + 1}]iPT (3).
Vorzugsweise wird das hinsichtlich der dynamischen Charakteristik kompensierte Übersetzungsverhältnis i_PA innerhalb der als Kasten dargestellten Einrichtung 460 begrenzt entsprechend der folgenden Ungleichung: iPL ≤ iPA ≤ iPH (4). darin ist:

i_PL: das höchste Übersetzungsverhältnis,
i_PH: das niedrigste Übersetzungsverhältnis.

Ein störungskompensiertes Übersetzungsverhältnis i_PD, das später erläutert werden soll, wird von dem hinsichtlich der dynamischen Charakteristik kompensierten Übersetzungsverhältnis i_PA an einem Summierungspunkt abgezogen, so daß als Ausgangssignal ein Übersetzungsbefehl i_P verbleibt. Der Übersetzungsbefehl i_P wird ausgedrückt als: iP = iPA – iPD (5).
Dieser Übersetzungsbefehl i_P und das tatsächliche Übersetzungsverhältnis i_PR werden an die externe, störungskompensierte Schleife 450 gegeben. Diese Schleife 450 umfaßt einen ersten Störungskompensator 451 und einen zweiten Störungskompensator 452 und liefert ein externes, störungskompensiertes Übersetzungssignal i_PD, das ausgedrückt wird als: iPD = (TP(iPR)s + 1}/{TH(iPR)s + 1}]iPA – [1/{TH(iPR)s + 1}]e–LsiP (6).
Darin ist:

T_H(i_PR): eine Grenzfrequenz eines Tiefpaßfiters des externen Störungskompensators.

Wie in 7 gezeigt ist, wird die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters derart bestimmt, daß die dynamische Charakteristik (Zeitkonstante, Verlustzeit) des Getriebes 29 und deren Stabilität (bei dieser Ausführungsform Verstärkungsfaktor größer 12dB, möglicher Winkel größer als 45°) optimiert werden.
Bei dem Verfahren in dem externen Störungskompensator 450 wird die dynamische Charakteristik G_P(s) verwendet als Modell des Getriebes 29, und jede mögliche Abweichung von diesem Modell aufgrund von Herstellungsungenauigkeiten (Parameteränderungen) und externen Störungen wird eliminiert.
Wie zuvor erläutert wurde, wird der Übersetzungsbefehl i_P ermittelt durch Abziehen des störungskompensierten Übersetzungsverhältnisses vom dem hinsichtlich der dynamischen Charakteristik kompensierten Übersetzungsverhältnis i_PA. Unter Verwendung dieses Übersetzungsbefehls i_P wird das gewünschte Ansprechen, das möglichst wenig beeinflußt ist durch Parameteränderungen und externe Störungen, geschaffen.
Der Übersetzungsbefehl i_P gelangt an den Wandler 470. Der Wandler 470 verwendet eine zweidimensionale Tabelle, wie in durchgezogenen Linien in 8 dargestellt ist, und bestimmt und liefert einen Verschiebebefehl D_S für das Eingangselement 182 in der Form einer Winkelposition θ des Schrittmotors 110.
