DE3844871C2 - Verfahren zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes - Google Patents

Verfahren zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes für ein Kraftfahrzeug. In Abhängigkeit von der Erfassung eines bestimmten Vorwärtsfahrbereiches wird eine Regelabweichung zwischen einer Zieldrehzahl der Antriebskegelscheibe und einer Momentandrehzahl der Antriebskegelscheibe ermittelt und in Abhängigkeit von der Größe der Regelabweichung werden unterschiedliche Steuerkurven verwendet, um die Momentandrehzahl der Antriebskegelscheibe möglichst rasch an die vorgegebene Zieldrehzahl anzunähern. Auf diese Weise wird im Motorbremsbetrieb ein besonders rasches Herunterschalten des Getriebes ohne übermäßige Erhöhung der Klemmkraft des Antriebskegelscheibenpaares erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes für ein Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 1. Mit einem derartigen Verfahren kann ein in einer Zylinderkammer einer Antriebskegelscheibe herrschender Hydraulikdruck durch eine Übersetzungsverhältnis-Steuereinrichtung in Abhängigkeit von erfaßten Betriebsparametern des Kraftfahrzeuges, wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Motorbelastung, eingestellter Fahrbereich gesteuert werden.
Stufenlos regelbare Getriebe der vorgenannten Art mit entsprechender Steuerung des Übersetzungsverhältnisses sind bekannt (JP 61-105353 A, US 4 735 113).
Ein veränderlicher Hydraulikdruck, der an eine Zylinderkammer der Antriebsriemen­ scheibe gelegt wird, führt zu einer Veränderung im Radius des Laufdurchmessers, in dem ein Keilriemen in Berührung mit der Antriebsriemenscheibe steht, so dass hierdurch eine Veränderung im Übersetzungsverhältnis herbeigeführt wird. Der Hydraulikdruck wird durch ein elektro-hydraulisches Modul eingestellt, das eine elektronische Überset­ zungsverhältnis-Steuereinheit und eine hydraulische Steuereinrichtung enthält.
Die Steuereinheit für das Übersetzungsverhältnis ist mit verschiedenen Arten von Ein­ gangsinformationen versorgt und bestimmt den Inhalt der Befehle, die an eine Betäti­ gungseinrichtung in Abhängigkeit von diesen verschiedenartigen Arten von Eingabein­ formationen gegeben werden. Ein Ausgangssignal der elektronischen Steuereinheit wird zu der Betätigungseinrichtung in Form eines Signals für einen Schrittmotor gegeben, um ein Schaltsteuerventil zu steuern. Das Schaltsteuerventil bildet einen Teil des Hydraulik­ druck-Steuersystems, und reguliert die Fluidzuführung zu der Zylinderkammer der An­ triebsriemenscheibe und die Fluidabführung von dieser, um in der Zylinderkammer einen Hydraulikdruck auf einen Wert entsprechend einer Position einzustellen, die der Schritt­ motor einnimmt. Das Schaltsteuerventil beeinflusst in keiner Weise die Regulierung des Hydraulikdruckes, der an einen Zylinder der Abtriebsriemenscheibe von einem Leitungs­ druck-Regulierventil gelegt wird. Somit wird ein Leitungsdruck, der durch das Leitungs­ druck-Regulierventil erzeugt wird, kontinuierlich an den Zylinder der Abtriebsriemen­ scheibe gelegt. Auf diese Weise wird das Übersetzungsverhältnis stufenlos auf einen geeigneten Wert geregelt, der für die Fahrzeugbedingungen und die Fahrbedingungen am geeignetsten ist.
Derartige bekannte Getriebe können jedoch teilweise nicht mit einer gewünscht hohen Geschwindigkeit während eines Überganges von einem Motor-Antriebsbetriebszustand auf einen Motor Bremsbetriebszustand herunterschalten. Dies rührt daher, dass bei die­ ser Steuereinrichtung für das Übersetzungsverhältnis der Hydraulikdruck in der Zylinder­ kammer der Antriebsriemenscheibe beim Motorbremsbetriebszustand nach dem glei­ chen Schaltsteuerregime für das Übersetzungsverhältnis erfolgt wie beim Motor- Antriebsbetriebszustand. Der Motor-Bremsbetriebszustand wird initiiert, wenn ein Hand­ wahlhebel auf einen Anfahrbereich oder Niedriggangbereich eingestellt wird, oder wenn der Motor beginnt, durch die Traktion der Räder angetrieben zu werden, nachdem das Gaspedal freigegeben worden ist. Infolge der ziemlich niedrigen Geschwindigkeit, mit der sich das Übersetzungsverhältnis ändert, tritt eine beträchtliche Verzögerung auf, bis die Abbremsung und Motordrehzahlabnahme stattfinden, so dass das Gefühl für den Motor­ bremsbetrieb beeinträchtigt wird.
Aus der EP 213 948 A1 und der der EP 217 606 A1 sind stufenlos regelbare, hydraulisch be­ tätigte Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe bekannt, bei denen dann, wenn der Motor im Schubbetrieb arbeitet, ein zügiges Herunterschalten des Getriebes erfolgt.
