DE69623666T2

DE69623666T2 - Stufenloses Toroidgetriebe

Info

Publication number: DE69623666T2
Application number: DE69623666T
Authority: DE
Inventors: Eiji Inoue
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1996-02-22
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2016-02-23
Also published as: EP1059473B1; DE69614017T2; EP0730111A2; DE69614017D1; DE69623666D1; EP0730111B1; EP1059473A3; EP1059473A2; DE730111T1; US5683326A; EP0730111A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenloses Toroidgetriebe mit einer Drehzahländerungseinheit, die eine Eingangsscheibe und eine Ausgangsscheibe, welche einander gegenüber angeordnet sind, ein Paar von Leistungsrollen, die sich in Kontakt mit beiden Scheiben drehen, um die Drehung der Eingangsscheibe auf die Ausgangsscheibe zu übertragen, während kontinuierlich die Drehzahl der Eingangsscheibendrehung entsprechend einem Kippwinkel geändert wird, und einen Stirnzapfen (trunnion) aufweist, welcher auf den Leistungsrollen abgestützt ist.
Das in Kraftfahrzeugen montierte stufenlose Toroidgetriebe ist allgemein der Typ von stufenlosem Toroidgetriebe mit doppeltem Hohlraum, welches zwei auf der gleichen Achse angeordnete Drehzahländerungseinheiten aufweist. Das stufenlose Toroidgetriebe umfasst: eine Eingangswelle, welche den Motorabtrieb aufnimmt; Eingangsscheiben, die so gelagert sind, dass sie relativ zur Eingangswelle drehbar sind; Ausgangsscheiben, die gegenüber den Eingangsscheiben angeordnet und bezüglich der Eingangswelle drehbar gelagert sind; kippbare Leistungsrollen, die zwischen den paarweise gegenüberliegenden Eingangsscheiben und Ausgangsscheiben angeordnet sind, um Drehmoment von den Eingangsscheiben auf die Ausgangsscheiben zu übertragen; ein Verbindungsorgan zum Zusammenkoppeln der gegenüberliegenden Ausgangsscheiben; und Druckeinrichtungen, die zwischen den Eingangsscheiben und den paarweisen Flanschteilen angeordnet sind, die an der Eingangswelle vorgesehen sind, um auf die Eingangsscheiben so zu wirken, dass die Druckkraft auf die Leistungsrollen entsprechend der Größe des Eingangsdrehmomentes geändert wird. Die Leistungsrollen werden gekippt, um die Drehzahl der Eingangsscheiben kontinuierlich zu ändern, wenn das Drehmoment von den Eingangsscheiben auf die Ausgangsscheiben übertragen wird. Das stufenlose Toroidgetriebe kippt die Leistungsrollen durch eine Drehzahländerungs-Steuereinrichtuncr.
Eine Anzahl von Arten von stufenlosen Toroidgetrieben sind bekannt (beispielsweise Japanische Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 12867/1987 und Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 289440/1987).
Ein solches stufenloses Toroidgetriebe ist in Fig. 9 dargestellt. Wie in der Figur gezeigt, ist ein Paar von Leistungsrollen 2 einander entgegengesetzt zwischen der gegenüberliegenden Eingangsscheibe 1 und Ausgangsscheibe (nicht gezeigt) angeordnet, und diese sind jeweils auf Stützorganen, genannt Stirnzapfen (trunnions) 4 abgestützt. Das heißt, die Leistungsrollen 2 sind auf den Stirnzapfen 4 durch exzentrische Wellen 5 abgestützt. Die Stirnzapfen 4 sind jeweils am Getriebekasten schwenkbar gelagert und auch axial beweglich. Der Stirnzapfen 4 hat eine Kippachse 6, in deren Richtung er verschoben und um die er verschwenkt werden kann. Die Kippachse 6 des Stirnzapfens 4 ist starr mit einem Kolben 7 ausgestattet, der gleitend in einen Hydraulikzylinder 8 im Getriebekasten eingebaut ist. Im Hydraulikzylinder 8 sind zwei Zylinderkammern ausgebildet, die durch den Kolben 7 geteilt sind, eine Drehzahlerhöhungsseiten-Zylinderkammer 8a und eine Drehzahlerniedrigungsseiten-Zylinderkammer 8b.
Die Zylinderkammern 8a, 8b des Hydraulikzylinders 8 stehen mit einem Spulenventil 10 über Ölkanäle 9a, 9b in Verbindung. Eine Spule 11, die gleitend in das Spulenventil 10 eingebaut ist, wird in der Neutralstellung durch Federn 12 gehalten, die an den axialen Enden des Ventils angeordnet sind. Das Spulenventil 10 ist mit einer Öffnung Sa an einem Ende und mit einer Öffnung Sb am anderen Ende versehen. Die Öffnung Sa wird mit einem Steuerdruck Sa durch ein Solenoidventil 13a versorgt und die Öffnung Sb mit einem Steuerdruck Sb durch ein Solenoidventil 13b. Das Spulenventil 10 hat eine Öffnung PL, die mit dem Leitungsdruck (hydraulische Druckquelle) verbunden ist, eine Öffnung A, die mit der Drehzahlerhöhungsseiten- Zylinderkammer 8a durch den Ölkanal 9a, verbunden ist, eine Öffnung B, die mit der Drehzahlerniedrigungsseiten- Zylinderkammer 8b durch den Ölkanal 9b verbunden ist, und zwei Öffnungen T, die mit einem Behälter verbunden sind. Die Solenoidventile 13a, 13b werden entsprechend Steuersignalen betätigt, die von einer Steuereinrichtung 14 ausgegeben werden.
Eine der Kippachsen 6 ist an einem Ende mit einem Präzessionsnocken 15 versehen, gegen den ein Ende eines Hebels 16 gepresst wird, der in der Mitte schwenkbar unterstützt ist. Das andere Ende des Hebels 16 ist mit einem Potentiometer 17 verbunden. Das Potentiometer 17 erfasst in Form einer synthetischen Verschiebung die Axialverschiebung der Stirnzapfen 4 in Richtung der Kippachsen 6 sowie ihren Kippwinkel und gibt das erfasste Signal auf die Steuereinrichtung 14. Die Drehzahländerungs-Steuereinrichtung besitzt einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18, einen Motordrehzahlsensor 19 und einen Drosselöffnungssensor 20. Getriebeinformationssignale, wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl und Drosselöffnung, welche durch diese Sensoren erfasst werden, werden auf die Steuereinrichtung 14 gegeben.
Das stufenlose Toroidgetriebe führt die Drehzahländerungssteuerung durch, indem die Tatsache ausgenützt wird, dass, wenn die Stirnzapfen 4 zu einer Richtung der Kippachsen hin (in Axialrichtung der Kippachsen 6) aus der Neutralstellung verschoben werden (der Stellung, in der die Drehachsen der Leistungsrollen 2 die Drehachsen der Eingangsscheibe 1 und der Ausgangsscheibe überkreuzen), die Stirnzapfen 4 sich um die Kippachsen 6 in einer. Richtung und mit einer Geschwindigkeit kippen, welche der Verschiebungsrichtung und dem Verschiebungsbetrag entsprechen, wodurch die Drehzahl verändert wird.
Als Nächstes wird der Betrieb des stufenlosen Toroidgetriebes beschrieben, indem auf das Ablaufschema der Fig. 10 Bezug genommen wird. An einem Punkt, an dem der Drehzahländerungsvorgang gestartet wird, befinden sich die Stirnzapfen 4 in der Neutralstellung, wo die Drehachsen der Leistungsrollen 2 die Drehachsen der Eingangsscheibe 1 und der Ausgangsscheibe überkreuzen. Vom Augenblick des Motorstarts bis zum Stop führt die Steuereinrichtung 14 die Hauptroutine der Drehzahländerungssteuerung durch. Zuerst berechnet die Steuereinrichtung 14 ein Zielübertragungsverhältnis (target transmission ratio) e&sub0; auf der Basis der übertragenen Information. Das Potentiometer 17 erfasst ein Übertragungsverhältnis e und gibt es auf die Steuereinrichtung 14 (S1-1).
Als Nächstes berechnet die Steuereinrichtung 14 entsprechend der Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis (e-e&sub0;) einen Sollwert (duty) A, der auf das Solenoidventil 13a zu geben ist, und einen Sollwert B, der auf das Solenoidventil 13b zu geben ist, aus den folgenden Formeln (S1-2).
