(57)【要約】  本発明は、入力軸および出力軸を備えた摩擦式の無段変速機の摩擦接触部において及ぼされる法線力を制御するため前記入力軸と出力軸との速度差を連続的に変化させる制御方法であって、ａ）前記無段変速機の入力軸または出力軸の回転速度と、ｂ）前記無段変速機の入力軸または出力軸におけるトルクと、ｃ）前記無段変速機の摩擦接触部における法線力とのうち１つの変速機パラメータの大きさ、または、２つ以上の変速機パラメータの組合せの大きさをそれぞれ表す第１のパラメータ信号および第２のパラメータ信号を生成するステップと、前記第１のパラメータ信号および第２のパラメータ信号の双方の第１のターゲット周波数またはターゲット周波数範囲をフィルタリングして取り出すステップと、フィルタリングされた前記第１のパラメータ信号と第２のパラメータ信号との乗算結果に比例する第３のパラメータ信号を生成するステップと、前記第３のパラメータ信号の特性に依存して前記摩擦接触部における法線力を制御するステップとを実施することを特徴とする制御方法を提供する。
2010532845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸および出力軸を備えた摩擦式の無段変速機の摩擦接触部において及ぼされる法線力を制御するための制御方法であって、
前記入力軸と出力軸との速度差を連続的に変化させる制御方法において、
・ａ）前記無段変速機の入力軸または出力軸の回転速度と、
ｂ）前記無段変速機の入力軸または出力軸におけるトルクと、
ｃ）前記無段変速機の摩擦接触部における法線力
とのうち１つの変速機パラメータの大きさ、または、２つ以上の変速機パラメータの組合せの大きさをそれぞれ表す第１のパラメータ信号および第２のパラメータ信号を生成するステップと、
・前記第１のパラメータ信号および第２のパラメータ信号の双方の第１のターゲット周波数またはターゲット周波数範囲をフィルタリングして取り出すステップと、
・フィルタリングされた前記第１のパラメータ信号と第２のパラメータ信号との乗算結果に比例する第３のパラメータ信号を生成するステップと、
・前記第３のパラメータ信号の特性に依存して前記摩擦接触部における法線力を制御するステップ
とを実施することを特徴とする制御方法。
【請求項２】
前記第３のパラメータ信号の特性は正負符号（正、負または０）である、請求項１記載の制御方法。
【請求項３】
前記第３のパラメータ信号の正負符号が正である場合には前記法線力を低減し、該第３のパラメータ信号の正負符号が負である場合には該法線力を上昇するか、または、
前記第３のパラメータ信号の正負符号が正である場合には前記法線力を上昇し、該第３のパラメータ信号の正負符号が負である場合には該法線力を低減し、
前記第３のパラメータ信号が０であるかまたは少なくとも０に近い場合、前記法線力を変化しない、請求項２記載の制御方法。
【請求項４】
前記法線力の制御を、前記第３のパラメータ信号の大きさにも依存して行う、請求項３記載の制御方法。
【請求項５】
前記法線力の上昇または低減を、前記第３のパラメータ信号の大きさに比例する速度で行う、請求項４記載の制御方法。
【請求項６】
前記第１のパラメータ信号は前記入力軸の回転速度を表し、
前記第２のパラメータ信号は前記出力軸の回転速度を表す、請求項１から５までのいずれか１項記載の制御方法。
【請求項７】
前記第１のパラメータ信号は前記出力軸の回転速度と前記入力軸の回転速度との商すなわち前記無段変速機の速度比を表し、
前記第２のパラメータ信号は前記法線力を表す、請求項１から６までのいずれか１項記載の制御方法。
【請求項８】
前記ターゲット周波数またはターゲット周波数範囲は１〜１５Ｈｚの範囲内であり、有利には２〜８Ｈｚの範囲内であり、より有利には約５Ｈｚである、請求項１から７までのいずれか１項記載の制御方法。
【請求項９】
フィルタリングされた前記第１のパラメータ信号と前記第２のパラメータ信号とを乗算してローパスフィルタに通すことによって前記第３のパラメータ信号を生成し、
前記ローパスフィルタは有利には、約３Ｈｚの上限周波数を有するローパスフィルタである、請求項１から８までのいずれか１項記載の制御方法。
【請求項１０】
フィルタリングされた前記第１のパラメータ信号と前記第２のパラメータ信号とを乗算し、該第１のパラメータ信号と第２のパラメータ信号との乗算結果に正のオフセット値または負のオフセット値を加算することにより、前記第３のパラメータ信号を生成する、請求項１から９までのいずれか１項記載の制御方法。
【請求項１１】
フィルタリングされた前記第１のパラメータ信号と前記第２のパラメータ信号とを乗算し、該第１のパラメータ信号と第２のパラメータ信号との乗算結果を、相互に異なる正のカットオフ値または負のカットオフ値に制限することにより、前記第３のパラメータ信号を生成する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の制御方法。
【請求項１２】