Bei einem stufenlos regelbaren Getriebe der vorskizzierten Art ist die Beziehung zwi­ schen der Klemmkraft, mit der die Antriebsriemenscheibe den Keilriemen erfaßt und der Klemmkraft, mit der die Abtriebsriemenscheibe den Keilriemen ergreift, eine Funktion des Übersetzungsverhältnisses und des Eingangdrehmomentes. Die Beziehung ist der­ art, dass die Antriebsriemenscheibe eine hohe Klemmkraft benötigt, wenn das Ein­ gangsdrehmoment zunimmt, und das Übersetzungsverhältnis groß wird. Im Gegensatz dazu nimmt während des Motorbremsbetriebes die Antriebsriemenscheibendrehzahl gleichzeitig mit der Zunahme des Eingangsdrehmomentes in negativer Richtung zu. Obwohl die Antriebsriemenscheibe während des Motorbremsbetriebes eine geringere Klemmkraft im Verhältnis zu den Erfordernissen während des Motorantriebsbetriebes erfordert, wird die Klemmkraft, mit der die Antriebsriemenscheibe den Keilriemen erfaßt, stärker als erforderlich. Dies rührt daher, dass der Hydraulikdruck in der Zylinderkammer der Antriebsriemenscheibe infolge der Zentrifugalkraft erhöht wird. Dies wirkt einer be­ sonders raschen Herunterschaltung des Getriebes im Motorbremsbetrieb entgegen.
Aus der Druckschrift US 4 536 171 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Übersetzungs­ verhältnisses eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes bekannt. In diesem Kegel­ scheibenumschlingungsgetriebe wird die Übersetzung durch einen steuerbaren Hydrau­ likdruck, der an eine Zylinderkammer einer Antriebskegelscheibe angelegt wird, verän­ dert. Ein Steuerventil, das von einem Schrittmotor betätigt wird, steuert den Hydraulik­ druck in dieser Zylinderkammer derart, dass verschiedene Schrittstellungen des Schritt­ motors jeweils einem bestimmten Übersetzungsverhältnis des Getriebes entsprechen. Dieser Schrittmotor wird von einer Steuereinheit in Abhängigkeit von Fahrbedingungen angesteuert. Dabei ist vorgesehen, den Schrittmotor mit unterschiedlicher Drehzahl zu betrieben, um entsprechend unterschiedliche Schaltgeschwindigkeiten bei der Änderung des Untersetzungsverhältnisses zu realisieren. Insbesondere wird der Schrittmotor mit erhöhter Drehzahl betrieben, wenn ein beschleunigter Schaltvorgang notwendig ist. Ge­ mäß der Druckschritt ist dies dann der Fall, wenn eine Differenz zwischen einem tatsäch­ lichen Unter- oder Übersetzungsverhältnis und einem Soll-Unter- oder Übersetzungs­ verhältnis größer als ein vorbestimmter Wert ist, d. h. wenn eine Differenz zwischen einer Iststellung des Schrittmotors und einer Sollstellung des Schrittmotors einen bestimmten Wert übersteigt.
Die Druckschrift EP 0 217 221 B1 zeigt ein Verfahren zur Steuerung eines Getriebes, das neben einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ein Hilfsgetriebe aufweist, um unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zu realisieren. Dabei ist ein Schalthebel vor­ gesehen, der u. a. eine Motorbremsstellung einnehmen kann, in der das Hilfsgetriebe nach unten in einen Niedrigbereich schalten kann, jedoch nicht mehr zurück in einen Hochbereich geschaltet werden kann. Ist der besagte Schalthebel in der Motorbrems­ stellung, so wird zusätzlich das Umschlingungsgetriebe auf ein größeres Untersetzungs­ verhältnis gemäß einem abgespeicherten Drehzahlmuster eingestellt.
Aus der Druckschrift EP 0 117 069 B1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Kegelschei­ benumschlingungsgetriebes bekannt, bei dem das Übersetzungsverhältnis bzw. die Motorausgangsdrehzahl entsprechend einer Vielzahl von abgespeicherten Funktionen zwischen Drosselklappenöffnungsgrad und Solldrehzahl für unterschiedliche Fahrzeug­ geschwindigkeiten bestimmt wird. Entsprechend dem Ergebnis eines Soll-Ist-Wertver­ gleichs wird der Fluiddruck in der Zylinderdruckkammer einer Antriebskegelscheibe ein­ gestellt, um das entsprechende Untersetzungsverhältnis einzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung des Überset­ zungsverhältnisses eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes anzugeben, durch das eine besonders rasche Schaltreaktion des Getriebes, insbesondere im Sinne einer Kompensation der zentrifugalkraftabhängigen Axialkraft auf die Antriebskegelscheibe bei zugleich weiterer Herabsetzung der Klemmkraft des Antriebskegelscheibenpaares in Erfassung eines Motorschubbetriebes erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung eines Übersetzungsverhältnisses eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes für ein Kraft­ fahrzeug mittels einer elektronischen Steuereinheit und einer hydraulischen Schaltein­ richtung mit einem Schaltsteuerventil für das Übersetzungsverhältnis zur Einstellung ei­ nes Hydraulikdrucks in einer Zylinderkammer einer Antriebskegelscheibe und mit einem Leitungsdruck-Regelventil zur Regulierung eines Hydraulikdrucks in einer Zylinderkam­ mer einer Abriebskegelscheibe des Umschlingungsgetriebes, wobei die hydraulische Schalteinrichtung einen von der Steuereinheit in Abhängigkeit von erfaßten Betriebspa­ rametern wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Drosselklappenöffnungsgrad, Antriebskegel­ scheibendrehzahl und wählbarem Vorwärtsfahrbereich in verschiedene Positionen an­ steuerbaren Schrittmotor aufweist, der mit einem Ventilschieber des Schaltsteuerventils verbunden ist, wobei durch die Steuereinheit bei angewähltem speziellen Vorwärtsfahr­ bereich für "sportliches Fahren"
  • - eine Soll-Drehzahl der Antriebskegelscheibe für diesen speziellen Vorwärtsfahrbereich in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Drosselklappenöffnungsgrad bestimmt wird,
  • - ein Soll-Übersetzungsverhältnis entsprechend der Soll-Drehzahl und Fahrzeugge­ schwindigkeit ermittelt wird,
  • - das Vorliegen eines Motorantriebs-Betriebszustandes oder eines Motorbrems-Betriebs­ zustandes in Abhängigkeit vom Drosselklappenöffnungsgrad festgestellt wird,
  • - in Abhängigkeit vom Motor-Betriebszustand eine von zwei unterschiedlichen Kennlinien zur Bestimmung einer vom Soll-Übersetzungsverhältnis abhängigen ersten Sollposition des Schrittmotors ausgewählt wird,
  • - eine zweite Sollposition in Abhängigkeit von der Regelabweichung der Soll-Drehzahl von der Ist-Drehzahl der Antriebskegelscheibe bestimmt wird,
  • - und der Schrittmotor entsprechend einer Sollposition angesteuert wird, die durch Addi­ tion der ersten und der zweiten Sollposition erhalten wird,
  • - wobei bei gleichem Soll-Übersetzungsverhältnis die erste Sollposition, die sich aus der Kennlinie für den Motorbrems-Betriebszustand bestimmt, eine Ansteuerung des Schritt­ motors zur beschleunigten Einstellung des Hydraulikdrucks gegenüber der aus der Kennlinie für den Motorantriebs-Betriebszustand bestimmbaren ersten Sollposition be­ wirkt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt:
Fig. 1 eine Gesamtdarstellung eines stufenlos regelbaren, hydraulisch betätigten Kegel­ scheiben-Umschlingungsgetriebes mit einer Steuereinrichtung für das Überset­ zungsverhältnis nach einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm der Schritte eines Ausführungsbeispieles des durch die Steuereinrichtung nach Fig. 1 ausgeführten Verfahrens, und
Fig. 3 eine Kennlinie f2(i), betreffend ein Übersetzungsverhältnis i in bezug auf eine Vorwärtsfolgeregelungs-Zielposition STEPP eines Schrittmotors, verwendet wäh­ rend eines Motor-Antriebsbetriebes im Vergleich mit einer entsprechenden Kenn­ linie f3(i), die während eines Motor-Bremsbetriebes verwendet wird.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Motor mit einer Abtriebswelle 10a ei­ nes Kraftfahrzeuges. Die Abtriebswelle 10a ist antreibend mit einem stufenlos regelbaren Getriebe verbunden, das allgemein eine Fluidkupplung 12, eine Vorwärts/Rückwärts- Auswahleinrichtung 15, ein stufenlos regelbares Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe 29 und ein Differential 56 umfaßt.
Die Fluidkupplung 12 enthält ein Pumpenrad 12b, verbunden mit der Motor-Abtriebs­ welle 10a sowie einen Turbinenläufer 12c, verbunden mit einer Turbinenwelle 13. Sie enthält außerdem eine Überbrückungseinrichtung, die in Abhängigkeit von einer Abwe­ senheit von Hydraulikdruck in einer Überbrückungskammer 12a im Eingriff ist, um me­ chanisch das Pumpenrad 12b und den Turbinenläufer 12c miteinander zu verbinden.
Die Vorwärts/Rückwärts-Auswahleinrichtung 15 enthält einen Planetengetriebesatz 17, eine Vorwärtskupplung 40 und eine Rückwärtskupplung 50. Der Planetengetriebesatz 17 enthält ein Sonnenrad 19, einen Ritzelträger 25, der drehbar Doppelritzel 21 und 23 trägt, sowie ein Ringzahnrad 27. Das Sonnenrad 19 ist mit der Turbinenwelle 13 verbun­ den. Der Ritzelträger 25 ist über die Vorwärtskupplung 40 mit der Turbinenwelle 13 ver­ bindbar und ist mit einer Antriebskegelscheibenwelle 14 verbunden. Das Ringzahnrad 27 ist vorgesehen, um stationär an einem stationären Teil über die Rückwärtskupplung bzw. -bremse 50 gehalten zu werden.