In 8 repräsentiert die waagerechte Achse das Übersetzungsverhältnis und die senkrechte Achse die Verschiebung des Eingangselements 182, ausgedrückt in Schritten des Schrittmotors 110. Auf der waagerechten Achse sind das höchste Übersetzungsverhältnis i_PH und das tiefste Übersetzungsverhältnis i_PL angegeben. Das vorgegebene Übersetzungsfenster, das begrenzt ist durch das tiefste und höchste Übersetzungsverhältnis i_PL und i_PH, wird durch Doppelpfeil gekennzeichnet. Auf der senkrechten Achse sind die Schrittzahlen entsprechend dem höchsten Übersetzungsverhältnis i_PHund des niedrigsten Übersetzungsverhältnisses i_PL mit D_SL und D_SH bezeichnet. Der vorgegebene Verschiebebereich entspricht dem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis und ist mit Doppelpfeil gekennzeichnet. In 8 ist die Umwandlungsbeziehung, die bei dem zuvor vorgeschlagenen stufenlosen Getriebe verwendet worden ist, durch gestrichelte Linien gekennzeichnet. Diese Umwandlungsbeziehung und die Umwandlungsbeziehung des Getriebes der vorliegenden Erfindung stimmen über den vorgegebenen Verschiebebereich überein. Ein Unterschied besteht darin, daß die Umwandlungsbeziehung, die erfindungsgemäß verwendet wird, sich über den vorgegebenen Verschiebebereich hinaus erstreckt, der dem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis zwischen I_PL und i_PH entspricht. Mit anderen Worten, der effekte Verschiebebereich erstreckt sich über D_SL hinaus zu einem unteren Grenzwert D_SLL auf der einen Seite und über den oberen Wert D_SH hinaus zu dem höheren Wert D_SHL auf der anderen Seite. Die obere Grenze D_SHL des Verschiebebefehls liegt höher als der Verschiebebefehl D_SH, bezogen auf die. Impulszahl. Der untere Verschiebe-Grenzwert D_SLL liegt niedriger als der untere Wert D_SL, bezogen auf die Impulszahl.
Die Umwandlung im Wandler 470 kann anhand der folgenden Beschreibung mit Bezugnahme auf 8 erläutert werden.
Der Übersetzungsbefehl i_P wird mit dem vorgegebenen Übersetzungsfenster verglichen.
Wenn der Vergleich ergibt, daß der Übersetzungsbefehl i_P in den vorgegebenen Bereich fällt, wird der Übersetzungsbefehl i_P in einen von mehreren entsprechenden Verschiebebefehlen D_S innerhalb des vorbestimmten Verschiebebereichs umgewandelt, wenn der Vergleich besagt, daß der Übersetzungsbefehl i_P in das vorgegebene Übersetzungsfenster fällt.
Wenn der Übersetzungsbefehl i_P geringer ist als das niedrigste Übersetzungsverhältnis i_PL, liefert der Wandler 470 einen Verschiebebefehl D_S, der wie folgt auszudrücken ist: DS = DSH + (iP – iPL) × (DSH – DSH-1)/(iPL – iPL-1) (7)darin ist:

D_S: der Verschiebebefehl,
i_PL: der niedrigste Übersetzungsbefehl entsprechende dem niedrigsten Übersetzungsverhältnis,
D_SH: der Verschiebebefehl entsprechend dem niedrigsten Übersetzungsbefehl i_PL,
i_PL-1: ein Übersetzungsbefehl unterhalb von i_PL,
D_SH-1: ein Verschiebebefehl entsprechend dem Übersetzungsbefehl i_PL-1

Wenn der Übersetzungsbfehl i_P größer als der höchste Übersetzungsbefehl i_PH ist, bestimmt der Wandler 470 einen Verschiebebefehl D_S, der sich wie folgt ausdrücken läßt: DS = DSL – (iP – iPH) × (DSL – DSH-1)/iPH – iPH-1) (8)darin ist:

i_PH: der höchste Übersetzungsbefehl entsprechend dem höchsten Übersetzungsverhältnis,
D_SL: der Verschiebebefehl entsprechend dem höchsten Übersetzungsbefehl i_PH,
i_PH-1: ein Übersetzungsbefehl oberhalb des höchsten Übersetzungsbefehls,
D_SL-1: ein Verschiebebefehl entsprechend dem Übersetzungsbefehl i_PH-1

Wenn der Verschiebebefehl D_S niedriger ist als der untere Grenzwert D_SLdes Verschiebebefehls D_SLL, bestimmt der Wandler einen Verschiebebefehl D_S entsprechend dem unteren Grenzwert D_SLL.
Wenn der Verschiebebefehl D_S höher ist als der obere Grenzwert des Verschiebebefehl D_SHL, bestimmt der Wandler 470 einen Verschiebebefehl D_S entsprechend dem höchsten Grenzwert D_SHL.
Der Wandler 470 liefert den Verschiebebefehl D_S des Eingangselements 182 in der Form von Schrittzahlen des Schrittmotors 110. Dieser Befehl gelangt an die Einstelleinrichtung 480. Die Einstelleinrichtung liefert ein Steuersignal. Das Steuersignal gelangt seinerseits an den Schrittmotor 110.
Das in 9 gezeigte Flußdiagramm veranschaulicht einen Programmdurchlauf der bevorzugten Anwendung der vorliegenden Erfindung. Bei Schritt 502 bestimmt die Steuerung 300, ob eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist. Wenn dies der Fall, werden bei Schritt 504 durch die Steuerung 300 verschiedene Informationen aufgrund der Ausgangssignale der Sensoren 301, 302, 303, 305, 306 und der Schalter 304, 298 und 350 eingegeben. Bei 506 berechnet die Steuerung das gegenwärtige Übersetzungsverhältnis i_PR und die Verstellrichtung Ss auf der Grundlage der Informationen für die Drehzahlen der Eingangs- und Ausgangswellen des stufenlosen Getriebes 29. Bei 508 berechnet die Steuerung 300 ein Ziel-Übersetzungsverhältnis i_PT auf der Basis der eingegebenen Informationen. Bei 510 berechnet die Steuerung 300 ein hinsichtlich der dynamischen Charakteristik kompensiertes Übersetzungsverhältnis i_PA. Bei Schritt 512 begrenzt die Steuerung 300 die dynamische Charakteristik i_PA derart, daß i_PA unverändert bleibt, wenn i_PA größer als i_PL und kleiner als i_PH ist, jedoch gleich i_PA gesetzt wird, wenn i_PA größer oder gleich als i_PH ist, und auf i_PL gesetzt wird, wenn i_PA kleiner oder gleich i_PL ist. Bei 514 berechnet die Steuerung 300 das hinsichtlich externer Störungen kompensierte Übersetzungsverhältnis i_PD. Bei 516 berechnet die Steuerung 300 den Übersetzungsbefehl i_P durch Abziehen von i_PD von i_PA. Bei 518 wandelt die Steuerung 300 den Übersetzungsbefehl i_P in den Ver schiebebefehl D_S um. Bei 520 liefert die Steuerung 300 ein Steuersignal, das dem Schrittmotor 110 zugeführt wird.
Ein Vergleich von 11A und 11B mit 10A und 10B zeigt, daß in beiden Fällen eine Korrektur der Abweichung durchgefphrt wird und das tatsächliche Übersetzungsverhältnis sich dem Ziel-Übersetzungsverhältnis nach der vorliegenden Erfindung rascher nähert, bezogen auf den Augenblick des Starts des Fahrzeugs aus dem Stand.
Ein Vergleich von 13A und 13B mit 12A und 12B zeigt, daß die Korrektur der Abweichung bei der herkömmlichen Getrieberegelung nicht erfolgt, während sie bei dem erfindungsgemäßen Getriebe vorgenommen wird.
Der Unterschied zwischen dem Fall mit Grenzkriterien gemäß Schritt 460 und ohne diese Grenzkriterien ergibt sich aus einem Vergleich der 15A und 15B mit 14A und 14B. Die Umwandlung des tastsächlichen Übersetzungsverhältnisses in das Ziel-Übersetzungsverhältnis wird leicht verbessert durch Hinzufügen der Grenzkriterien des hinsichtlich der dynamischen Charakteristik kompensierten Übersetzungsverhältnisses i_PA.
Das in 16 gezeigte System entspricht im wesentlichen dem System gemäß 5, mit der Ausnahme, daß ein modifizierter Kreis 450A zur Kompensation externer Störungen anstelle des Gegenstücks 450 gemäß 5 vorgesehen ist.
Der modifizierte Kompensationskreis 450A weist einen ersten externen Störungskompensator auf, der sich von dem Gegenstück 451 gemäß 5 unterscheidet, und einen zweiten Störungskompensator 452, der dem Gegenstück 452 in 5 entspricht.
Ein hinsichtlich der Störungen kompensiertes Übersetzungsverhältnis i_PD läßt sich wie folgt darstellen: iPD = iPR[{TP(iPR}s + 1}/{TH(iPR)s + 1}] – [1/{TH(iPR)S + 1}]e–LSiP (9)