Sollwert A = 50% + G(e - e&sub0;)
Sollwert B = 50% - G(e - e&sub0;)
wobei G eine Proportionalitätskonstante als Rückkopplungsverstärkung ist.
Der Sollwert bedeutet ein Verhältnis zwischen EIN-Dauer und AUS-Dauer in der Pulsbreitenmodulations-Steuerung. Das heißt, der Sollwert (%) wird gegeben durch
Sollwert = (Solenoid-EIN-Dauer in einem Zyklus/Solenoidarbeitszyklus) · 100
Sodann werden Sollwert A und Sollwert B jeweils auf die Solenoidventile 13a, 13b gegeben (S1-3).
Als Nächstes wird der Betrieb des stufenlosen Toroidgetriebes erläutert. Zuerst berechnet die Steuereinrichtung 14 das tatsächliche Übertragungsverhältnis aus der synthetisierten Verschiebung des Stirnzapfens 4, erfasst vom Potentiometer 17, und gibt auf die Solenoidventile 13a, 13b den Sollwert A und den Sollwert B, die entsprechend der Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis eingestellt werden. Als. Ergebnis werden die Steuerdrücke Sa, Sb auf die Enden des Spulenventils 10 gegeben. In diesem Zeitpunkt, wenn das Transmissionsverhältnis auf der Drehzahlerniedrigungsseite liegt, werden die Steuerdrücke mit dem Verhältnis Sa > Sb zugeführt, so dass die. Spule 11 in Fig. 9 nach links gerückt wird, was den Ölkanal 9a veranlasst, mit der Druckquelle durch die Öffnung PL in Verbindung zu treten, und den Ölkanal 9b, mit dem Behälter durch die Öffnung T in Verbindung zu treten. Daher wird der Druck Pa im Ölkanal 9a größer als der Druck Pb im Ölkanal 9b (Pa > Pb). Die erhaltene Druckdifferenz zwischen den Zylinderkammern 8a und 8b veranlasst den Stirnzapfen 4 auf der linken Seite in Fig. 9, sich nach oben zu bewegen, und den Stirnzapfen 4 auf der rechten Seite, sich nach unten zu bewegen. Wenn sie sich in dieser Weise vertikal bewegen, schwenken sich die Stirnzapfen 4 um die Kippachsen 6 und starten den Übertragungsvorgang auf der Drehzahlerhöhungsseite. Bevor das Übertragungsverhältnis mit dem Zielübertragungsverhältnis übereinstimmt, kehren die Öldrücke Pa und Pb der Zylinderkammern 8a und 8b ihre Größe um (Pa < Pb), was den Stirnzapfen auf der linken Seite veranlasst, sich nach unten zu bewegen, wobei die Verschiebung in Richtung der Kippachse fortschreitend reduziert wird. Während dieses Verfahrens ändert sich das Übertragungsverhältnis ständig weiter zur Drehzahlerhöhungsseite. Obwohl ein Fall stattfinden kann, in welchem das Übertragungsverhältnis das Zielübertragungsverhältnis übersteigt, wird das Übertragungsverhältnis nach einer wiederholten Rückkopplungssteuerung mit dem Zielübertragungsverhältnis übereinstimmen, in welchem Zeitpunkt die Verschiebung der Stirnzapfen 4 in der Axialrichtung der Kippachsen Null wird, was den Drehzahländerungsvorgang beendet.
Wenn bei dem in Fig. 9 gezeigten bekannten Beispiel das Übertragungsverhältnis mit dem Zielübertragungsverhältnis übereinstimmt, werden die auf die Enden des Spulenventils wirkenden Steuerdrücke Sa und Sb gleich, was das Ergebnis hat, dass die Verschiebung der Stirnzapfen Null wird. Wegen herstellungsbedingter Änderungen des Spulenventils und der an seinen beiden Enden eingebauten Federn und infolge ihrer Verschlechterungen mit der Zeit kann jedoch die Spulenneutralstellung des Spulenventils in beiden Richtungen abweichen. In diesem Fall stimmen der Druck Pa in der Drehzahlerhöhungsseiten-Zylinderkammer 8a und der Druck Pb in der Drehzahlerniedrigungsseiten-Zylinderkammer 8b nicht überein, was verschiedene Probleme hervorruft, wie einen Neustart des Übertragungsvorgangs oder das Einstellen des Übertragungsverhältnisses an einem Ventil unterschiedlich vom Zielübertragungsverhältnis.
Da ferner beim in Fig. 9 gezeigten stufenlosen Toroidgetriebe das Übertragungsverhältnis mit der Verschiebung der Stirnzapfen 4 in Axialrichtung der Kippachsen durch den Präzesionsnocken 15 kombiniert und vom Potentiometer 17 erfasst wird, kehren sich die Größen Pa und Pb um, bevor das Übertragungsverhältnis mit dem Zielübertragungsverhältnis übereinstimmt.
Es sei z. B. ein Fall angenommen, dass das Übertragungsverhältnis auf der Drehzahlerniedrigungsseite des Zielübertragungsverhältnisses liegt. Wenn die Größen von Pa und Pb sich nur umkehren, wenn das Übertragungsverhältnis mit dem Zielübertragungsverhältnis übereinstimmt, ändert sich das Übertragungsverhältnis weiterhin gegen die Drehzahlerhöhungsseite mit einer großen Änderungsrate, auch nachdem das Übertragungsverhältnis das Zielübertragungsverhältnis erreicht hat. Dies führt zu einem großen Überschießen. Bei dem obigen stufenlosen Toroidgetriebe der Fig. 9 jedoch kehren sich die Größen von Pa und Pb um, bevor das Übertragungsverhältnis das Zielübertragungsverhältnis erreicht. Da die Verschiebung der Stirnzapfen in Axialrichtung der Kippachsen allmählich abzunehmen beginnt, was die Änderungsrate des Übertragungsverhältnisses reduziert, findet eine augenblickliche Umkehrung statt, das Überschießen ist gering, wenn das Übertragungsverhältnis das Zielübertragungsverhältnis zur Drehzahlerhöhungsseite hin übersteigt.
Wenn eine plötzliche stufenweise Drehzahländerung hoher Größe durchgeführt wird, wie z. B. beim Kickdown, schwingt das Übertragungsverhältnis (dargestellt als ausgezogene Linie), wie in Fig. 11(c) gezeigt, stark und konvergiert in das Zielübertragungsverhältnis (angedeutet durch eine gestrichelte Linie). Im schlechten Fall kann das Übertragungsverhältnis divergieren, statt in das Zielübertragungsverhältnis zu konvergieren. Unter diesen Umständen besteht ein eingesetztes Signal oder ein Befehl darin, wie eine Drehzahländerungssteuerung zu verwirklichen ist, die nicht ein Überschießen verursacht, auch wenn eine plötzliche stufenweise Drehzahländerung hoher Größe durchgeführt wird.
Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines stufenlosen Toroidgetriebes, das ein Überschießen der Drehzahländerungssteuerung durch stufenweise Reduzierung der Übertragungsgeschwindigkeit verhindern kann, wenn das Übertragungsverhältnis das Zielübertragungsverhältnis erreicht, und das auch das Übertragungsverhältnis schnell und zuverlässig in das Zielübertragungsverhältnis konvergieren lassen kann, auch wenn eine plötzliche stufenweise Drehzahländerung hoher Größe durchgeführt wird.
Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenloses Toroidgetriebe, das aufweist: Eingangsscheiben und Ausgangsscheiben, die einander gegenüber angeordnet sind; ein Paar von Leistungsrollen, welche die Drehung der Eingangsscheiben kontinuierlich ändern und auf die Ausgangsscheiben entsprechend Änderungen eines Kippwinkels der Leistungsrollen bezüglich der Eingangsscheiben und der Ausgangsscheiben übertragen; ein Paar von Stirnzapfen, welche jeweils die Leistungsrollen drehbar abstützen und in Richtung einer Kippachse verschoben werden können; Hydraulikzylinder, deren jeder zwei Zylinderkammern aufweist, um die Stirnzapfen in Richtung der Kippachse zu verschieben; Spulenventile, die die Zylinderkammern absperren, wenn die Spulen sich in einer Neutralstellung befinden, und selektiv die Zylinderkammern mit einer Öldruckquelle und einem Behälter verbinden, wenn die Spulen aus der Neutralstellung verschoben sind; Solenoidventile, welche die auf die Enden der Spulen wirkenden Steuerdrücke steuern; und eine Steuereinrichtung, welche eine Zielübertragungsgeschwindigkeit entsprechend der Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis einstellt und Ausgangssignale zu den Solenoidventilen derart steuert, dass die Druckdifferenz zwischen den auf die Enden der Spulen wirkenden Steuerdrücken proportional zur Differenz zwischen der Übertragungsgeschwindigkeit und der Zielübertragungsgeschwindigkeit sind.
