(57)【要約】本発明は、特に自動車の、特にトロイダルバリエータ（１１）のトルクを制御するためのトロイダル制御装置に関する。前記制御装置は、少なくとも１つの制御器を具備し、制御器にフィードバックできる第１の制御変数を有し、トロイダルバリエータ（１１）内で伝達されるトルクに関する少なくとも１つの第１の特性値が、前記第１の制御変数の形成に用いられる。本発明によれば、少なくとも１つの第２の制御変数（Ｘ２）をフィードバックでき、トロイダルバリエータ（１１）の中間ローラ（１０）の傾転速度に関する少なくとも１つの第２の特性値（Ｘ２）が、前記第２の制御変数の形成に用いられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に自動車の、トロイダルバリエータのトルクを制御するためのトロイダル制御装置であり、少なくとも１つの制御器を備え、前記制御器にフィードバックできる第１の制御変数を有し、該第１の制御変数の形成には、前記トロイダルバリエータ内で伝達されるトルクに関する少なくとも１つの第１の特性値が用いられるトロイダル制御装置であって、
少なくとも１つの第２の制御変数（Ｘ２）をフィードバックでき、該第２の制御変数の形成には、前記トロイダルバリエータ（１１）の中間ローラ（１０）の傾転速度に関する少なくとも１つの第２の特性値が用いられることを特徴とするトロイダル制御装置。
【請求項２】
前記第２の特性値の決定には、前記トロイダルバリエータ（１１）の入力部での回転速度に関する少なくとも１つの特性値と、前記トロイダルバリエータ（１１）の出力部での回転速度に関する少なくとも１つの特性値とが用いられることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル制御装置。
【請求項３】
前記第２の制御変数（Ｘ２）が、少なくとも１つの比例定数（Ｋ）による乗算結果であることを特徴とする請求項１又は２に記載のトロイダル制御装置。
【請求項４】
前記比例定数（Ｋ）が、少なくとも１つの動作変数によって決まることを特徴とする請求項３に記載のトロイダル制御装置。
【請求項５】
前記第２の制御変数（Ｘ２）が、前記制御器（ＧＲ）の操作変数（Ｙ’）に送られ得ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のトロイダル制御装置。
【請求項６】
前記第１の特性値の決定には、前記トロイダルバリエータ（１１）のピストン／シリンダーユニット（１７）内の圧力に関する少なくとも１つの特性値が用いられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のトロイダル制御装置。
【請求項７】
前記制御器（ＧＲ）が、ＰＩＤ制御器として設計されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のトロイダル制御装置。
【請求項８】
少なくとも１つの前記トロイダルバリエータ（１１）内で伝達されるトルクに関する第１の特性値を用いて形成された第１の制御変数（Ｘ１）に加えて、少なくとも１つの前記トロイダルバリエータ（１１）の中間ローラ（１０）の傾転速度に関する第２の特性値を用いて形成された少なくとも１つの第２の制御変数（Ｘ２）がフィードバックされる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のトロイダル制御装置を用いる方法。
【請求項９】
前記第２の制御変数（Ｘ２）が、前記制御器（ＧＲ）の操作変数に送られることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のトロイダル制御装置を備え、５°未満のキャスタ角を有するトロイダルトランスミッション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に請求項１の前文によるトロイダル制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、車両のトロイダルバリエータのトルクを制御するための制御器を備えた、一般的なトロイダル制御装置が開示されている。トロイダルバリエータ内で伝達されるトルクに関する特性値によって形成された制御変数を、制御器にフィードバックすることができる。制御変数を形成する特性値の決定には、トロイダルバリエータのピストン／シリンダーユニット内の圧力の特性値が用いられる。
【０００３】