フィルタリングされた前記第１のパラメータ信号と第２のパラメータ信号との乗算結果の平均値に依存して形成し、有利には該乗算結果の平均値の２倍に等しく形成し、より有利には、該正のカットオフ値と負のカットオフ値との間に時間遅延を適用しながらたとえば該正のカットオフ値および負のカットオフ値をそれぞれ該乗算結果の累積平均の２倍の値として決定することによって、該正のカットオフ値および負のカットオフ値のうち少なくとも１つを形成する、請求項１１記載の制御方法。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか１項記載の制御方法を実施するための手段を備えた無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はまず、摩擦式無段変速機または摩擦式ＣＶＴの制御方法に関する。この摩擦式無段変速機は、典型的にはモータ駆動車両のドライブラインにおいて使用される。典型的には本発明の方法は、変速機の摩擦接触部に及ぼされる法線力の制御方法に関する。より詳細には本発明は、２つのプーリを有する周知のベルトＣＶＴであって、該プーリは、該プーリ間に巻き付けられて配置されることにより動力伝達接続部を形成する変速機のフレキシブルな駆動ベルトと摩擦接触するベルトＣＶＴに関連して想定された。
【０００２】
このような変速機は周知であり、たとえばＥＰ‐Ａ‐１５７９１２７に記載されている。このような公知の変速機では、前記法線力は該変速機の制御システムによって、実際の伝達スリップ値と所望のスリップ値との間の差に基づいてアクティブ制御される。すなわち、この差が最小化されるように法線力を調整することによってアクティブ制御される。したがって、スリップという用語は、上記の摩擦接触部にある変速機の構成要素の速度差を指すのに使用されることを述べておく。
【０００３】
実際の伝達スリップを検出および／または測定するために使用可能な手法は幾つか存在し、たとえば摩擦クラッチにおいて該摩擦クラッチの入力軸の回転速度と出力軸の回転速度とを単純に減算することができる。しかし、ベルトＣＶＴではより精巧な手法が必要とされる。というのもベルトＣＶＴでは、該ベルトＣＶＴの変速比によって、すなわちスリップが全く生じていなくても、プーリ間の速度差は可変であるからだ。実際に実際のスリップを計算する場合、プーリの局所的な接線速度を求めるためには、‐長手方向の‐ベルト速度の他にさらにプーリディスク間のベルト走行半径も考慮しなければならない。さらに、ベルトＣＶＴでは実際には、２つの摩擦接触部が直列に配置されている。すなわち、各１つの摩擦接触部が駆動ベルトと各プーリとの間にあり、これらの摩擦接触を双方とも考慮しなければならない。この場合には、実際のスリップを変速機速度比と幾何学的な比との間の偏差と関連づけて定義して求めるのが簡便である。すなわち、プーリ速度差またはプーリ速度の商と、両プーリの駆動ベルトの走行半径差または走行半径の商との偏差と関連づけて定義して求めるのが簡便である。
【０００４】
現在有効なスリップ、すなわち実際のスリップの他に、公知の制御手法は、法線力を制御するために伝達スリップの所望の値を必要とする。実際、このことを対象とする刊行物が幾つか入手可能であり、たとえば所望のスリップ値を変速比および／または伝達すべきトルクに依存して選択する手法を提供する刊行物が入手可能である。この点に関しては、一例として、所望のスリップ値として、最適なトルク伝達効率を実現する所定のスリップ量を調整することを提案するＥＰ‐Ａ‐１５２６３０９を挙げておく。
【０００５】
公知の制御手法自体は良好に機能するが、実際には少なくとも量産で実現するのは困難である。まず、プーリの駆動ベルトの走行半径によって求められるような幾何学的な変速比を十分な精度で測定するのは困難である。さらに、実際の伝達スリップを求めるための公知の手段および／または計算手法はＣＶＴユニットの製造コストを増大させ、ひいては経済的に妥当な販売価格を増大させるので、車両が‐長期間‐使用される間しか、実現される車両燃料効率およびコスト削減を向上させることはできず、累積もしない。このような初期費用すべてによって、典型的にはカスタマの受入が阻まれ、このような新技術の導入が阻害されてしまう。さらに、このような有利な制御手法では、実際の伝達スリップ値を示すパラメータを生成し、ＣＶＴの運転状況に依存して所望のスリップ値を生成し、両スリップ値を比較してこれに基づいて適切な制御信号を生成するための比較的複雑なアルゴリズムを必要とし、これらのスリップ値および制御信号の生成はすべてリアルタイムで、変化が予測できない環境すなわち外乱で行わなければならない。また、十分にフレキシブルでありかつ所望の計算速度およびロバスト性を実現するアルゴリズムを設計するのは困難であることが知られている。
【０００６】
それゆえ本発明の課題は、有利には、新たなスリップ制御方法を実施するのに必要な計算の数および複雑性を低減することによって、必要とされるアルゴリズムの構成および実現がより簡単になるように既存のスリップ制御手法を簡略化することである。本発明の課題はさらに、実際の伝達スリップを求めるために、現在の変速機構成にすでに含まれる手段のみを使用することである。
【０００７】
本発明では前記のような課題は、請求項１に記載の制御方法を適用することによって解決される。この制御方法は下記に記載している。本発明の方法は、少なくとも以下のステップを有する：
・ａ）変速機の入力軸の回転速度または出力軸の回転速度
ｂ）該変速機の入力軸または出力軸に発生したトルク
ｃ）該変速機の摩擦接触部に発生した法線力
のうち１つの変速機パラメータの大きさをそれぞれ表す第１のパラメータ信号および第２のパラメータ信号、または２つ以上の変速機パラメータの組合せの大きさをそれぞれ表す第１のパラメータ信号および第２のパラメータ信号を生成するステップ。