Vorzugsweise, wenn die Steuereinrichtung ein Signal empfängt, das anzeigt, dass die Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis einen bestimmten Wert übersteigt, die Steuereinrichtung die Zielübertragungsgeschwindigkeit entsprechend der Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis einstellt und die auf die Solenoidventile gegebenen Ausgangssignale so steuert, dass die Druckdifferenz zwischen den auf die Enden der Spulen wirkenden Steuerdrücke proportional der Differenz zwischen der Übertragungsgeschwindigkeit und der Zielübertragungsgeschwindigkeit ist, und wenn sie ein Signal empfängt, das anzeigt, dass die Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis kleiner ist als der bestimmte Wert, die Steuereinrichtung auf die Solenoidventile gegebene Ausgangssignale so steuert, dass die Differenz zwischen den auf die Enden der Spulen wirkenden Steuerdrücken proportional der Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und deml Zielübertragungsverhältnis ist. Die Übertragungsgeschwindigkeit kann beispielsweise durch Teilen der Änderung des in jedem Programmzyklus der Steuereinrichtung durch einen Programmzyklus erfassten Übertragungsverhältnisses berechnet werden.
Alternativ weist die Steuereinrichtung auf: eine Übertragungsverhältnis-Differenzberechnungseinrichtung, welche die Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis berechnet und ein der Differenz entsprechendes Signal abgibt; eine Steuermodus-Wahleinrichtung, welche prüft, ob die Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis kleiner ist als ein bestimmter Wert, und welche, wenn die Differenz kleiner ist als der bestimmte Wert, einen normalen Modus wählt, und wenn die Differenz den bestimmten Wert übersteigt, einen speziellen Modus wählt; eine Zielübertragungsgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung, welche während des speziellen Modus die Zielübertragungsgeschwindigkeit entsprechend dem Signal aus der Übertragungsverhältnis-Differenzberechnungseinrichtung berechnet; eine Übertragungsgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung, welche während des speziellen Modus die Übertragungsgeschwindigkeit berechnet, indem sie die Differenz zwischen einem in diesem Zeitpunkt erfassten Übertragungsverhältnis und einem vorher erfassten Übertragungsverhältnis durch eine Probenahmezeit teilt; eine Übertragungsgeschwindigkeits-Differenzberechnungseinrichtung, welche die Differenz zwischen der Übertragungsgeschwindigkeit und der Zielübertragungsgeschwindigkeit berechnet und ein Signal entsprechend der Differenz abgibt; und eine Sollwert- Berechnungseinrichtung, welche während des normalen Modus einen Sollwert entsprechend dem von der Übertragungsverhältnis- Differenzberechnungseinrichtung aufgegebenen Signal berechnet und den berechneten Sollwert auf die Solenoidventile gibt, und welche während des speziellen Modus einen Sollwert entsprechend dem von der Übertragungsgeschwindigkeits-Differenzberechnungseinrichtung aufgegebenen Signal berechnet und den berechneten Sollwert auf die Solenoidventile gibt.
Bei diesem stufenlosen Toroidgetriebe hängt die Übertragungsgeschwindigkeit von der Verschiebung des Stirnzapfens in Richtung der Kippachse ab, und so bedeutet die Steuerung der Übertragungsgeschwindigkeit indirekt eine Steuerung der Stirnzapfenverschiebung in Richtung der Kippachse. Da die Zielübertragungsgeschwindigkeit gemäß der Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis eingestellt wird, wird das Zielübertragungsverhältnis maximal unmittelbar nach dem Start des Drehzahländerungsvorgangs, gefolgt von einer fortschreitenden Reduzierung, bis es Null ist, wenn das Übertragungsverhältnis mit dem Zielübertragungsverhältnis übereinstimmt.
Da ferner die Steuereinrichtung das Ausgangssignal zu den Solenoidventilen so steuert, dass die Druckdifferenz zwischen dem auf die Enden der Spulenventile wirkenden Steuerdruck proportional zur Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis ist, bewegt sich der Stirnzapfen weit in Richtung der Kippwelle, unmittelbar nachdem der Drehzahländerungsvorgang gestartet wird, was die Übertragungsgeschwindigkeit veranlasst, maximal zu werden. Danach schwingt die Übertragungsgeschwindigkeit zunehmend konvergierend auf die eingestellte Zielübertragungsgeschwindigkeit. Wenn die Übertragungsgeschwindigkeit zur Zielübertragungsgeschwindigkeit konvergiert, nähert das Übertragungsverhältnis das Zielübertragungsverhältnis an. Wenn die Übertragungsgeschwindigkeit Null wird, stimmt das Übertragungsverhältnis mit dem Zielübertragungsverhältnis überein.
Wenn daher das Übertragungsverhältnis das Zielübertragungsverhältnis annähert, schwingt die Übertragungsgeschwindigkeit nach und nach abnehmend, bis das Übertragungsverhältnis nahezu gleich dem Zielübertragungsverhältnis ist, in welchem Zeitpunkt die Übertragungsgeschwindigkeit beinahe Null ist. Daher kann ein Überschießen der Drehzahländerungssteuerung zuverlässig verhindert werden.
Wenn die Steuerung so durchgeführt wird, dass die Druckdifferenz zwischen den auf die Enden der Spulenventile wirkenden Steuerdrücken proportional der Übertragungsgeschwindigkeit ist, besteht ein Problem darin, dass in einem Bereich, in welchem die Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis klein ist, die Übertragungsgeschwindigkeit klein wird, was die Genauigkeit infolge der Begrenzung der Auflösung des Potentiometers absenkt.
Wenn bei dieser Drehzahländerungs-Steuereinrichtung jedoch die Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis innerhalb einen besonderen Wert fällt, schaltet der Steuerungsmodus in den üblichen um, wodurch der der Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis entsprechende Sollwert das Ausgangssignal für das Solenoidventil wird.
Dieser Steuervorgang löst das obige Problem und ermöglicht eine genaue Steuerung auch in dem Bereich, in welchem die Differenz sehr klein ist.
Wenn bei dem stufenlosen Toroidgetriebe die Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis kleiner wird als der vorgegebene Wert, wird das Ausgangssignal auf die Solenoidventile so gesteuert, dass die Druckdifferenz zwischen den auf die Enden der Spulenventile wirkenden Steuerdrücke proportional zur Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis ist. Wenn die Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis den vorgegebenen Wert übersteigt, wird die Zielübertragungsgeschwindigkeit entsprechend der Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis eingestellt, und das Ausgangssignal zu den Solenoidventilen wird so gesteuert, dass die Druckdifferenz zwischen den auf die Enden der Spulen wirkenden Steuerdrücke proportional zur Differenz zwischen der Übertragungsgeschwindigkeit und der Zielübertragungsgeschwindigkeit ist.