Claims

Verfahren zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes mit einer Steuerung des Übersetzungsverhältnisses, die ein Eingangselement (182) umfasst, das entsprechend einem Verschiebebefehl (D_S) zur Herstellung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle des Getriebes verschiebbar ist, und mit einer Steuerung (300), die das Eingangselement entsprechend dem Verschiebebefehl (D_S) verschiebt, welches Verfahren folgende Schritte umfasst: – Erzeugen eines vorgegebenen Übersetzungsbefehls (i_PT), – Ermitteln eines tatsächlichen Übersetzungsverhältnisses (i_PR), – Bestimmen eines Übersetzungsbefehls (i_P), und – Umwandeln des Übersetzungsbefehls (i_P) in den Verschiebebefehl (D_S) anhand einer Umwandlungsbeziehung mit einem vorbestimmten Verschiebebereich (D_SH-D_SL), der einem vorgegebenen Übersetzungsfenster entspricht, das auf der einen Seite durch ein niedrigstes Übersetzungsverhältnis (i_PL) und auf der anderen Seite durch ein höchstes Übersetzungsverhältnis (i_PH) begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzungsbefehl (i_P) ermittelt wird durch Abziehen des hinsichtlich einer herstellungs- und umgebungsbedingten Abweichung von einem Modell der dynamischen Charakteristik des stufenlosen Getriebes kompensierten Übersetzungsverhältnisses (i_PD) von dem hinsichtlich der dynamischen Charakteristik des stufenlosen Getriebes kompensierten Übersetzungsverhältnis (i_PA), wobei die Umwandlungsbeziehung zwei Bereiche aufweist, die sich über den vorbestimmten Verschiebebereich (D_SH-D_SL) hinaus erstrecken, nämlich einen ersten Erweiterungsbereich, der sich über den Wert (D_SH) hinaus bis zu einem höheren Wert (D_SHL) erstreckt, und einen zweiten Erweiterungsbereich, der sich über den Wert (D_SL) hinaus bis zu einem niedrigeren Wert (D_SLL) erstreckt, und das Eingangselement (182) entsprechend einem Verschiebebefehl (D_S) verschiebbar ist, der in den ersten Erweiterungsbereich zwischen (D_SH) und (D_SHL) fällt, entsprechend einem Übersetzungsverhältnis, das niedriger ist als das niedrigste Übersetzungsverhältnis (i_PL), und das Eingangselement (182) entsprechend einem Verschiebebefehl (D_S) verschiebbar ist, der in den zweiten Erweiterungsbereich zwischen (D_SL) und (D_SLL) fällt, entsprechend einem Übersetzungsverhältnis, das höher ist als das höchste Übersetzungsverhältnis (i_PH).
Verfahren zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein hinsichtlich der dynamischen Charakteristik kompensiertes Übersetzungsverhältnis (i_PA) berechnet wird, ausgedrückt als: iPA = [{TP(iPR)s + 1}/{TTs + 1}]iPT darin ist: T_P(i_PR) die Zeitkonstante des Getriebes, abgeleitet von der dynamischen Konstanten G_P(s), s eine komplexe Variable einer Laplace-Transformation, T_T die vorgegebene Zeitkonstante des Getriebe, und i_PT der vorgegebene Übersetzungsbefehl, sowie ein hinsichtlich einer herstellungs- und umgebungsbedingten Abweichung von einem Modell der dynamischen Charakteristik des stufenlosen Getriebes kompensiertes Übersetzungsverhältnis (i_PD), ausgedrückt als: iPD = [{TP(iPR)s + 1}/{TH(iPR)s + 1}]iPR – [1/{TH(iPR)s + 1}]e–LsiP darin ist: T_H(i_PR) die Grenzfrequenz eines Tiefpaßfilters, und L die Verlustzeit.
Verfahren zur Steuerung eines eines stufenlosen Getriebes gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschiebebefehl bestimmt wird, der ausgedrückt ist durch DS = DSH + (iP – iPL) × (DSH – DSH-1)/(iPL – iPL-1)darin ist: i_PL der niedrigste Übersetzungsbefehl entsprechend dem niedrigsten Übersetzungsverhältnis, D_SH der Verschiebebefehl entsprechend dem niedrigsten Übersetzungsbefehl i_PL, i_PL-1 ein früherer Übersetzungsbefehl, der niedriger ist als i_PL, D_SH-1 ein früherer Verschiebebefehl entsprechend dem Übersetzungsbefehl i_PL-1, wenn der Übersetzungsbefehl i_P geringer ist als der tiefste Übersetzungsbefehl i_PL, und dass ferner ein Verschiebebefehl bestimmt wird, der ausgedrückt wird durch DS = DSL – (iP – iPH) × (DSL – DSL-1)/(iPH – iPH-1)darin ist: i_PH der höchste Übersetzungsbefehl entsprechend dem höchsten Übersetzungsverhältnis, D_SL der Verschiebebefehl entsprechend dem höchsten Übersetzungsbefehl i_PH, i_PH-1 ein früherer Übersetzungsbefehl, der größer ist als i_PH, D_SL-1 ein früherer Verschiebebefehl entsprechend dem höheren Übersetzungsbefehl i_PH-1, wenn der Übersetzungsbefehl i_P größer ist als der höchste Übersetzungsbefehl i_PH.