・前記第１のパラメータ信号および第２のパラメータ信号の双方の第１のターゲット周波数または第１のターゲット周波数範囲をフィルタリングするステップ。
・フィルタリングされた前記第１のパラメータ信号および第２のパラメータ信号の乗算結果に比例する第３のパラメータ信号を生成するステップ。
・前記第３のパラメータ信号の特性に依存して摩擦接触部における法線力を制御するステップ。
【０００８】
最終的には基本的でなくとも上記のような予想外に簡略的な制御方法によって実施される本発明により、変速機を実に適切に制御できるようになり、本発明の方法により、法線力が自動的に非常に低いレベルに維持され、格段に良好な伝達効率が実現されると同時に、伝達スリップが高効率かつ確実に許容可能なレベルに維持されることが明らかになった。本発明によるこのような自己最適化制御方法では、実際のスリップを表すパラメータ信号を生成する従来使用されていたステップ、ならびに該パラメータ信号と所望のスリップとを比較して法線力の調整のための入力として制御偏差を求める従来使用されていたステップは、有利には省略されることを述べておく。
【０００９】
本発明では、実際に試行および試験されて高効率かつ首尾一貫して機能することが判明した上記の制御方法は、実際のスリップが増大すると上述の変速機パラメータａ，ｂ，ｃ間の相互依存性および／またはコヒーレンスが失われていくという自然に生じる現象に拠ると考えられている。すなわち、伝達すべきトルクに対して法線力が非常に高くなり、実質的にスリップが発生しない場合、前記変速機パラメータのうち１つに何らかの変化が生じると必ず、この変化に比例して他の変速機パラメータすべてに実効的に瞬時に変化が生じる。しかし、伝達すべきトルクに対して法線力が低減すると、このようなコヒーレンスは、これらの変速機パラメータ間の相互関係が完全に失われるポイントに達するまで低減し、伝達トルクが伝達可能な最大トルクレベルを超えて、マクロスリップと称される制御不能なスリップが発生する。上記の２つの極値間では、変速機パラメータ間の上記の相互関係の振舞いは、本発明による方法によって実際のスリップがマクロスリップ寸前のレベルに自動制御されるが実際にマクロスリップにならないレベルに自動制御されるようになっている。以下では、相互関係の振舞いを変速機伝達挙動と称する。
【００１０】
それゆえ、本発明の第３のパラメータ信号は伝達スリップ量を表す。本発明において第３のパラメータ信号の適切な特性は、正負符号（正または負）と、付加的に大きさであり、振動を回避するために有利なのは、第３のパラメータ信号の累積平均の正負符号および大きさである。より詳細には、この正負符号が正である場合、法線力を低減する。信号が０である場合、または少なくとも実質的に０に等しい場合、法線力レベルは維持され、すなわち一定に維持され、第３のパラメータ信号が正の成分および負の成分の双方を含む場合、法線力は増大される。というのもこの第３のパラメータ信号の後者の振舞いは、伝達スリップがマクロスリップのパターンの方向に向かっていることを示しているからである。有利には、このような法線力の調整は第３のパラメータの大きさに関連して行われる。さらに有利には、第３のパラメータの大きさに関連して行われる力の上昇は力の低減より迅速に行われる。その理由は、駆動ベルトが力のアンダーシュートによって容易に損傷されるため、力のアンダーシュートを厳格に回避しなければならないのに対し、力のオーバーシュートは不所望の作用を決して持続的に及ぼさないからである。
【００１１】
付加的に、変速機の運転中に伝達スリップのレベルを低減してベルト摩耗および／またはベルトのマクロスリップ発生の危険性を低減するために、第３のパラメータ信号を０に対して僅かにオフセットさせる。すなわち、固定的な負の信号成分を第３のパラメータ信号に加えて、第３のパラメータ信号の正の成分の平均的な大きさが低減されるようにする。
【００１２】
本発明では、変速機の入力軸の回転速度および出力軸の回転速度の２つのパラメータが、本発明の方法で使用するのに特に適している。というのも、これらのパラメータは通常、現在の変速機構成の多くで電子的手段によって十分な精度ですでに測定されているからである。
【００１３】
本発明の１つの実施形態では、変速機速度比の大きさを表す前記第１のパラメータ信号の形成と、変速機の入力軸の回転速度および出力軸の回転速度の２つのパラメータ信号の間の比を求めることと、変速機の摩擦接触部における法線力の大きさを示す第２のパラメータ信号の形成とを行うためにも、法線力を使用する。本発明では、前記変速機パラメータの別のパラメータを使用して、すなわち第３のパラメータを使用して、より高精度およびロバストな変速機制御を実現することができる。
【００１４】