Da die Zielübertragungsgeschwindigkeit entsprechend der Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis eingestellt wird, wird die Zielübertragungsgeschwindigkeit maximal am Beginn des Drehzahländerungsvorgangs und nimmt danach allmählich ab, bis sie schließlich Null wird.
Das stufenlose Toroidgetriebe kann daher zuverlässig ein Überschießen der Drehzahländerungssteuerung verhindern und gewährleistet ein stabiles Drehzahländerungsansprechen ohne Hinzufügung neuer Sensoren. In dem Bereich, in dem die Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis sehr klein ist, wird das dieser Differenz entsprechende Signal wie im bekannten Fall auf die Solenoidventile gegeben. Dies ermöglicht eine Drehzahländerungssteuerung mit hoher Präzision, auch in dem Bereich, in welchem die Differenz sehr klein ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend lediglich beispielhaft mit Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 ein Funktionsblockschaltbild für eine Steuereinrichtung, die in einem stufenlosen Toroidgetriebe verwendet wird;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm, welches einen Teil eines Korrekturdurchführungsvorgangs in dem stufenlosen Toroidgetriebe darstellt;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, welches den Korrekturdurchführungsvorgang nach dem Ablaufdiagramm der Fig. 2 darstellt;
Fig. 4 eine graphische Darstellung, welche eine beispielhafte zeitliche Änderung der Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis darstellt, wenn die Änderung des Übertragungsverhältnisses groß ist;
Fig. 5 eine graphische Darstellung, welche eine beispielhafte zeitliche Änderung der Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis darstellt, wenn die Änderung des Übertragungsverhältnisses klein ist;
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße stufenlose Toroidgetriebe;
Fig. 7 ein Funktionsblockschaltbild für die Steuereinrichtung, die bei dem erfindungsgemäßen stufenlosen Toroidgetriebe verwendet wird;
Fig. 8 ein graphische Darstellung, welche den Drehzahländerungsvorgang des erfindungsgemäßen stufenlosen Toroidgetriebes darstellt;
Fig. 9 eine schematische Darstellung des wesentlichen Teils des bekannten stufenlosen Toroidgetriebes;
Fig. 10 ein Ablaufdiagramm für die Drehzahländerungssteuerung des bekannten stufenlosen Toroidgetriebes; und
Fig. 11 eine graphische Darstellung, welche den Drehzahländerungsvorgang des bekannten stufenlosen Toroidgetriebes darstellt.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren ein Beispiel der Drehzahländerungs-Steuereinrichtung eines stufenlosen Toroidgetriebes beschrieben. Die Drehzahländerungs-Steuereinrichtung dieses Beispiels ist nahezu gleich aufgebaut wie diejenige der in den Fig. 9 und 10 gezeigten bekannten Vorrichtung, wobei lediglich ein Unterschied im Aufbau der Steuereinrichtung und der Art der verwendeten Sensoren besteht. Zusätzlich zu einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18, einem Motordrehzahlsensor 19 und einem Drosselöffnungssensor 20 weist die Drehzahländerungs-Steuereinrichtung weitere Sensoren auf, um zu entscheiden, ob der Zustand zur Ausführung einer Korrektur vorliegt oder nicht. In der folgenden Beschreibung dieses Beispiels wird eine Erläuterung derjenigen Teile weggelassen, welche den gleichen Aufbau besitzen wie die bekannten Vorrichtungen.
Die Steuereinrichtung 14 umfasst eine Korrekturausführungs- Entscheidungseinrichtung 21, welche den Korrekturausführungszustand prüft und, wenn er vorliegt, ein Signal ausgibt; eine Übertragungsverhältnis-Änderungsentscheidungseinrichtung 33, welche beim Empfang des Signals aus der Korrekturausführungs- Entscheidungseinrichtung 21 prüft, ob eine Änderung im Übertragungsverhältnis vorliegt, und ein entsprechendes Signal ausgibt; eine Übertragungsverhältnis-Fehlerberechnungseinrichtung 22, die bezüglich der Zeit die Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis integriert, um einen integrierten Fehler zu berechnen; einen ersten Speicher 23, der eine Tabelle entsprechend einer Korrespondenz, die vorher durch Experimente festgelegt wurde, zwischen dem integrierten Fehler und dem Änderungsbetrag in der Rückkopplungsverstärkung speichert; eine Rückkopplungsverstärkungs-Änderungsberechnungseinrichtung 24, die beim Empfang eines Änderungsanwesenheitssignals aus der Übertragungsverhältnis-Änderungsentscheidungseinrichtung 33 die Änderung der Rückkopplungsverstärkung entsprechend dem berechneten integrierten Fehler berechnet, indem sie die im ersten Speicher 23 gespeicherte Korrespondenztabelle benutzt, und welche, wenn sie ein Änderungsabwesenheits-Signal von der Übertragungsverhältnis-Änderungsentscheidungseinrichtung 33 empfängt, die Änderung der Rückkopplungsverstärkung auf Null einstellt; einen zweiten Speicher 25, der eine Tabelle entsprechend einer vorher aus Experimenten bestimmten Korrespondenz zwischen dem integrierten Fehler und dem Betrag der Sollwertkorrektur entspricht; eine Korrekturberechnungseinrichtung 26, welche den Betrag der Sollwertkorrektur entsprechend dem berechneten integrierten Fehler durch Verwendung der im zweiten Speicher 25 gespeicherten Korrespondenztabelle berechnet; und eine Sollwert-Berechnungseinrichtung 27, welche den Sollwert bezüglich der Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis korrigiert, indem sie den Änderungsbetrag der Rückkopplungsverstärkung und den Betrag der Sollwertkorrektur verwendet und sodann den korrigierten Sollwert auf die Solenoidventile 13a, 13b gibt. Der Betrag der Sollwertkorrektur entsprechend dem integrierten Fehler kann gemäß einer Tabelle (Korrespondenztabelle) berechnet werden, die vorher aus Experimenten, wie oben beschrieben, erhalten wurde, oder er kann auf eine minimale Auflösungseinheit des Ausgangssignals zu den Solenoidventilen 13a, 13b festgelegt werden.
Der Motorumdrehungssensor 19, der Gashebelniederdrücksensor 28, der Drucksensor 29 und der Schalthebelstellungesensor 30 erfassen die Motorumdrehung, den Betrag des Gashebelniederdrückens, den Motoransaugdruck bzw. die Schalthebelstellung und geben sie sodann auf die Korrekturdurchführungs- Entscheidungseinrichtung 21 in der Steuereinrichtung 14. Die. Korrekturdurchführungs-Entscheidungseinrichtung 21 entscheidet, dass der Korrekturdurchführungszustand erfüllt ist, wenn die empfangene Motorumdrehung, der Gashebelniederdrückbetrag und der Motoransaugdruck in einem vorbestimmten Bereich liegen und die Antriebsstellung sich im Parkbereich "P" oder Neutralbereich "N" befindet. Wenn der Korrekturdurchführungszustand vorliegt, ändert sich das Zielübertragungsverhältnis nicht, sondern bleibt konstant. Das Verfahren zum Berechnen des Zielübertragungsverhältnisses und des tatsächlichen Übertragungsverhältnisses ist das gleiche wie im bekannten Fall. Das Zielübertragungsverhältnis entspricht einem optimalen Übertragungsverhältnis in diesem Zeitpunkt, welches berechnet wird durch eine Zielübertragungsverhältnis-Berechnungseinrichtung 31 in der Steuereinrichtung 14 durch Verwendung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl und Drosselöffnung, die vom Kraftfahrzeuggeschwindigkeitssensor 18, Motorumdrehungssensor 19 und Drosselöffnungssensor 20 erfasst werden. Das tatsächliche Übertragungsverhältnis wird berechnet durch eine Übertragungsverhältnis-Berechnungseinrichtung 32 in der Steuereinrichtung 14 aus der synthetisierten Verschiebung der Stirnzapfen 4, erfasst durch das Potentiometer 17, d. h. die kombinierte Verschiebung der Stirnzapfen, die aus der Verschiebung in der Axialrichtung der Kippachsen 6 und dem Kippwinkel um die Kippachse 6 besteht.