Das Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe 29 enthält eine Antriebskegelscheibe 16, die mit der Antriebskegelscheibenwelle 14 drehbar ist, eine Abtriebskegelscheibe 26, die mit einer Abtriebswelle 28 drehbar ist, sowie einen Keilriemen 24, der zwischen der Antriebs­ kegelscheibe 16 und der Abtriebskegelscheibe 26 gespannt ist. Die Antriebskegelschei­ be 16 enthält einen konischen Antriebskegelscheibenteil 18, der integral mit der An­ triebskegelscheibenwelle 14 zur übereinstimmenden Drehung mit dieser ausgeführt ist, sowie einen axial beweglichen, konischen Kegelscheibenteil 22. Der bewegliche, koni­ sche Kegelscheibenteil 22 wirkt mit dem anderen konischen Kegelscheibenteil 18 zu­ sammen, um zwischen diesen Teilen eine keilförmige Kegelscheibennut zu bilden. Der bewegliche, konische Kegelscheibenteil 22 ist axial entlang der Antriebskegelscheiben­ welle 14 in Abhängigkeit von einem Hydraulikfluiddruck verlagerbar, der in einer Zylin­ derkammer 20 der Antriebskegelscheibe 16 wirksam ist. Die Zylinderkammer 20 der An­ triebskegelscheibe 16 enthält zwei Kammern 20a und 20b und bildet bzw. begrenzt eine wirksame Druckwirkungsfläche von einer Größe, die das Zweifache derjenigen beträgt, die in der Zylinderkammer 32 der Abtriebskegelscheibe 26 gebildet ist. Eine Wahlein­ richtung zur Wahl eines wirksamen Durchmessers der Zylinderkammer 20 wird nachfol­ gend im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert.
Die Abtriebskegelscheibe enthält einen konischen Kegelscheibenteil 30, der integral mit der Abtriebswelle 28 zur gemeinsamen Drehung mit dieser ausgebildet ist, sowie einen axial beweglichen, konischen Kegelscheibenteil 34. Der bewegliche, konische Kegel­ scheibenteil 34 wirkt mit dem konischen Teil 30 zusammen, um zwischen diesen Ele­ menten eine keilförmige Kegelscheibennut zu bilden. Der bewegliche, konische Kegel­ scheibenteil 34 ist axial entlang der Abtriebskegelscheibenwelle 34 in Abhängigkeit von dem Hydraulikdruck in der Zylinderkammer 32 der Abtriebskegelscheibe 26 verlagerbar.
An der Abtriebswelle 28 ist ein Antriebszahnrad 46 befestigt, das mit einem Zwischen­ zahnrad 48 in Eingriff ist, das an der Zwischenwelle 52 befestigt ist. Auf der Zwischen­ welle 52 ist ein Ritzel 54 befestigt, das in Eingriff mit einem Abschlusszahnrad 44 des Differentials 56 ist.
Das Differential 56 enthält ein Paar Zahnräder 58, 60, die integral mit dem Abschluss­ zahnrad 44 drehbar sind, sowie ein Paar Seitenzahnräder 62 und 64. Die Seitenzahnrä­ der (Seitenräder) 62 und 64 sind fest mit einem Paar Abtriebsachswellen 66 und 68 ge­ kuppelt.
Die Art der Änderung des Übersetzungsverhältnisses in dem stufenlos regelbaren Ke­ gelscheiben-Umschlingungsgetriebe wird kurz erläutert.
Eine Veränderung im Übersetzungsverhältnis des stufenlos regelbaren Kegelscheiben- Umschlingungsgetriebes kann durch axiales Verlagern der beweglichen, konischen Ke­ gelscheibenteile 22 und 34 erfolgen, um deren jeweiligen Laufdurchmesser mit dem Keil­ riemen 24 zu verändern. Der Hydraulikdruck innerhalb der Zylinderkammer 20 der An­ triebskegelscheibe 16 wird in Relation zu dem Hydraulikdruck innerhalb der Zylinder­ kammer 32 der Abtriebskegelscheibe 26 in Übereinstimmung mit einem Steuerbefehl verändert. Zum Beispiel führt eine Vergrößerung der Breite der keilförmigen Kegelschei­ bennut der Antriebskegelscheibe 16 dazu, dass der Keilriemen 24 veranlaßt wird, die Breite der keilförmigen Kegelscheibennut der Abtriebskegelscheibe 26 zu verkleinern, wodurch das Übersetzungsverhältnis in Richtung eines Herunterschaltens verändert wird, mit der Folge einer Verringerung der Umfangsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Abtriebskegelscheibenwelle 28. Im Gegensatz hierzu veranlaßt eine Verminderung der Breite der keilförmigen Kegelscheibennut der Antriebskegelscheibe 16 den Keilriemen 24, die Breite der keilförmigen Kegelscheibennut der Abtriebskegelscheibe 26 zu ver­ größern.
Nachfolgend wird die Steuereinrichtung für das Übersetzungsverhältnis erläutert.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt die Steuereinrichtung für das Übersetzungsverhältnis einen hydraulischen Übersetzungsverhältnis-Steuerabschnitt (hydraulische Schaltein­ richtung) 70 und einen elektronischen Übersetzungsverhältnis-Steuerabschnitt (elektro­ nische Steuereinheit) 90, der einen Schrittmotor 71 des hydraulischen Übersetzungsver­ hältnis-Steuerabschnittes 70 antreibt. Der hydraulische Übersetzungsverhältnis-Steuer­ abschnitt 70 reguliert die Fluidzuführung zu der Zylinderkammer 20 der Antriebskegel­ scheibe 16 und die Fluidabführung von dieser, während er das Anlegen des Leitungs­ druckes an die Zylinderkammer 32 der Abtriebskegelscheibe 26 gestattet.