本発明では、本発明で使用されるバンドパスフィルタの前記ターゲット周波数またはターゲット周波数範囲は、幾何学的変速比の最大変化速度を上回る。このことにより、変速比の変化によって生じる前記パラメータの変化が、制御方法によって単なる伝達スリップと解されないようにする。それゆえ本発明では、ターゲット周波数またはターゲット周波数範囲は少なくとも１Ｈｚを上回らなければならない。さらに、ターゲット周波数またはターゲット周波数範囲はスリップ周波数を含まなければならない。すなわち、実際に発生した伝達スリップの変化を実際に捉えられるようにしなければならない。それゆえ本発明では、ターゲット周波数またはターゲット周波数範囲は１５Ｈｚを超えてはならない。したがって、ターゲット周波数またはターゲット周波数範囲を２〜８Ｈｚに設定するのが有利であると考えられる。その理由は、これより低い値では変速比の変化がスリップ制御に与える影響が残ってしまい、とりわけ変速比が迅速に変化する際には、伝達すべきトルクに対して適用される法線力は定常状態の変速機運転より幾らか大きくなるからである。さらに、実際に発生するスリップはこのような変速比の変化中には低減されるので、変速機全体の効率に少なくとも実質的に悪影響を及ぼすことなく、マクロスリップに対する安全なマージンが一時的かつ有利に増大される。その点では、入力信号すなわち第１のパラメータ信号および第２のパラメータ信号のうち５Ｈｚの成分を取り出す狭帯域のバンドパスフィルタが非常に適切な手段であると考えられる。
【００１５】
本発明はまた、本発明の方法を実施するための手段を備えた無段変速機にも関する。
【００１６】
ここで、図面に即して本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】２つのプーリと駆動ベルトとを備えた公知の無段変速機の基本的構成を示す。
【図２】このような変速機で使用されることが多い公知の種類の駆動ベルトの縦断面図である。
【図３】本発明のスリップ制御方法の有利な実施形態を機能ブロック図で示す。
【図４】本発明の上記のスリップ制御方法を複数のグラフで示す。
【図５】本発明の２つの別の実施形態をグラフで示す。
【図６】本発明の制御方法の別の実施形態を示すグラフである。
【図７】オフセット値を使用する本発明の制御方法の実施形態を示すグラフである。
【００１８】
図１は、公知の無段変速機を概略的に示す斜視図である。この公知の無段変速機には２つのプーリ１，２および駆動ベルト３が設けられており、この駆動ベルト３はプーリ１，２に巻き付けられて摩擦接触している。プーリ１，２にはそれぞれ２つの円錐形のディスク４，５が、それぞれのプーリ軸６，７に設けられており、該ディスク４，５間には、駆動ベルト３の長手方向に曲げられた部分を収容する可変の幅のテーパ形の溝が画定されており、これらの間に有効接触半径Ｒ１，Ｒ２が存在する。各プーリ１および２の少なくとも一方のディスク４が、他方のディスク５に向かって軸方向に可動であり、たとえば、ベルト３にそれぞれ軸方向の挟み力Ｆ１，Ｆ２を及ぼすために、各プーリに所属するピストン／シリンダ構成体（図示されていない）を使用して移動される。プーリディスク４，５の形状は円錐形であるから、これらの挟み力Ｆ１，Ｆ２は、ベルト３とプーリ１，２との間の摩擦接触部に対して垂直または法線の方向の第１の力成分と、ベルト３を緊張させる半径方向の第２の成分とに分解される。それゆえ、各法線力成分のレベルが、摩擦によってベルト３と各プーリ１または２との間で伝達される駆動力を決定し、その比Ｆｎ１／Ｆｎ２がベルト３と各プーリ１および２との間の有効接触半径Ｒ１およびＲ２を決定し、この有効接触半径Ｒ１およびＲ２を制御するのに使用される。いわゆる幾何学的変速比は、これらの有効接触半径Ｒ１およびＲ２の商として定量化される。図１には、変速機は幾何学的な最大可能比Ｒ２／Ｒ１で示されている。この幾何学的な最大可能比Ｒ２／Ｒ１は、変速機出力速度ω２（すなわち出力軸７および所属のプーリ２すなわち出力プーリ２の回転速度）と変速機入力速度ω１（すなわち出力軸６および所属のプーリ１すなわち入力プーリ１の回転速度ω１）との商として定義される最小変速比ω２／ω１に相応する。前記挟み力Ｆ１，Ｆ２ひいては該挟み力Ｆ１，Ｆ２の法線力成分Ｆｎ１，Ｆｎ２は、各プーリ１，２の軸方向に可動なディスク４に所属する各ピストン／シリンダ構成体にそれぞれ流体シリンダ圧Ｐ１，Ｐ２を加えることによって形成される。このような変速機および運転手法および制御手法はすべて、関連分野では周知である。
【００１９】
図２に、駆動ベルト３の一例を縦断面図で示す。図２の駆動ベルト３は公知の方式のベルトであり、いわゆるプッシュベルト方式またはファンドールネ方式のベルトである。プッシュベルト３はエンドレスの伸長体３２を含む。この伸長体３２は、「ネスト化」された複数の連続的な扁平の金属リング３３、すなわち半径方向に相互に積層された複数の連続的な扁平の金属リング３３の２つのセットと、比較的多数の金属区分３１、いわゆる横方向エレメント３１とから成る。金属リング３３の両セットはそれぞれ、横方向エレメント３１の各凹部または各溝３４に取り付けられ、横方向エレメント３１が主に伸長体３２に対して横方向に方向づけされながら、伸長体３２の周縁に沿って摺動できるようにされる。このような各溝３４は横方向エレメント３１の側方に、該エレメント２０の実質的に台形の下部分３５と多かれ少なかれ矢尻形の上部分３６との間に設けられ、該横方向エレメント３１の側方の方向に開かれている。これらの上部分３５および下部分３６は、横方向エレメント３１の中心のピラー部分３７を介して相互に結合されている。変速機の運転中、ベルト３の横方向エレメント３１は、通常は表面プロフィールが設けられている横方向の接触部または横方向の摩擦面３８を介してプーリ１および２に接触する。
【００２０】