Als Nächstes wird auf die Ablaufdiagramme der Fig. 2 und 3 Bezug genommen, und es wird eine Erklärung der Korrekturdurchführungssteuerung gegeben, wie sie durch die Geschwindigkeitsänderungs-Steuereinrichtung des stufenlosen Toroidgetriebes der ersten Ausführungsform durchgeführt wird. Wenn der Fehler der Neutralstellung des Spulenventlis 10 zu korrigieren ist, muss der vorbestimmte Zustand, d. h. der Korrekturdurchführungszustand, erfüllt sein. Zuerst prüft die Hauptroutine, ob der Motor sich im Leerlaufzustand befindet (S1). Wenn der Motor sich im Leerlauf zeigt, ist der Korrekturdurchführungszustand erfüllt. In diesem Fall wird die Anfangseinstellung durchgeführt, d. h. die Anzahl von Malen n, welche die Integrationsberechnung wiederholt wird, wird auf n = 0 gesetzt, und der Wert der Integration E des Übertragungsverhältnisfehlers wird auf E(0) = 0 gesetzt. Als Nächstes wird das Übertragungsverhältnis e erfasst (S2) und die Differenz (e - eo) zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis e und dem Zielübertragungsverhältnis eo, d. h. der Übertragungsverhältnisfehler, wird integriert (S4). Die Integration wird N-Mal wiederholt (S5). Im Vorgang der Integration wird eine Prüfung durchgeführt, um zu sehen, ob irgendeine Veränderung im Übertragungsverhältnis vorliegt (S3). Wenn eine Änderung im Übertragungsverhältnis vorliegt, wird die Integration N- Mal durchgeführt (S4, S5). Nachdem die Integrationsberechnung N-Mal durchgeführt worden ist, wird der Änderungsbetrag der Rückkopplungsverstärkung ΔG entsprechend der Größe des integrierten Fehlers E entsprechend der Tabelle berechnet, die vorher durch Experimente erfasst worden ist (S6). Der Sollwert Ao und det Sollwert Bo, die jeweils auf die Solenoidventile 13a, 13b zu geben sind, werden aus der folgenden Gleichung (1) berechnet (S7)
Sollwert Ao = 50% + (G - ΔG)(e - eo)
Sollwert Bo = 50% - (G - ΔG)(e - eo) (1)
wobei G und ΔG positive Proportionalitätskonstanten sind.
Wenn der Schritt 3 (S3) keine Änderung im Übertragungsverhältnis feststellt, wird der Änderungsbetrag der Rückkopplungsverstärkung ΔG auf ΔG = 0 eingestellt (S8). Das bedeutet, dass der Sollwert Ao und der Sollwert Bo folgendermaßen gegeben sind:
Sollwert Ao = 50% + G(e - eo)
Sollwert Bo = 50% - G(e - eo) (2)
Aus dem Obigen ist ersichtlich, dass, wenn eine Änderung im Übertragungsverhältnis vorliegt, die Rückkopplungsverstärkung abgesenkt wird, wie durch die Gleichung (1) angegeben. Wenn keine Änderung im Übertragungsverhältnis vorliegt, werden der Sollwert Ao und der Sollwert Bo mit der normalerweise eingestellten Rückkopplungsverstärkung berechnet, wie durch die Gleichung (2) angegeben.
Als Nächstes wird die Korrektur der Neutralstellung des Spulenventils erläutert. Die anfängliche Einstellung wird wiederum durchgeführt, indem die Anzahl von Malen n, welche die Integrationsberechnung wiederholt wird, auf n = 0 und der integrierte Wert E des Übertragungsverhältnisfehlers auf E(0) = 0 gesetzt werden. Die Differenz (e - eo) zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis e und dem Zielübertragungsverhältnis eo, d. h. der Übertragungsverhältnisfehler, wird integriert (S9). Die Integrationsberechnung wird N-Mal wiederholt (S10). Nach N-maliger Durchführung der Integrationsberechnung wird der Betrag der Sollwertkorrektur (ΔSollwert) berechnet, um die Neutralstellung des Spulenventils zu korrigieren. Mit anderen Worten, det Betrag der Sollwertkorrektur (ΔSollwert) entsprechend dem integrierten Wert E des Übertragungsverhältnisfehlers, berechnet im Schritt 9, wird durch Verwendung der Tabelle bestimmt, die aus Experimenten erhalten wurde (S11). Unter Verwendung des Sollwerts Ao und des Sollwerts Bo auf der Basis des Änderungsbetrags der Rückkopplungsverstärkung G, berechnet durch Schritt 6, und des Betrages der Sollwertkorrektur ( Sollwert), berechnet in Schritt 11, wird die folgende Berechnung durchgeführt, um den Sollwert A und den Sollwert B zu bestimmen, die auf die Solenoidventile 13a, 13b zu geben sind (S12).
Sollwert A = Sollwert Ao + ΔSollwert
Sollwert B = Sollwert Bo - ΔSollwert (3)
Der Sollwert A und der Sollwert B werden jeweils auf die Solenoidventile 13a bzw. 13b gegeben (S13).
Das Verfahren kehrt zum Start S1 der Hauptroutine zurück (S14). Wenn der Korrekturdurchführungszustand erreicht ist, d. h. im Leerlaufzustand, werden Schritt 1 bis Schritt 14 wiederholt. Wenn eine Änderung im Übertragungsverhältnis vorliegt, umfasst die Steuerung zuerst ein Absenken der Rückkopplungsverstärkung und, wenn die Korrektur fortschreitet, ein Anheben der Rückkopplungsverstärkung. Durch Wiederholung der Rückkopplung wird die Korrektur der Neutralstellung des Spulenventils schnell durchgeführt.
Als Nächstes werden zeitliche Änderungen des Übertragungsverhältnisses behandelt, wenn das Übertragungsverhältnis zum Zielübertragungsverhältnis konvergiert. Fig. 4 und 5 zeigen zeitliche Änderungen der Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis während des Drehzahländerungsvorganges. In beiden Fällen der Fig. 4 und. 5 ist ersichtlich, dass die Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis, integriert über die Zeit (schraffierter Bereich) negativ ist. Wenn ein Fehler in der Neutralstellung des Spulenventils vorliegt, schwingt das tatsächliche Übertragungsverhältnis nahe dem Zielübertragungsverhältnis, wie in Fig. 4 gezeigt, oder es wird stabil abweichend vom Zielübertragungsverhältnis, wie in Fig. 5 gezeigt. Wenn in diesem Zeitpunkt die Änderung des Übertragungsverhältnisses groß ist, wie in Fig. 4 gezeigt, ergibt ein Absenken der Rückkopplungsverstärkung des Ausgangssignals aus der Steuereinrichtung 14 zu den Solenoidventilen 13a, 13b unter den normalen Einstellungswert den in Fig. 5 gezeigten Zustand. Wenn daher die Korrektur der Neutralstellung des Spulenventils 10 durch Absenkung der Rückkopplungsverstärkung und sodann Einbringen derselben in den Normaleinstellungswert oder Anheben desselben durchgeführt wird, ist es möglich, das tatsächliche Übertragungsverhältnis in Übereinstimmung mit dem Zielübertragungsverhältnis schnell und vollständig zu bringen.
Mit Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 wird eine Ausführungsform der Drehzahländerungs-Steuereinrichtung des erfindungsgemäßen stufenlosen Toroidgetriebes beschrieben. Die Drehzahländerungs-Steuereinrichtung des stufenlosen Toroidgetriebes hat nahezu den gleichen Aufbau wie das bekannte in Fig. 9, mit dem einzigen Unterschied der Steuerung der Steuereinrichtung 14.