Der hydraulische Übersetzungsverhältnis-Steuerabschnitt 70 umfaßt den Schrittmotor 71, eine Verbindungshebeleinrichtung 72, ein Übersetzungsverhältnis-Steuerventil 73, eine Ölpumpe 74, ein Leitungsdruck-Regelventil 75, eine Unterdruckmembran 76, ein Drosselventil 77 und ein Handventil 78.
Der Schrittmotor 71 betätigt über die Verbindungshebeleinrichtung 72, Ventilschieber 73a und 75a das Übersetzungsverhältnis-Steuerventil 73 und das Leitungsdruck-Regel­ ventil 75.
Das Steuerventil 73 für das Übersetzungsverhältnis enthält einen Ventilschieber 73a, der mit der Verbindungshebeleinrichtung 72 verbunden ist.
Die Anordnung ist so getroffen, dass dann, wenn der Ventilschieber 73a in Fig. 1 nach links verlagert wird, die Zuführung von Hydraulikfluid zu der Zylinderkammer 20 der An­ triebskegelscheibe 16 erhöht wird, während die Abgabe von Hydraulikfluid aus der Zylin­ derkammer 20 der Antriebskegelscheibe 16 vermindert wird, wodurch eine Zunahme an Hydraulikfluiddruck innerhalb der Zylinderkammer 20 der Antriebskegelscheibe 16 verur­ sacht wird.
Das Leitungsdruck-Regelventil 75 bewirkt eine Druckregulierung für das Hydraulikfluid von der Ölpumpe 74 und erzeugt den Leitungsdruck, der in Abhängigkeit vom Drossel­ klappenöffnungsgrad und Übersetzungsverhältnis veränderlich ist.
Das Drosselventil 77 bewirkt eine Druckregulierung unter dem Einfluß der Unterdruck­ membarn 76 und erzeugt einen Drosseldruck in Abhängigkeit von einem Motor-Ansaug­ unterdruck im Ansaugrohr.
Das Handventil 78 ist ein Wahlventil, das durch einen Wahlhebel 79 betätigt wird. Bei Auswahl eines der Vorwärtsfahrbereiche einschließlich eines D-Bereiches (Antriebsbe­ reich) und eines S-Bereiches (sportlicher Fahrbereich) läßt das Handventil 78 den Dros­ seldruck an die Vorwärtskupplung 40 gelangen. Bei Auswahl eines R-Bereiches (Rück­ wärtsfahrbereich) gestattet das Handventil 78 das Anlegen des Drosseldruckes an die Rückwärtsbremse 50.
Der S-Bereich unterscheidet sich vom D-Bereich dadurch, dass bei gleicher Fahrzeug­ geschwindigkeit und gleichen Drosselklappenöffnungsgrad im S-Bereich ein kleineres Übersetzungsverhältnis vorgesehen ist als im D-Bereich.
Die elektronische Übersetzungs-Steuereinrichtung 90 enthält einen Sensor 91 bezüglich einer ausgewählten Lage des Wahlhebels 79, einen Antriebs- oder Eingangs-Kegel­ scheibendrehzahlsensor 92, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 93, einen Drossel­ klappenöffnungsgradsensor 94, eine Steuereinheit 95 und einen Antriebsschaltkreis 96 für den Schrittmotor 71. Der Sensor 91 für die ausgewählte Stellung erfaßt, welcher Be­ reich durch den Wahlhebel 79 ausgewählt ist. Somit ist ein Ausgangssignal des die aus­ gewählte Stellung erfassenden Sensors 91 für die Position Sp repräsentativ, die durch den Auswahlhebel 79 ausgewählt ist.
Der Drehzahlsensor bzw. Umfangsgeschwindigkeitssensor 92 für die Antriebskegel­ scheibe 16 erfaßt die Umfangsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Antriebskegelscheibe 16 und erzeugt ein Ausgangssignal, das für die erfaßte Drehzahl NIN der Antriebskegel­ scheibe repräsentativ ist.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 93 erfaßt die Umfangsgeschwindigkeit bzw. Dreh­ zahl der Abtriebskegelscheibe 26 oder diejenige der Achswelle 66 oder 68 und erzeugt ein Ausgangssignal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP repräsentiert.
Der Sensor 94 für den Öffnungsgrad der Drosselklappe erfaßt den Öffnungsgrad des Motordrosselventils und erzeugt ein Ausgangssignal, das den erfaßten Drosselklappen­ öffnungsgrad TVO repräsentiert.
Die Steuereinheit 95 ist eine mikrocomputergestützte Steuereinrichtung mit einer Zent­ ralprozessoreinheit CPU einem Direktzugriffsspeicher ROM und einem Eingabe-/Aus­ gabe-Interface. Die Ausgangssignale der Sensoren 91, 92, 93 und 94 werden an die Steuereinheit 95 gelegt. Ein Ausgangssignal der Steuereinheit 95 wird an den Motor- Antriebsschaltkreis 96 für den Schrittmotor 71 gelegt.
Die hydraulische Übersetzungsverhältnis-Steuereinrichtung 70 und die elektronische Übersetzungsverhältnis-Steuereinrichtung 90 sind z. B. in der US-PS 4 735 113 erläutert.