とりわけ、伝達すべき駆動トルクを変速機によって伝達するのに必要とされる各力レベルに上記の挟み力Ｆ１，Ｆ２のレベルを制御することが公知である。１つの可能な制御方法は、プーリ１，２に対する駆動ベルト３の相対的な実際のスリップ値を求めるステップ、すなわち、プーリ相互間の相対運動または（角）速度差を求めるステップと、種々の変速機パラメータに対するこの伝達スリップの相対的な所望の値を求めるステップと、前記実際のスリップと前記所望のスリップとを一致させるために前記挟み力Ｆ１，Ｆ２を調整するステップとを実施する。しかし本発明は、有利には少なくとも、所望のスリップ値を求める上記ステップを回避する新規の制御方法を提供する。また本発明の方法では、実際のスリップを少なくとも明示的には求めない。
【００２１】
実際には本発明の方法は、変速機入力速度ω１、変速機出力速度ω２、各プーリ１，２における挟み力Ｆ１，Ｆ２または法線力成分Ｆｎ１，Ｆｎ２、または変速機入力トルクレベルおよび／または変速機出力トルクレベルのうちいずれか２つ以上の変速機パラメータを使用して実施することができるが、以下では、入力速度ω１、出力速度ω２、および出力プーリ２によって及ぼされる挟み力Ｆ２を使用する有利な実施形態で本発明の方法を説明する。これは、出力プーリ１，２のピストン／シリンダ構成体に及ぼされる流体シリンダ圧Ｐ２によって表されており、この流体シリンダ圧Ｐ２を以下では出力プーリ圧力Ｐ２と称する。
【００２２】
図３に、本発明のこの有利な実施形態の制御方法全体の制御パターンをブロック図で示す。図３には、この制御パターンは、この制御方法の入力として使用される各変速機パラメータを検出するための３つのセンサ１１，１２および１３を必要とすることが示されている。第１のセンサ１１は変速機入力速度ω１を検出し、該変速機入力速度ω１に比例する相応の第１の速度パラメータ信号ＳＳ１（たとえば電流、電圧、周波数および／または振幅）を生成する。第２のセンサ１２は変速機出力速度ω２を検出し、該変速機出力速度ω２に比例する相応の第２の速度パラメータ信号ＳＳ２を生成する。第３のセンサ１３は前記出力プーリ圧力Ｐ２を検出し、該出力プーリ圧力Ｐ２に比例する相応の出力圧力パラメータ信号ＰＳ２を生成する。この点では、制御方法のこの特定の構成は、現在の変速機構成においてこのような速度センサ１１，１２および圧力センサ１３が標準装備される場合であって、該速度センサ１１，１２および圧力センサ１３が十分なサンプル周波数で各パラメータ信号を生成する点で有利であると考えられることを述べておく。このサンプル周波数は、下記でブロック II に関連して言及するバンドパスフィルタのターゲット周波数の少なくとも２倍である。
【００２３】
次にこの制御パターンのブロックＩにおいて、第１の速度信号ＳＳ１と第２の速度信号ＳＳ２との比ＳＳ１／ＳＳ２に比例する変速機速度比信号ＲＳを生成する。
【００２４】
次にブロック II において、前記変速機速度比信号ＲＳおよび出力圧力信号ＰＳ２の双方に基づいて所望の周波数または所望の周波数範囲の信号成分を生成する。より詳細には、前記信号ＲＳおよびＰＳ２を双方ともいわゆるバンドパスフィルタに別個に通し、該バンドパスフィルタはこのような信号成分を取り出す。すなわち、この特定の例では５Ｈｚの周波数の成分を取り出す。以下ではこれらのフィルタリングされた信号を、フィルタリング速度比信号ＦＲＳおよびフィルタリング出力圧力信号ＦＰＳ２と称する。
【００２５】
次にブロック III において、このフィルタリング速度比信号ＦＲＳおよびフィルタリング出力圧力信号ＦＰＳ２の乗算結果ＦＲＳ＊ＦＰＳ２に比例する乗算結果信号ＭＳを生成する。この乗算結果信号ＭＳ、または少なくとも該乗算結果信号ＭＳの特性は、その後に変速機を制御するために使用され、とりわけ前記出力プーリ圧力Ｐ２を制御するのに使用され、これによって入力プーリ圧力Ｐ１が所望の変速機速度比ｄＲＳを維持した結果として得られる。最後に、ブロック IV において適切な制御挙動ΔＰ２が生成される。この制御挙動ΔＰ２は、現在の出力プーリ圧力Ｐ２のレベルの上昇「↑」、維持「←→」または低減「↓」から成る。
【００２６】
図４において、関与する各信号ＲＳ，ＦＲＳ，ＰＳ２，ＦＰＳ２およびＭＳのグラフを使用して、本発明の上記の制御パターンの基本原理を説明する。グラフＡは一例として、時間経過に対する出力プーリ圧力Ｐ２の線形の低下を示す。グラフＢも一例として、一定の伝達トルクのレベルでこのように強制的に出力プーリ圧力Ｐ２が低減した場合に生じる変速機速度比ＲＳの測定結果を示す。
【００２７】
グラフＢは３つの基本的な運転モードまたは運転パターンを示す。グラフＢの最左部分すなわち時点ｔ１に達するまでの部分では、ベルト３とプーリ１，２との間にほとんどスリップが発生していない。すなわち、出力プーリ圧力Ｐ２によって決定される法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２は、変速機トルクを摩擦によって伝達するために十分な力以上になっている。その結果として、変速機速度比ＲＳは少なくとも実質的に幾何学的な比Ｒ２／Ｒ１に等しくなり、この例では０．５になる。これはいわゆるマイクロスリップパターンＸ１であり、このマイクロスリップパターンＸ１では、挟み力Ｆ１，Ｆ２が変速機トルクを伝達するのに必要とされる厳密な力より有意に高いため、変速機の効率が最適でない。それに対して、グラフＢの最右部分すなわち時点ｔ３より後では、変速機はちょうどトルクを伝達できるマクロスリップパターンＸ３であって、ベルト３と少なくとも１つのプーリ１，２との間に有意な相対運動が存在するマクロスリップパターンＸ３になっている。その結果、変速機速度比ＲＳは幾何学的な比Ｒ２／Ｒ１から格段に偏差する。マクロスリップパターンＸ３では、出力プーリ圧力Ｐ２において伝達スリップが制御不能に上昇して伝達が上手くいかなくなるポイントがあり、このポイントでは変速機がトルクを全く伝達しなくなることがある。この後者のパターンＸ３でも変速機効率は最適でないが、この場合にはこのことの原因は、伝達スリップに起因する摩擦損失（熱生成）である。