Vorrichtung zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes mit einer Steuerung des Übersetzungsverhältnisses, die ein Eingangselement (182) umfasst, das entsprechend einem Verschiebebefehl (D_S) zur Herstellung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle des Getriebes verschiebbar ist, und mit einer Steuerung (300), die das Eingangselement entsprechend dem Verschiebebefehl (D_S) verschiebt, welche Vorrichtung zur Durchführung der folgenden Schritte ausgebildet ist: – Erzeugen eines vorgegebenen Übersetzungsbefehls (i_PT), – Ermitteln eines tatsächlichen Übersetzungsverhältnisses (i_PR), – Bestimmen eines Übersetzungsbefehls (i_P), und – Umwandeln des Übersetzungsbefehls (i_P) in den Verschiebebefehl (D_S) anhand einer Umwandlungsbeziehung mit einem vorbestimmten Verschiebebereich (D_SH-D_SL), der einem vorgegebenen Übersetzungsfenster entspricht, das auf der einen Seite durch ein niedrigstes Übersetzungsverhältnis (i_PL) und auf der anderen Seite durch ein höchstes Übersetzungsverhältnis (i_PH) begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung den Übersetzungsbefehl (i_P) ermittelt durch Abziehen des hinsichtlich einer herstellungs- und umgebungsbedingten Abweichung von einem Modell der dynamischen Charakteristik des stufenlosen Getriebes kompensierten Übersetzungsverhältnisses (i_PD) von dem hinsichtlich der dynamischen Charakteristik des stufenlosen Getriebes kompensierten Übersetzungsverhältnis (i_PA), wobei die Umwandlungsbeziehung zwei Bereiche aufweist, die sich über den vorbestimmten Verschiebebereich (D_SH-D_SL) hinaus erstrecken, nämlich einen ersten Erweiterungsbereich, der sich über den Wert (D_SH) hinaus bis zu einem höheren Wert (D_SHL) erstreckt, und einen zweiten Erweiterungsbereich, der sich über den Wert (D_SL) hinaus bis zu einem niedrigeren Wert (D_SLL) erstreckt, und das Eingangselement (182) entsprechend einem Verschiebebefehl (D_S) verschiebbar ist, der in den ersten Erweiterungsbereich zwischen (D_SH) und (D_SHL) fällt, entsprechend einem Übersetzungsverhältnis, das niedriger ist als das niedrigste Übersetzungsverhältnis (i_PL), und das Eingangselement (182) entsprechend einem Verschiebebefehl (D_S) verschiebbar ist, der in den zweiten Erweiterungsbereich zwischen (D_SL) und (D_SLL) fällt, entsprechend einem Übersetzungsverhältnis, das höher ist als das höchste Übersetzungsverhältnis (i_PH).
Vorrichtung zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, ein hinsichtlich der dynamischen Charakteristik kompensiertes Übersetzungsverhältnisses (i_PA) zu berechnen, ausgedrückt als: iPA = [{TP(iPR)s + 1}/{TTs + 1}]iPT darin ist: T_P(i_PR) die Zeitkonstante des Getriebes, abgeleitet von der dynamischen Konstanten G_P(s), s eine komplexe Variable einer Laplace-Transformation, T_T die vorgegebene Zeitkonstante des Getriebe, und i_PT der vorgegebene Übersetzungsbefehl, sowie ein hinsichtlich einer Störung kompensiertes Übersetzungsverhältnis (i_PD), ausgedrückt als: iPD = [{TP(iPR)s + 1}/{TH(iPR)s + 1}]iPR – [1/{TH(iPR)s + 1}]e–LsiP darin ist: T_H(i_PR) die Grenzfrequenz eines Tiefpaßfilters, und L die Verlustzeit.
Vorrichtung zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, einen Verschiebebefehl zu bestimmen, der ausgedrückt ist durch DS = DSH + (iP – iPL) × (DSH – DSH-1)/(iPL – iPL-1)darin ist: i_PL der niedrigste Übersetzungsbefehl entsprechend dem niedrigsten Übersetzungsverhältnis, D_SH der Verschiebebefehl entsprechend dem niedrigsten Übersetzungsbefehl i_PL, i_PL-1 ein früherer Übersetzungsbefehl, der niedriger ist als i_PL, D_SH-1 ein früherer Verschiebebefehl entsprechend dem Übersetzungsbefehl i_PL-1, wenn der Übersetzungsbefehl i_P geringer ist als der tiefste Übersetzungsbefehl i_PL, sowie ferner einen Verschiebebefehl, der ausgedrückt wird durch DS = DSL – (iP – iPH) × (DSL – DSL-1)/(iPH – iPH-1)darin ist: i_PH der höchste Übersetzungsbefehl entsprechend dem höchsten Übersetzungsverhältnis, D_SL der Verschiebebefehl entsprechend dem höchsten Übersetzungsbefehl i_PH, i_PH-1 ein früherer Übersetzungsbefehl, der größer ist als i_PH, D_SL-1 ein früherer Verschiebebefehl entsprechend dem höheren Übersetzungsbefehl i_PH-1, wenn der Übersetzungsbefehl i_P größer ist als der höchste Übersetzungsbefehl i_PH.
Vorrichtung zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung das hinsichtlich der dynamischen Charakteristik kompensierte Übersetzungsverhältnis i_PA durch untere und obere Grenzen begrenzt, die durch folgende Ungleichung bestimmt sind: iPL ≤ iPA ≤ iPH.