Nachfolgend wird die Betriebsweise des Ausführungsbeispieles erläutert.
Die Steuereinheit 95 speichert in ihrem Festwertspeicher ROM ein Steuerprogramm, wie es durch ein Ablaufdiagramm in Fig. 2 gezeigt ist. Die Abarbeitung dieses Steuerpro­ gramms wird nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne wiederholt.
Im Schritt 100 werden durch Einlesen der Ausgangssignale von den Sensoren 91, 92, 93 und 94 die ausgewählte Stellung SP, die Umfangsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl NIN der Antriebskegelscheibe 16, die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und der Öffnungsgrad TVO der Drosselklappe erhalten.
Im Schritt 101 wird entschieden, ob die ausgewählte Stellung SP den N-Bereich oder P- Bereich angibt oder nicht. Wenn die Entscheidung ergibt, dass der N-Bereich oder der P-Bereich eingestellt ist, geht die Steuerung zum Schritt 102 über. Im Schritt 102 wird eine N- bzw. P-Bereichssteuerung ausgeführt, wobei das Hydraulikfluid der Zylinder­ kammer 20 der Antriebskegelscheibe 16 entlastet bzw. abgelassen wird.
Wenn die Antwort auf die Fragestellung im Schritt 101 negativ ausfällt, geht die Steue­ rung zum Schritt 103 über, indem entschieden wird, ob die ausgewählte Stellung SP den R-Bereich betrifft oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der R-Bereich gewählt ist, geht die Steuerung zum Schritt 104 über. Im Schritt 104 wird eine R-Bereichssteuerung aus­ geführt, in welcher der Hydraulikdruck innerhalb der Zylinderkammer 20 der Antriebske­ gelscheibe 60 auf einem bestimmten Wert gehalten wird.
Wenn die Antwort auf die Fragestellung, die im Schritt 103 entschieden wir, negativ ist, geht die Steuerung zum Schritt 105 über, indem entschieden wird, ob die ausgewählte Stellung SP den D-Bereich betrifft oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der D-Bereich ausgewählt ist, geht die Steuerung zum Schritt 106 über. Im Schritt 106 wird eine D- Bereichssteuerung abgearbeitet, in welcher der Hydraulikfluiddruck, der an die Zylinder­ kammer 20 der Antriebskegelscheibe 16 gelegt ist, eingestellt wird, um ein Überset­ zungsverhältnis herbeizuführen, das für die Fahrzeugbedingungen und die entspre­ chenden Fahrbedingungen geeignet ist.
Wenn die Antwort auf die Fragestellung im Schritt 105 negativ ausfällt, d. h. wenn der S- Bereich ausgewählt ist, wird anschließend eine S-Bereichssteuerung ausgeführt, die nachfolgend erläutert wird.
In diesem Fall geht die Steuerung vom Schritt 105 zum Schritt 107 über. Im Schritt 107 wird eine Soll-Umfangsgeschwindigkeit bzw. Soll-Drehzahl NIN* der Antriebsriemen­ scheibe 16 erhalten unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und des Dros­ selklappen-Öffnungsgrades TVO, die im Schritt 100 erhalten wurden, unter Verwendung der folgenden allgemeinen Gleichung, die wie folgt ausgedrückt wird:
NIN* = f1(VSP, TVO)
Diese Funktion ist durch die in Voll-Linien in dem Block 107 des Ablaufdiagramms ge­ mäß Fig. 2 angegebenen Kurven repräsentiert. In diesem Block repräsentiert die Strich­ punktlinie die Werte der Soll-Drehzahl der Antriebsriemenscheibe in Abhängigkeit von verschiedenen Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn TVO = 0 im D-Bereich. Aus der Vollinie, die mit TVO = 0 bezeichnet ist, ist deutlich, dass, wenn TVO gleich 0 ist, mit derselben Fahrzeuggeschwindigkeit eine höhere Soll-Drehzahl für die Antriebsriemen­ scheibe im S-Bereich gegeben ist als dies die Soll-Drehzahl für die Antriebsriemenschei­ be ist, die im D-Bereich erhalten wird.
Anschließend geht die Steuerung zum Schritt 108 über, indem unter Verwendung der Soll-Drehzahl NIN* für die Antriebskegelscheibe 16, erhalten im Schritt 107, und die Drehzahl NIN der Antriebsriemenscheibe 16, erhalten im Schritt 100, sich eine Abwei­ chung e aus der nachfolgenden Gleichung ergibt:
e = NIN* - NIN
Im nachfolgenden Schritt 109 wird ein Soll-Übersetzungsverhältnis i durch die nachfol­ gende Gleichung erhalten:
i = NIN*/VSPCONST(CONST: Konstante).
Im nächsten Schritt 110 wird der Drosselklappenöffnungsgrad TVO mit einem vorbe­ stimmten Wert des Drosselklappen-Öffnungsgrades TVOO verglichen, der einen Drossel­ klappen-Öffnungsgrad nahe 0 repräsentiert und es wird festgestellt, ob TVO kleiner als oder gleich groß TVOO ist oder nicht. In diesem Schritt 110 wird festgestellt, ob das Fahr­ zeug im Motor-Antriebsbetriebszustand oder im Motor-Bremsbetriebszustand läuft.