【非特許文献１】Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｉｎｃ．，  ２００２−０１−０５８６，  Ｆｕｌｌ  Ｔｏｒｏｉｄａｌ  ＩＶＴ  Ｖａｒｉａｔｏｒ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ，  Ｒｏｂｅｒｔ  Ｄ．  Ｆｕｃｈｓ  ａｎｄ  Ｙａｓｕｈｉｋｏ  Ｈａｓｕｄａ、特に３頁、第２段、図６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、特に、構造面では概してコストが低く、短い調整時間で安定した制御応答が可能で、さらに、ギアードニュートラル機能を備えたトランスミッションに好適なトロイダル制御装置を提供することである。本目的は、本発明に従って、請求項１の特徴によって達成される。さらなる改良実施形態が、従属請求項及び択一請求項より見出されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、少なくとも１つの制御器を備え、制御器にフィードバックすることができる第１の制御変数を有する、特に自動車の、トロイダルバリエータのトルクを制御するためのトロイダル制御装置であり、この制御変数の形成には、トロイダルバリエータ内で伝達されるトルクに関する少なくとも１つの第１の特性値が用いられる。
【０００６】
本発明は、ギアードニュートラル機能を備えたトランスミッションにおいて、変速比が離散的である場合にのみ、停止状態が起こり得るという認識を出発点とする。変速比が制御されるトロイダルバリエータ又は変速比制御用トロイダル制御装置の場合には、離散的変速比を設定するには高い経費がかかるが、これに対して、トルクが制御されるトロイダルバリエータ又はトルク制御用トロイダル制御装置を用いると、ギアードニュートラル機能を備えたトランスミッションの場合、停止状態の制御が簡単な方法で実施でき、したがって、トルク制御用トロイダル制御装置が、ギアードニュートラル機能を備えたトランスミッションに特に好適である。しかも、変速比制御用トロイダル制御装置と比較すると、トルク制御用トロイダル制御装置は、トルクの特に簡単かつ正確な変更が可能であり、この結果、異なる運転範囲を有するトランスミッションにも特に好適である。
【０００７】
少なくとも１つのトロイダルバリエータの中間ローラの傾転速度に関する第２の特性値を用いて形成された少なくとも１つの第２のフィードバック制御変数を有する本発明に従って設計されたトロイダル制御装置により、中間ローラ取付け台又は中間ローラの作動ピストンとトロイダルバリエータの中心軸に対する垂線との間の角度として理解される技術的に実施されるキャスタ角が少なくとも殆ど無しで、好ましい減衰とその結果得られる安定したシステムを実現することができる。キャスタ角を小さく、特に５°未満に作ることができ、特に好ましくはゼロに等しく設定できるか又は中間ローラの作動ピストンをトロイダルバリエータの中心軸に対して垂直に設計できる場合は、特に、構造面でのコスト、重量、部品、及びスペースを削減することができる。キャスタ角がゼロに等しい場合には、ゼロに等しくないものと比較すると、中間ローラの無傾転をある位置で実現でき、この結果、作動ピストンの短いストロークを達成することができ、エネルギを削減することができる。さらに、特に構造を改良する場合、個々のパラメータを変動することにより、簡単な方法で高い適応性を実現することができる。
【０００８】
第２の特性値の決定に、トロイダルバリエータの入力部での回転速度に関する少なくとも１つの特性値と、トロイダルバリエータの出力部での回転速度に関する少なくとも１つの特性値とを用いる場合は、既存のセンサを利用することができ、センサを追加せずに済ませることができて好ましい。トロイダルバリエータの変速比は、トロイダルバリエータの入力部での回転速度の特性値とトロイダルバリエータの出力部での回転速度の特性値の商から演算することができる。この値は次に、直接微分されるか、又は中間ステップで、まず対応する傾転角度に変換され、その後微分される。回転速度に関する特性値は、センサによりトロイダルバリエータ上で直接検出され得るか、又はほかで決められた回転速度値が使用でき、これにより、トロイダルバリエータの入力部及び出力部での回転速度を算出することができる。
【０００９】
追加実施形態又は代替実施形態として、第２の特性値を決定するために、たとえば微分により傾転速度を推論できる既存の傾転角度などの、当業者にとって適切であると思われる他の値を直接検出してもよい。
【００１０】
本発明のさらなる改良形態においては、第２の制御変数が、少なくとも１つの比例定数による乗算結果であることが提案される。比例定数により、所望の減衰（たとえば１つの減衰が好ましい）を決められた方法で設定でき、システムを簡単な方法で最適化することができる。比例定数が、たとえば制御プロセス中に対応する特性マップから読み出される、又は対応する解析関数によって算出されるという点において、既存の回転速度、荷重、及び／又は温度などの、少なくとも１つの動作変数によって決まる場合は、種々の動作状況とは無関係に、一定の減衰を達成することができる、及び／又は減衰を種々の動作状況に適応させることができて好ましい。