【００２８】
グラフＢには、前者の両端のパターンＸ１とＸ３との間に、すなわち時点ｔ１の後かつ時点ｔ３の前に移行部分が存在する。この移行部分では、伝達スリップは許容範囲内のレベルにあって良好であり、伝達効率は最適になっている。それゆえ本発明の制御方法の目的は、変速機をこのような移行パターンＸ２に制御することである。このことを実施できるようにするためには、以上のことから、幾何学的な変速比Ｒ２／Ｒ１を測定し、変速機速度比ＲＳと比較して伝達トルクを検出することもできるが、実際にはこのことは現実的でないことがすでに判明している。その代わりに本発明は、変速機パラメータ間の相互依存性および／またはコヒーレンスに拠って行われる。より詳細にはこの例では、変速機速度比ＲＳおよび出力プーリ圧力Ｐ２のパラメータ間の相互依存性および／またはコヒーレンスに拠って行われる。
【００２９】
図４中のグラフＣでは、測定された出力プーリ圧力ＰＳ２の５Ｈｚ成分ＦＰＳ２を示し、グラフＤでは、図３のブロック II で得られる測定された速度比ＲＳの５Ｈｚ成分ＦＲＳを示す。グラフＥは、図３のブロック III において得られる２つのフィルタリング信号ＦＰＳ２およびＦＲＳの乗算から得られる乗算結果信号ＭＳを示す。グラフＥにおいて、マイクロスリップパターンＸ１、移行パターンＸ２およびマクロスリップパターンＸ３の上記の３モードが認識でき、乗算結果信号ＭＳは、現時点で必要な制御挙動ΔＰ２を求めるのに使用できる。
【００３０】
本発明の制御方法のこの実施例では、このような制御挙動ΔＰ２は、出力プーリ圧力Ｐ２の調整に関する。これによって、出力プーリ圧力Ｐ２は迅速に低減され、変速機はマイクロスリップパターンＸ１になる。このことは、乗算結果信号ＭＳの有効値すなわち平均値または有効な大きさまたは平均的な大きさが実質的に一定になること、および／または、少なくとも主に正の符号になること、無視できる程度の負の信号成分を有することによって認識できる。
【００３１】
とりわけ、この実施例ではこの正負符号は正であるが、本発明の方法を実施するのに別の変速機パラメータを使用する場合、またはたとえば計算および／または制御を簡略化するためにパラメータ信号が反転されている場合には、この正負符号を負にすることもできることを述べておく。さらに、速度比信号ＲＳおよび出力圧力信号ＰＳ２に適用されるバンドパスフィルタの上記ターゲット周波数‐この実施例では５Ｈｚ‐より低い上限周波数を有するローパスフィルタに、たとえば上限周波数が３Ｈｚだけであるローパスフィルタに乗算結果信号ＭＳを通すことによって、このような大きさを得ることができることも述べておく。
【００３２】
この乗算結果信号ＭＳの大きさ、すなわち乗算結果信号ＭＳの有効値または平均値が出力プーリ圧力Ｐ２の低減に関連して低減し始めると、移行パターンＸ２に達していることになる。少なくとも最初は、出力プーリ圧力Ｐ２はこのパターンＸ２でも低減する。有利には出力プーリ圧力Ｐ２の低減は、乗算結果信号ＭＳが０に近づくにつれて圧力アンダーシュートを回避するために、乗算結果信号ＭＳの大きさに比例して行われる。乗算結果信号ＭＳが０に達するか、少なくとも無視できる程度に小さくなった場合、前記制御挙動ΔＰ２も０にされる。グラフＥでは、移行パターンＸ２に含まれる時点２でそうなっている。
【００３３】
しかし、出力プーリ圧力Ｐ２がさらに低減されると、まず最初に乗算結果信号ＭＳは平均的に負になり、その後に時点ｔ３でマクロスリップパターンＸ３に入る。このような出力プーリ圧力Ｐ２の低減は、この実施例では本発明の制御方法の動作原理を示す目的のためだけに行ったものであるが、運転中に発生する伝達すべきトルクの増大と等価である。このマクロスリップパターンＸ３では、乗算結果信号ＭＳは正の成分でも負の成分でも、比較的大きなゆらぎを示している。マクロスリップパターンＸ３では、出力プーリ圧力Ｐ２を増大する制御挙動ΔＰ２が必要とされる。有利には、この出力プーリ圧力Ｐ２の増大を可能な限り迅速に行い、たとえば変速機の流体圧システムによって可能な限り迅速に行い、マクロスリップが実際に発生するのを可能な限り回避し、かつ、このようなマクロスリップに起因してベルト３および／またはプーリ１，２が損傷されるのを可能な限り回避するようにする。
【００３４】