Die Steuereinrichtung 14 gemäß Fig. 7 enthält eine Zielübertragungsverhältnis-Berechnungseinrichtung 42, welche die Drehzahländerungs-Informationswerte empfängt, die durch einen Drehzahländerungs-Informationsdetektor erfasst werden, um ein Zielübertragungsverhältnis zu berechnen; eine Übertragungsverhältnis-Berechnungseinrichtung 43, welche eine synthetische Verschiebung der Kippachse 6 der Stirnzapfen 4 empfängt, die vom Potentiometer 17 erfasst wurde, d. h. die kombinierte Verschiebung, die aus der Verschiebung in Richtung der Kippachse 6 und dem Kippwinkel um die Kippachse 6 kombiniert ist, um das tatsächliche Übertragungsverhältnis zu berechnen; eine Übertragungsverhältnis-Differenzberechnungseinrichtung 44, welche die Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis berechnet und ein Signal entsprechend der Differenz ausgibt; eine Steuermodus-Auswahleinrichtung 45, welche prüft, ob die Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis niedriger ist als ein bestimmter Wert und welche, wenn die Differenz niedriger liegt als der bestimmte Wert, einen normalen Modus auswählt und, wenn er den bestimmten Wert übersteigt, einen speziellen Modus auswählt; eine Zielübertragungsgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung 46, welche eine Zielübertragungsgeschwindigkeit entsprechend einem Signal berechnet, das von der Übertragungsgeschwindigkeits-Differenzberechnungseinrichtung 44 während des speziellen Modus ausgegeben wird, d. h. eine Zielübertragungsgeschwindigkeit entsprechend der Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis; eine Übertragungsgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung 47, welche eine Übertragungsgeschwindigkeit durch Teilen durch eine Probenahmezeit der Differenz zwischen einem in diesem Zeitpunkt erfassten Übertragungsverhältnis und einem vorher erfassten Übertragungsverhältnis berechnet, wobei dieses Übertragungsverhältnis durch die Übertragungsverhältnis-Berechnungseinrichtung 43 während des speziellen Modus berechnet wurden; eine Übertragungsgeschwindigkeits-Differenzberechnungseinrichtung 48, welche die Differenz zwischen der Übertragungsgeschwindigkeit und der Zielübertragungsgeschwindigkeit berechnet und ein Signal entsprechend dieser Differenz ausgibt; und eine Sollwert-Berechnungseinrichtung 49, welche während des normalen Modus einen Sollwert proportional zu dem von der Übertragungsgeschwindigkeits- Differenzberechnungseinrichtung 44 ausgegebenen Signal berechnet, d. h. einen Sollwert proportional zur Differenz zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis, und sodann den Sollwert auf die Solenoidventile 13a, 13b gibt, und welche während des speziellen Modus einen Sollwert proportional zu dem von der Übertragungsgeschwindigkeits-Differenzberechnungseinrichtung 48 ausgegebenen berechnet, d. h. einen Sollwert proportional zur Differenz zwischen der Übertragungsgeschwindigkeit und der Zielübertragungsgeschwindigkeit, und sodann den Sollwert auf die Solenoidventile 13a, 13b gibt.
Der Drehzahländerungs-Informationsdetektor 41 enthält solche Sensoren, wie einen Kraftfahrzeuggeschwindigkeitssensor 18 zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Motordrehzahlsensor 19 zum Erfassen der Motordrehzahl und einen Drosselöffnungssensor 20 zum Erfassen der Drosselöffnung. Die Zielübertragungsverhältnis-Berechnungseinrichtung 42 berechnet ein optimales Übertragungsverhältnis aus der Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl und Drosselöffnung, die durch die Sensoren 18, 19, 20 erfasst werden, und stellt dies als Zielübertragungsverhältnis ein. Die Übertragungsverhältnis- Berechnungseinrichtung 43 empfängt eine synthetische Verschiebung von den Stirnzapfen 4, erfasst durch das Potentiometer 17, und berechnet das tatsächliche Übertragungsverhältnis.
Als Nächstes wird der Vorgang der Drehzahländerungssteuerung, wie er durch die Drehzahländerungs-Steuereinrichtung durchgeführt wird, mit Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm der Fig. 6 beschrieben. Bevor der Drehzahländerungsvorgang ausgelöst wird, befinden sich die Stirnzapfen 4 in den sogenannten Neutralstellungen, wo die Drehachsen der Leistungsrollen 2 die Drehachsen der Eingangsscheibe 1 und der Ausgangsscheibe überkreuzen.
Zuerst wird die Hauptroutine gestartet. Der Drehzahländerungs-Informationsdetektor 41 erfasst diese Drehzahländerungsinformation als Motorumdrehung oder Motordrehzahl, Drosselöffnung und Fahrzeuggeschwindigkeit. Aufgrund dieser erfassten Drehzahländerungsinformation berechnet die Zielübertragungsverhältnis-Berechnungseinrichtung 42 ein optimales Übertragungsverhältnis und stellt es als Zielübertragungsverhältnis e&sub0; ein (S1). Sodann wird eine synthetisierte Verschiebung der Kippachse 6 der Stirnzapfen 4 vom Potentiometer 17 erfasst. Aufgrund dieser synthetisierten Verschiebung berechnet die Übertragungsverhältnis-Berechnungseinrichtung 43 das tatsächliche Übertragungsverhältnis e in diesem Zeitpunkt (S2). Als Nächstes berechnet die Übertragungsverhältnis- Differenzberechnungseinrichtung 44 die Differenz (e - eo) zwischen dem Zielübertragungsverhältnis eo, bestimmt durch den Schritt 1, und das tatsächliche Übertragungsverhältnis e, bestimmt durch den Schritt 2, und die Steuermodus- Auswahleinrichtung 45 prüft, ob der absolute Wert der Differenz (e - eo) keiner ist als der angegebene Wert es (S3). Wenn die Differenz (e - eo) kleiner ist als der angegebene Wert, wird der normale Modus aktiviert, wobei die gleiche Steuerung durchgeführt wird wie die in Fig. 10 gezeigte bekannte Steuerung. Das heißt, der Sollwert proportional zur Differenz (e - eo) zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis wird aus den folgenden Formeln berechnet (S4):
Sollwert A = 50% + G(e - eo)
Sollwert B = 50% - G(e - eo)
Wenn in 53 oder Schritt 3 der Absolutwert der Differenz (e - eo) zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis den vorbestimmten Wert es übersteigt, schaltet der Modus in den speziellen Modus um, wodurch die Zielübertragungsgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung 46 die Zielübertragungsgeschwindigkeit Φo entsprechend der Differenz (e - eo) berechnet (S5). Das heißt, die Zielübertragungsgeschwindigkeit Φo wird als Funktion g(eo, e) der Übertragungsgeschwindigkeit und der Zielübertragungsgeschwindigkeit gegeben. Als Nächstes berechnet die Übertragungsgeschwindigkeits- Berechnungseinrichtung 47 die Übertragungsgeschwindigkeit Φ aus der folgenden Formel (S6):
Φ = (e&sub1; - e&sub2;)/t
wobei e&sub1; ein in diesem Zeitpunkt erfasstes Übertragungsverhältnis, e&sub2; ein vorher erfasstes Übertragungsverhältnis und t eine Probenahmezeit ist.
Als Nächstes berechnet die Sollwert-Berechnungseinrichtung 49 den Sollwert proportional zur Differenz (e - eo) zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis folgendermaßen (S7)
Sollwert A = 50% + G(Φ - Φo)
Sollwert B = 50% - G(Φ - Φo)