Im Anschluß an den Schritt 110 wird eine Motor-Antriebsssteuerung für den Schrittmotor 71 in zwei unterschiedlichen Arten durchgeführt, abhängig davon, ob der Motor-Antriebs­ betriebszustand oder der Motor-Bremsbetriebszustand vorliegt. Diese Motor-Antriebs­ steuerung kombiniert eine Vorwärtsfolgeregelung (feedforward control) mit einer Rück­ kopplungsregelung (feedback control).
Während des Motor-Antriebsbetriebszustandes, wenn die Antwort auf die Frage im Schritt 110 NEIN ist, schreitet die Steuerung zum Schritt 111 fort. Im Schritt 111 wird ein Ziel-Vorwärtsfolgeschritt (erste Sollposition) STEPFF erhalten aus dem Übersetzungs­ verhältnis, erhalten im Schritt 109, unter Verwendung einer Funktion, die in einem Dia­ gramm dargestellt ist, das in Fig. 3 gezeigt ist. Anschließend geht die Steuerung zu ei­ nem Schritt 112 über, in dem die zwei Werte KP1 und Ki1 als zwei Vorwärts- Folgeregelungskonstanten KP, Ki jeweils festgelegt werden. Im nächsten Schritt 113 werden die Absolutwerte von |e| erhalten und es wird festgestellt, ob |e| größer ist als ein vorbestimmter Abweichungswert e0 oder diesem gleich ist. Wenn |e| größer oder gleich e0 ist, geht die Steuerung zum Schritt 114 über, wo Null als eine Konstante K3 festgelegt wird. Wenn |e| kleiner als e0 ist, geht die Steuerung zum Schritt 115 über, in dem eine Konstante K3 gleich Eins gesetzt wird.
Während des Motor-Bremsbetriebszustandes, wenn die Antwort auf die Frage im Schritt 110 JA ist, geht die Steuerung zum Schritt 116 über, indem der Ziel-Vorwärtsfolge­ steuerungs-Positionsschritt STEPFF durch das Übersetzungsverhältnis i, erhalten im Schritt 109, unter Verwendung der Funktion f3 gezeigt in Fig. 3, erhalten wird. Anschlie­ ßend geht die Steuerung zum Schritt 117 über, wo die zwei Werte KP2 und Ki2 als Vor­ wärtsfolgeregelungskonstanten KP und Ki festgelegt werden. KP1 ist kleiner als KP2 wäh­ rend Ki1 kleiner als Ki2 ist. Im nächsten Schritt 118 wird die Konstante K3 gleich Eins ge­ setzt.
Nach dem Schritt 114 oder 115 oder 118 geht die Steuerung zum Schritt 119 über, die ein Ziel-Rückkopplungsregelungsschritt STEPFB durch die Konstanten KP, Ki und K3 und der Abweichung e unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung erhalten wird:
STEPFB = K3(KP . e + Ki . ∫e)
Anschließend geht die Steuerung zum Schritt 120 über, eine Zielposition bzw. Zielschritt STEP* für den Schrittmotor wird durch Addition der Sollposition STEPFF für die Vor­ wärtsfolgeregelung zu der Sollposition STEPFB für die Rückkopplungsregelung erhalten. Schließlich wird im Schritt 121 ein Antriebssignal für den Schrittmotor 71 abgegeben bzw. dieser selbst in einer solchen Richtung bewegt, dass eine Differenz zwischen der tatsächlichen Position des Schrittmotors 71 und der Soll-Antriebsposition STEP* des Schrittmotors 71 in Richtung zu Null hin verringert wird. Das Schrittmotor-Antriebssignal wird an den Motor-Antriebsschaltkreis 96 gelegt. Nach der wiederholten Abarbeitung dieses Ablaufdiagramms 4 ist die tatsächliche Position des Schrittmotors 71 auf die Soll­ position STEP* für den Schrittmotor eingestellt.
Anschließend wird die Art der Steuerung des Übersetzungsverhältnisses erläutert, die ausgeführt wird, während das Fahrzeug innerhalb des ausgewählten S-Bereiches be­ trieben wird.
(A) Motor-Antriebsbetriebszustand
Während des Motor-Antriebsbetriebszustandes, bei gleichzeitiger Wahl des S- Bereiches, geht die Steuerung vom Schritt 110 zum Schritt 119 über die Schritte 111, 112, 113 und 115 (oder 114) vorwärts. Da die Vorwärtsfolgeregelungskonstanten KP und Ki gleich der geeigneten Werte KP1 und Ki1 gesetzt worden sind, die für die Fahrt im S- Bereich geeignet sind, bewirkt dieser Prozess eine Steuerung des Übersetzungsverhält­ nisses mit einer verzögerungsarmen, schnellen Antwort bzw. Reaktion auf eine äußere Störung. Wenn der Absolutwert der Abweichung |e| größer ist als der vorgegebene Ab­ weichungswert e0 wird die Zielstellung (Sollposition) für die Rückkopplungssteuerung des Schrittmotors STEPFB gleich Null gesetzt, da die Konstante K3 Null ist (siehe Schritt 114).