図５において、マクロスリップの発生を認識するための本発明の有利な手法、または少なくとも、制御挙動ΔＰ２が出力プーリ圧力Ｐ２を増大すべきであることを認識するための本発明の有利な手法を説明する。図５の大部分は図４のグラフＥに相応するが、図５では、正の飽和またはカットオフ値ＭＳｍａｘと負のカットオフ値ＭＳｍｉｎとが示されている。このことは、本発明ではフィルタリング速度比信号ＦＲＳとフィルタリング出力圧力信号ＦＰＳ２との上記乗算結果ＦＲＳ＊ＦＰＳ２の値のうちでこのようなカットオフ値ＭＳｍａｘ，ＭＳｍｉｎを超える値をすべて無視することにより、乗算結果信号ＭＳが超えたカットオフ信号ＭＳｍａｘまたはＭＳｍｉｎに該乗算結果信号ＭＳを等しくすることを意味する。それゆえ、上記カットオフ値は相互に異なる絶対値に設定され、この実施例では上記負のカットオフ値ＭＳｍｉｎは上記正のカットオフ値ＭＳｍａｘより大きい。すなわち、より負である。このようにしてマクロスリップパターンＸ３では、たとえば上記ローパスフィルタを適用することによって得られる乗算結果信号ＭＳの大きさまたは平均値に、持続的な負の値が与えられるのに対し、フィルタリング速度比信号ＦＲＳとフィルタリング出力圧力信号ＦＰＳ２との本当の乗算結果ＦＲＳ＊ＦＰＳ２は正の値と負の値との間で変動する。前記乗算結果信号ＭＳの大きさまたは平均値は、図５では主に水平方向に延在する破線によって近似的に示されている。もちろん、マクロスリップパターンＸ３を示すこのような負の乗算結果信号ＭＳは、マイクロスリップパターンＸ１を示す正の乗算結果信号ＭＳと容易に区別することができる。このようにして、乗算結果信号ＭＳの正負符号に関連づけて適切な制御挙動ΔＰ２を一義的にすることができ、すなわち、適切な制御挙動ΔＰ２を上記３つのパターンＸ１，Ｘ２およびＸ３すべてにおいて等しくすることができ、乗算結果信号ＭＳが正である場合には２次プーリ圧Ｐ２を低減し、乗算結果信号ＭＳが負である場合には２次プーリ圧Ｐ２を上昇する。場合によっては、このようにして２次プーリ圧Ｐ２の変化速度を乗算結果信号ＭＳの絶対値に依存して設定する。
【００３５】
本発明ではこのことに関しては、少なくともこの実施例では上記正のカットオフ値ＭＳｍａｘを乗算結果信号ＭＳの平均値に依存するようにした場合、有利にはそれと同時に、乗算結果信号ＭＳの低減と、該乗算結果信号ＭＳの低減に応答して行われる正のカットオフ値ＭＳｍａｘの低減との間に時間遅延を適用した場合、特に高感度かつ高応答性の制御方法が実現される。図６にこのような制御方法の特徴を示している。同図の大部分は図５のグラフＥに相応するが、図６では正のカットオフ値ＭＳｍａｘは乗算結果信号ＭＳの平均的な大きさの２倍に等しくされている。図６では、本発明のこの特徴によって、フィルタリング速度比信号ＦＲＳとフィルタリング出力圧力信号ＦＰＳ２との本当の乗算結果ＦＲＳ＊ＦＰＳ２の最初のゆらぎによって値が正になっても、乗算結果信号ＭＳがマクロスリップパターンＸ３において正になるのを阻止できることが読み取れる。
【００３６】
さらに本発明では、たとえば図３のブロック III において乗算結果信号ＭＳに正のオフセット値または負のオフセット値を単に加算するだけで、上記方法にしたがって制御される変速機で実際に発生している伝達スリップレベルを比較的簡単に調整できる。実際には、このことは結局、０の乗算結果信号ＭＳのｘ軸を垂直方向に移動させるということになる。その結果、相応の０の制御挙動ΔＰ２が、２次プーリ圧Ｐ２の異なるレベルに対して相対的に移動されることになる。このことは、図７のグラフＥにおいて負のオフセットに関して示されている内容から理解できる。図７と図４とを対照すると、このようなオフセットによって、公称の２次プーリ圧Ｐ２すなわち０乗算結果信号ＭＳの場合（すなわち時点ｔ２）のＰ２圧力が以前より著しく高くなり、実際の伝達スリップが格段に低くなること、すなわちマクロスリップパターンＸ３からマイクロスリップパターンＸ１の方向に移動することが明瞭に理解できる。
【００３７】
実際には本発明の制御方法は、適正な大きさの出力プーリ圧力Ｐ２を設定するステップ、すなわち、変速機速度比ＲＳと伝達すべき推定トルクとに関連づけて事前にプログラミングされたルックアップテーブルから出力プーリ圧力Ｐ２を設定するステップを行うことにより、本発明の制御方法を実施して変速機がマイクロスリップパターンＸ１で確実に運転するように実施される。また、マクロスリップパターンＸ３に入る可能性に応答して出力プーリ圧力Ｐ２が格段に上昇された後、有利には、事前プログラミングされたこのようなセーブ出力プーリ圧力Ｐ２から離れて制御方法を再初期化する。
【００３８】
最後に、計算および／または制御を簡略化するために、
ＲＳ＝（１−ＳＳ１／ＳＳ２）／（１＋ＳＳ１／ＳＳ２）
を適用することによって、変速比信号ＲＳを線形化できることを述べておく。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年5月17日(2010.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸および出力軸を備えた摩擦式の無段変速機の摩擦接触部において及ぼされる法線力を制御するための制御方法であって、
前記入力軸と出力軸との速度差を連続的に変化させる制御方法において、
・ａ）前記無段変速機の入力軸または出力軸の回転速度と、
ｂ）前記無段変速機の入力軸または出力軸におけるトルクと、
ｃ）前記無段変速機の摩擦接触部における法線力
とのうち１つの変速機パラメータの大きさをそれぞれ表す第１のパラメータ信号および第２のパラメータ信号を生成するステップと、
・前記第１のパラメータ信号および第２のパラメータ信号の双方の第１のターゲット周波数またはターゲット周波数範囲をフィルタリングして取り出すステップと、
・フィルタリングされた前記第１のパラメータ信号と第２のパラメータ信号との乗算結果に比例する第３のパラメータ信号を生成するステップと、