Der Sollwert A und der Sollwert B, berechnet durch S4 oder Schritt 4, werden auf die Solenoidventile 13a bzw. 13b jeweils während des normalen Modus gegeben, d. h. wenn die Differenz (e - eo) zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis klein ist. Während des speziellen Modus, d. h. wenn die Differenz (e - eo) zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis groß ist, werden der Sollwert A und der Sollwert B, berechnet durch Schritt 7 (S7) auf die Solenoidventile 13a bzw. 13b gegeben. Das Verfahren kehrt zum Start (S1) der Hauptroutine zurück und der Drehzahländerungsvorgang wird wiederholt (S9).
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 der Drehzahländerungsvorgang der Drehzahländerungs-Steuereinrichtung erläutert. Fig. 8(a) ist eine graphische Darstellung, welche die zeitliche Änderung der Öldruckdifferenz zwischen den Steuerdrücken Sa und Sb zeigt, die auf die Enden des Spulenventils 10 wirkt; Fig. 8(b) ist eine graphische Darstellung, welche die zeitliche Änderung der Verschiebung der Stirnzapfen 4 in Richtung der Kippachse darstellt; und Fig. 8 (c) ist eine graphische Darstellung, welche die zeitliche Änderung des Übertragungsverhältnisses darstellt.
Da bei diesem stufenlosen Toroidgetriebe die Zielübertragungsgeschwindigkeit Φo entsprechend der Differenz (e - eo) zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis eingestellt wird, steigt die Zielübertragungsgeschwindigkeit Φo, wenn die Differenz (e - eo) zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis groß ist, und sinkt, wenn die Differenz (e - eo) klein ist. Wenn das tatsächliche Übertragungsverhältnis e mit dem Zielübertragungsverhältnis eo übereinstimmt, wird die Differenz (e - eo) Null, was die Zielübertragungsgeschwindigkeit Φo veranlasst, Null zu werden.
Die Übertragungsgeschwindigkeit Φ hängt andererseits von der Verschiebung der Stirnzapfen 4 in Richtung der Kippwelle ab. Das heißt, je größer die Verschiebung der Stirnzapfen 4 in Richtung der Kippwelle ist, desto größer ist die Übertragungsgeschwindigkeit Φ. Je kleiner die Verschiebung in Richtung der Kippwelle ist, desto kleiner ist die Übertragungsgeschwindigkeit Φ. Aus diesem Grunde bedeutet die Steuerung der Übertragungsgeschwindigkeit Φ indirekt eine Steuerung der Verschiebung der Stirnzapfen 4 in Richtung der Kippwelle. Wenn daher das Zielübertragungsverhältnis eo, sich ändert, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 8(c) gezeigt, ändert sich die Zielverschiebung der Stirnzapfen 4, d. h. die Zielübertragungsgeschwindigkeit Φo, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 8(b) angegeben. Das heißt, die Zielübertragungsgeschwindigkeit Φo wird so eingestellt, dass sie unmittelbar nach dem Start des Drehzahländerungsvorgangs maximal ist und zunehmend absinkt, bis sie Null ist, wenn das tatsächliche Übertragungsverhältnis e mit dem Zielübertragungsverhältnis eo übereinstimmt.
Nunmehr wird der Steuervorgang im Zeitpunkt eines Kickdowns erläutert, wenn das Fahrzeug mit dem maximalen Geschwindigkeitssteigerungsverhältnis fährt. Wenn der Gashebel im Kickdown betätigt wird, springt das Zielübertragungsverhältnis eo plötzlich von der Geschwindigkeitserhöhungsseite zur Geschwindigkeitserniedrigungsseite, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 8(c) gezeigt. Da in diesem Zeitpunkt der Absolutwert der Differenz (e - eo) zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis den vorbestimmten Wert es übersteigt, schaltet der Steuermodus in den speziellen Modus, wodurch die Zielübertragungsgeschwindigkeit Φo entsprechend der Differenz (e - eo) eingestellt wird. Sodann werden der Sollwert A und der Sollwert B proportional zur Differenz (Φ - Φo) zwischen der Übertragungsgeschwindigkeit und der Zielübertragungsgeschwindigkeit jeweils auf die Solenoidventile 13a bzw. 13b gegeben. Das heißt, der Sollwert B wird größer als der Sollwert A (Sollwert A < Sollwert B), was den Öldruck Pb veranlasst, der Drehzahlerhöhungsseiten-Zylinderkammer 8b zugeführt zu werden, und dem Öldruck Pa ermöglicht, aus der Drehzahlerhöhungsseiten-Zylinderkammer 8a entlassen zu werden. Dies führt zu Pa < Pb, was den Stirnzapfen 4 auf der linken Seite in Fig. 9 veranlasst, eine starke Abwärtsbewegung aus der Neutralstellung zu beginnen. Wenn sich der Stirnzapfen 4 nach unten bewegt, nähert die Übertragungsgeschwindigkeit Φ die Zielübertragungsgeschwindigkeit Φo an, was die Differenz zwischen dem Sollwert A und dem Sollwert B und daher die Öldruckdifferenz zwischen den Zylinderkammern 8a und 8b reduziert. Dies verzögert wieder die Abwärtsverschiebung des Stirnzapfens 4, bis er stoppt.
Die Übertragungsgeschwindigkeit Φ in diesem Zeitpunkt ist etwas größer als die Zielübertragungsgeschwindigkeit Φo, so dass die Größen des Sollwerts A und des Sollwerts B umgekehrt werden (Sollwert A > Sollwert B). Wenn der Sollwert A größer ist als der Sollwert B, kehrt der Stirnzapfen 4 auf der linken Seite in Fig. 9 seine Bewegung um und beginnt eine Aufwärtsbewegung zur Neutralstellung hin. Wenn der Stirnzapfen 4 auf der linken Seite sich nach oben bewegt, nimmt die Übertragungsgeschwindigkeit Φ ab, bis sie wieder niedriger liegt als die Zielübertragungsgeschwindigkeit Φo, in welchem Zeitpunkt der Sollwert A und der Sollwert B ihre Größe umkehren (Sollwert A < Sollwert B), wodurch die Richtung der Verschiebung des Stirnzapfens 4 sich umkehrt. Auf diese Weise wiederholt die Größenbeziehung zwischen dem Sollwert A und dem Sollwert B, d. h. der Druckwert zwischen den Steuerdrücken Sa und Sb, die auf die Enden des Spulenventils 10 einwirken, kleine Änderungen, wie in Fig. 8(a) gezeigt, %bei der Stirnzapfen 4 vertikal oszilliert, während seine Amplitude allmählich abnimmt und die Neutralstellung annähert, wie in Fig. 8(b) gezeigt. Gleichzeitig nähert auch das Übertragungsverhältnis das Zielübertragungsverhältnis an. Wenn der Stirnzapfen 4 in seine Neutralstellung zurückkehrt, stimmt das tatsächliche Übertragungsverhältnis e mit dem Zielübertragungsverhältnis eo überein, wie in Fig. 8 (c) gezeigt. Auf diese Weise arbeitet der Stirnzapfen 4, wie durch die ausgezogene Linie in Fig. 8(b) angedeutet, so dass das tatsächliche Übertragungsverhältnis e (ausgezogene Linie) glatt zum Zielübertragungsverhältnis eo, konvergiert (gestrichelte Linie), wie in Fig. 8(c) gezeigt, wodurch ein Überschießen der Drehzahländerungssteuerung zuverlässig verhindert wird.
Wenn die Differenz (e - eo) zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis niedriger liegt als der angegebene Wert, schaltet die Steuerung von einer auf der Differenz (Φ - Φo) zwischen der Übertragungsgeschwindigkeit und der Zielübertragungsgeschwindigkeit basierenden auf eine um, welche die gleiche ist wie die bekannte Steuerung. Das heißt, die Steuerung schaltet auf die bekannte um, welche die Ausgangssignale auf die Solenoidventile 13a, 13b derart steuert, dass die Druckdifferenz zwischen den Steuerdrücken Sa und Sb, welche auf die Enden des Spulenventils 10 einwirken, proportional zur Differenz (e - eo) zwischen dem Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis ist. Da das tatsächliche Übertragungsverhältnis e mit höherer Genauigkeit erfasst werden kann als die Übertragungsgeschwindigkeit Φ, ist es möglich, die Drehzahländerungssteuerung mit hoher Genauigkeit durchzuführen, auch in einem Bereich, in welchem die Differenz (e - eo) zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis sehr klein ist.