(B) Motor-Bremsbetrieb
Während des Motor-Bremsbetriebs im S-Wahlbereich schreitet die Steuerung von Schritt 110 über die Schritte 116, 117 und 118 zum Schritt 119 fort. Wie aus einem Ver­ gleich der Kennlinien f3(i) mit der Kennlinie f2(i) leicht verständlich ist, ist bei dem gleichen Übersetzungsverhältnis, das im Schritt 109 erhalten wurde, die Sollposition STEPFF der Vorwärtsfolgesteuerung, gegeben im Schritt 116, geringer als diejenige, die im Schritt 111 erhalten wird. Somit ist ein kleineres Übersetzungsverhältnis festgelegt, das ein grö­ ßeres Untersetzungsverhältnis schafft. Da die größeren Werte KP2 und Ki2 als die Rück­ kopplungskonstanten KP und Ki festgesetzt sind, wird im Schritt 119 eine größere Sollpo­ sition STEPFB für die Rückkopplungsregelung im Schritt 119 festgelegt.
Somit wird der Schrittmotor 71 mit einer erhöhten Geschwindigkeit aktiviert, um einen schnellen Abfall des Hydraulikdruckes innerhalb der Zylinderkammer 20 der Antriebsrie­ menscheibe 16 zu veranlassen. Im Ergebnis wird eine Zunahme des Hydraulikdruckes infolge der Wirkung der Zentrifugalkraft durch den vorerwähnten schnellen Druckabfall des Hydraulikdruckes kompensiert und sichert eine ausreichend schnelle Veränderung des Übersetzungsverhältnisses während einer Übergangsphase zum Motor-Brems­ betrieb.
Daher wird ein bevorzugtes Motor-Bremsgefühl bzw. -verhalten geschaffen, das aus dem Auftreten der Längsbeschleunigung in einer frühen, anfänglichen Stufe und Stadi­ um und einer schnellen Zunahme in der Motordrehzahl resultiert.

Claims (1)

1. Verfahren zur Steuerung eines Übersetzungsverhältnisses eines Kegelschei­ ben-Umschlingungsgetriebes (29) für ein Kraftfahrzeug mittels einer elektronischen Steuereinheit (90) und einer hydraulischen Schalteinrichtung (70) mit einem Schalt­ steuerventil (73) für das Übersetzungsverhältnis zur Einstellung eines Hydraulik­ drucks in einer Zylinderkammer (20) einer Antriebskegelscheibe (16) und mit einem Leitungsdruck-Regelventil (75) zur Regulierung eines Hydraulikdrucks in einer Zylin­ derkammer (32) einer Abtriebskegelscheibe (26) des Umschlingungsgetriebes (29), wobei die hydraulische Schalteinrichtung (70) einen von der Steuereinheit (90) in Abhängigkeit von erfassten Betriebsparametern wie Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP), Drosselklappenöffnungsgrad (TVO), Antriebskegelscheibendrehzahl (NIN) und wähl­ barem Vorwärtsfahrbereich (D-Bereich, S-Bereich) in verschiedene Positionen an­ steuerbaren Schrittmotor (71) aufweist, der mit einem Ventilschieber (73a) des Schaltsteuerventils (73) verbunden ist, wobei durch die Steuereinheit (90) bei ange­ wähltem speziellen Vorwärtsfahrbereich für "sportliches Fahren" (S-Bereich)
  • - eine Soll-Drehzahl (NIN*) der Antriebskegelscheibe (16) für diesen speziellen Vorwärtsfahrbereich (S-Bereich) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) und dem Drosselklappenöffnungsgrad (TVO) bestimmt wird,
  • - ein Soll-Übersetzungsverhältnis (i) entsprechend der Soll-Drehzahl (NIN*) und Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) ermittelt wird,
  • - das Vorliegen eines Motorantriebs-Betriebszustandes oder eines Mo­ torbrems-Betriebszustandes in Abhängigkeit vom Drosselklappenöffnungsgrad (TVO) festgestellt wird,
  • - in Abhängigkeit vom Motor-Betriebszustand eine von zwei unterschiedlichen Kennlinien (f2(i), f3(i)) zur Bestimmung einer vom Soll-Übersetzungsverhältnis (i) ab­ hängigen ersten Sollposition (STEPFF) des Schrittmotors (71) ausgewählt wird,
  • - eine zweite Sollposition (STEPFB) in Abhängigkeit von der Regelabweichung (e) der Soll-Drehzahl (NIN*) von der Ist-Drehzahl (NIN) der Antriebskegelscheibe (16) bestimmt wird,
  • - und der Schrittmotor (71) entsprechend einer Sollposition (STEP*) ange­ steuert wird, die durch Addition der ersten und der zweiten Sollposition (STEPFF + STEPFB) erhalten wird,
  • - wobei bei gleichem Soll-Übersetzungsverhältnis (i) die erste Sollposition (STEPFF), die sich aus der Kennlinie (f3(i)) für den Motorbrems-Betriebszustand be­ stimmt, eine Ansteuerung des Schrittmotors (71) zur beschleunigten Einstellung des Hydraulikdrucks gegenüber der aus der Kennlinie (f2(i)) für den Motorantriebs- Betriebszustand bestimmbaren ersten Sollposition (STEPFF) bewirkt.
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