・前記第３のパラメータ信号の正負符号が正である場合には前記法線力を低減し、該第３のパラメータ信号の正負符号が負である場合には該法線力を上昇するか、または、
前記第３のパラメータ信号の正負符号が正である場合には前記法線力を上昇し、該第３のパラメータ信号の正負符号が負である場合には該法線力を低減し、
前記第３のパラメータ信号が０であるかまたは少なくとも０に近い場合、前記法線力を変化しないステップ
とを実施することを特徴とする制御方法。
【請求項２】
前記法線力の制御を、前記第３のパラメータ信号の大きさにも依存して行う、請求項１記載の制御方法。
【請求項３】
前記法線力の上昇または低減を、前記第３のパラメータ信号の大きさに比例する速度で行う、請求項２記載の制御方法。
【請求項４】
前記第１のパラメータ信号は前記入力軸の回転速度を表し、
前記第２のパラメータ信号は前記出力軸の回転速度を表す、請求項１から３までのいずれか１項記載の制御方法。
【請求項５】
前記第１のパラメータ信号は前記出力軸の回転速度と前記入力軸の回転速度との商すなわち前記無段変速機の速度比を表し、
前記第２のパラメータ信号は前記法線力を表す、請求項１から４までのいずれか１項記載の制御方法。
【請求項６】
前記ターゲット周波数またはターゲット周波数範囲は１〜１５Ｈｚの範囲内である、請求項１から５までのいずれか１項記載の制御方法。
【請求項７】
前記ターゲット周波数またはターゲット周波数範囲は２〜８Ｈｚの範囲内である、請求項１から６までのいずれか１項記載の制御方法。
【請求項８】
前記ターゲット周波数は５Ｈｚである、請求項１から７までのいずれか１項記載の制御方法。
【請求項９】
フィルタリングされた前記第１のパラメータ信号と前記第２のパラメータ信号とを乗算してローパスフィルタに通すことによって前記第３のパラメータ信号を生成する、請求項１から８までのいずれか１項記載の制御方法。
【請求項１０】
前記ローパスフィルタは３Ｈｚの上限周波数を有する、請求項９記載の制御方法。
【請求項１１】
フィルタリングされた前記第１のパラメータ信号と前記第２のパラメータ信号とを乗算し、該第１のパラメータ信号と第２のパラメータ信号との乗算結果に正のオフセット値または負のオフセット値を加算することにより、前記第３のパラメータ信号を生成する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の制御方法。
【請求項１２】
フィルタリングされた前記第１のパラメータ信号と前記第２のパラメータ信号とを乗算し、該第１のパラメータ信号と第２のパラメータ信号との乗算結果を、相互に異なる正のカットオフ値または負のカットオフ値に制限することにより、前記第３のパラメータ信号を生成する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の制御方法。
【請求項１３】
フィルタリングされた前記第１のパラメータ信号と第２のパラメータ信号との乗算結果の平均値に依存して前記正のカットオフ値および負のカットオフ値のうち少なくとも１つを形成する、請求項１２記載の制御方法。
【請求項１４】
前記正のカットオフ値および負のカットオフ値のうち少なくとも１つを、フィルタリングされた前記第１のパラメータ信号と第２のパラメータ信号との乗算結果の平均値の２倍に等しく形成する、請求項１２または１３記載の制御方法。
【請求項１５】
前記正のカットオフ値と負のカットオフ値との間に時間遅延を適用しながら、該正のカットオフ値および負のカットオフ値のうち少なくとも１つを形成する、請求項１２から１４までのいずれか１項記載の制御方法。
【請求項１６】
フィルタリングされた前記第１のパラメータ信号と第２のパラメータ信号との乗算結果の累積平均の２倍の値として前記正のカットオフ値および負のカットオフ値のうち少なくとも１つを形成する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の制御方法。
【請求項１７】
入力軸および出力軸を備えた摩擦式の無段変速機において、
・ａ）前記無段変速機の入力軸または出力軸の回転速度と、
ｂ）前記無段変速機の入力軸または出力軸におけるトルクと、
ｃ）前記無段変速機の摩擦接触部において及ぼされる法線力
とのうち１つの変速機パラメータの大きさをそれぞれ表す第１のパラメータ信号および第２のパラメータ信号を生成するための第１のパラメータ信号生成手段と、
・前記第１のパラメータ信号および第２のパラメータ信号の双方の第１のターゲット周波数またはターゲット周波数範囲をフィルタリングして取り出すためのフィルタリング手段と、
・フィルタリングされた前記第１のパラメータ信号と第２のパラメータ信号との乗算結果に比例する第３のパラメータ信号を生成するための第２のパラメータ生成手段
と、
・前記第３のパラメータ信号の正負符号が正である場合には前記法線力を低減し、該第３のパラメータ信号の正負符号が負である場合には該法線力を上昇するか、または、
前記第３のパラメータ信号の正負符号が正である場合には前記法線力を上昇し、該第３のパラメータ信号の正負符号が負である場合には該法線力を低減し、
前記第３のパラメータ信号が０であるかまたは少なくとも０に近い場合、前記法線力を変化しない法線力制御手段
とを備えていることを特徴とする、無段変速機。
【国際調査報告】
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