Claims

1. Stufenloses Toroidgetriebe, das aufweist:

eine Eingangsscheibe (1);

eine Ausgangsscheibe, die gegenüber der Eingangsscheibe (1) angeordnet ist;

ein Paar von Leistungsrollen (2), welche die Drehung der Eingangsscheibe (1) entsprechend Änderungen des Kippwinkels der Leistungsrollen (2) bezüglich der Eingangsscheibe (1) und der Ausgangsscheibe stufenlos ändern und auf die Ausgangsscheibe übertragen;

ein Paar von Stirnzapfen (4), welche jeweils die Leistungsrollen (2) drehbar abstützen und in Richtung der Kippachse (6) verschoben werden können;

Hydraulikzylinder (83), deren jeder zwei Zylinderkammern (8a, 8b) aufweist, um die Stirnzapfen (4) in Richtung der Kippachse (6) zu verschieben;

ein Spulenventil (10) mit einer Spule (11), um die auf die Hydraulikzylinder (8) gegebenen Öldrücke zu regeln, wobei das Spulenventil (10) geeignet ist, die Zylinderkammern (8a, 8b) abzusperren, wenn die Spule (11) sich in einer Neutralstellung befindet, und die Zylinderkammern (8a, 8b) wahlweise mit einer Öldruckquelle und einem Behälter zu verbinden, wenn die Spule (11) aus der Neutralstellung heraus verschoben ist;

Solenoidventile (13a, 13b), welche die auf die Enden der Spule (11) wirkenden Steuerdrücke steuert;

dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist:

eine Steuereinrichtung (14), welche eine Zielübertragungsgeschwindigkeit entsprechend der Differenz zwischen einem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und einem Zielübertragungsverhältnis einstellt und auf die Solenoidventile (13a, 13b) gegebene Ausgangssignale so steuert, dass die Differenz zwischen den auf die Enden der Spulen (11) wirkenden Steuerdrücken proportional zur Differenz zwischen der tatsächlichen Übertragungsgeschwindigkeit und der Zielübertragungsgeschwindigkeit ist.

2. Stufenloses Toroidgetriebe nach Anspruch 1, bei welchem, wenn die Steuereinrichtung (14) ein Signal empfängt, das anzeigt, dass die Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis einen bestimmten Wert übersteigt, die Steuereinrichtung (14) die Zielübertragungsgeschwindigkeit entsprechend der Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis einstellt und die auf die Solenoidventile (13a, 13b) gegebenen Ausgangssignale so steuert, dass die Druckdifferenz zwischen den auf die Enden der Spulen (11) wirkenden Steuerdrücke proportional der Differenz zwischen der Übertragungsgeschwindigkeit und der Zielübertragungsgeschwindigkeit ist, und wenn sie ein Signal empfängt, das anzeigt, dass die Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis kleiner ist als der bestimmte Wert, die Steuereinrichtung (14) auf die Solenoidventile (13a, 13b) gegebene Ausgangssignale so steuert, dass die Differenz zwischen den auf die Enden der Spulen (11) wirkenden Steuerdrücken proportional der Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis ist.

3. Stufenloses Toroidgetriebe nach Anspruch 1, bei welchem die Steuereinrichtung (14) aufweist: eine Übertragungsverhältnis-Differenzberechnungseinrichtung (44), welche die Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis berechnet und ein der Differenz entsprechendes Signal abgibt; eine Steuermodus- Wahleinrichtung (45), welche prüft, ob die Differenz zwischen dem tatsächlichen Übertragungsverhältnis und dem Zielübertragungsverhältnis kleiner ist als ein bestimmter Wert, und welche, wenn die Differenz kleiner ist als der bestimmte Wert, einen normalen Modus wählt, und wenn die Differenz den bestimmten Wert übersteigt, einen speziellen Modus wählt; eine Zielübertragungsgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung (46), welche während des speziellen Modus die Zielübertragungsgeschwindigkeit entsprechend dem Signal aus der Übertragungsverhältnis-Differenzberechnungseinrichtung (44) berechnet; eine Übertragungsgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung (47), welche während des speziellen Modus die Übertragungsgeschwindigkeit berechnet, indem sie die Differenz zwischen einem in diesem Zeitpunkt erfassten Übertragungsverhältnis und einem vorher erfassten Übertragungsverhältnis durch eine Probenahmezeit teilt; eine Übertragungsgeschwindigkeits- Differenzberechnungseinrichtung (48), welche die Differenz zwischen der Übertragungsgeschwindigkeit und der Zielübertragungsgeschwindigkeit berechnet und ein Signal entsprechend der Differenz abgibt; und eine Sollwert-Berechnungseinrichtung (49), welche während des normalen Modus einen Sollwert entsprechend dem von der Übertragungsverhältnis- Differenzberechnungseinrichtung (44) aufgegebenen Signal berechnet und den berechneten Sollwert auf die Solenoidventile (13a, 13b) gibt, und welche während des speziellen Modus einen Sollwert entsprechend dem von der Übertragungsgeschwindigkeits-Differenzberechnungseinrichtung (48) aufgegebenen Signal berechnet und den berechneten Sollwert auf die Solenoidventile (13a, 13b) gibt.