【００１１】
さらに、第２の制御変数が制御器の操作変数に送られ得ることも提案されており、このことは、制御動作に好ましい効果を及ぼす。しかし、基本的に、第２の制御変数はまた、基準入力にも送られ得る。
【００１２】
第１の特性値の決定に、トロイダルバリエータのピストン／シリンダーユニット内の圧力に関する少なくとも１つの特性値が用いられる場合は、コスト効率の高いセンサ技術を利用することができる。このために、２つの絶対圧センサ（真空に対する測定）又は２つの相対圧センサ（周囲圧力に対する測定）のいずれか、及び／又は差圧センサを用いることができる。代替実施形態として、たとえば周囲圧力又はシステム圧力といった既知の圧力が、中間ローラを支持するシリンダーの２つのチャンバーの１つに常にゆきわたっている場合には、最初に述べた２つのセンサのうちの１つだけを使用してもよい。この場合、センサは、たとえば切換弁により、選択的に未知の圧力がゆきわたっているチャンバーに接続されることが好ましい。センサにより圧力を検出する代わりに、これらはまた、制御スライド又は制御スライド弁でいずれの場合も流体力学的に導くことができ、この結果、製造面での低いコスト及び高い動作信頼性が達成され得ることができ、好ましい。この場合、制御スライドの少なくとも１つが、精密な２つの制御エッジを有する場合は、許容差に対する要求条件が減少するので、製造面での経費をさらに減少することができ、製造コストを低下することができる（本出願人の非公開出願ＤＥ１０２３３０８９も参照のこと）。
【００１３】
しかし、追加実施形態又は代替実施形態として、トロイダルバリエータの入力部でのトルク、トロイダルバリエータの出力部でのトルク、及び／又は中間ローラに対する支持力も、たとえば、中間ローラの保持アームと作動ピストンとの間の力の測定によって検出することができる。
【００１４】
制御器は、当業者にとって適切であると思われる種々の制御要素と共に設計されることがある。制御器が、ＰＩＤ制御器としてあるいは少なくとも積分要素及び微分要素を備えるように設計される場合は、積分要素により定常制御偏差を回避でき、微分要素によりオーバーシュートを回避でき好ましい。
【００１５】
本発明による解決方法は、基本的に、すべての種類のトロイダルバリエータに好適であり、ハーフトロイダルバリエータに加えて、減衰を得るために既知の方法でキャスタ角が使用されるフルトロイダルバリエータにとって特に好ましいものである。
【００１６】
以下の図面についての記述より、さらなる利点が見出されるであろう。本発明の例示的実施形態は、図面に示されている。記述及び請求項は、数々の特徴を組み合わせて含んでいる。当業者はまた、これらの特徴を個々に考慮し、これらをさらに適切な組合せにまとめることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、トロイダルバリエータ１１のトルクを制御するためのトロイダル制御装置を備えた、図式的に示された自動車のフルトロイダルトランスミッションの詳細を示している。トロイダルバリエータ１１は、２つのトロイダルディスク１２と１３との間の配置され、かつトロイダルディスク１２と１３との間の傾転角度λを油圧作動ユニット１５により設定できる中間ローラ１０を具備する。このため、作動ユニット１５はバルブブロック１６を有し、これにより、圧力差ｐ１−ｐ２を複動ピストン／シリンダーユニット１７内に設定することができる。ピストン／シリンダーユニット１７は、ピストンロッド１８を介して中間ローラ１０に接続され、ピストンロッド１８は、ピストン／シリンダーユニット１７の作動力により方向１９、２０に移動可能であり、これにより、傾転角度λを設定することができる。ピストンロッド１８は、トロイダルバリエータ１１の中心軸２１、２２に対して垂直に配向される。フルトロイダルトランスミッションは、ゼロに等しいキャスタ角を有する。
【００１８】
本発明によれば、トロイダル制御装置は、ＰＩＤ制御器として設計された制御器ＧＲを備える。第１の制御変数Ｘ１を制御器ＧＲにフィードバックすることができ、この第１の制御変数の形成には、トロイダルバリエータ１１内で伝達されるトルクに関する第１の特性値が用いられる（図２）。このため、ピストン／シリンダーユニット１７内又は第１の制御システム部ＧＳ１内の差圧を、差圧センサを備えたセンサユニット１４により検出でき、第１の制御変数Ｘ１に加えて、所望の差圧を有する基準入力Ｗが、動作中に、制御器ＧＲに送られる。
【００１９】
第１の制御変数Ｘ１に加えて、第２の制御変数Ｘ２もフィードバックすることができ、この第２の制御変数の形成には、トロイダルバリエータ１１の中間ローラ１０の傾転速度に関する第２の特性値が用いられる。第２の特性値の決定には、トロイダルバリエータ１１の入力部での回転速度又はトロイダルバリエータ１１の入力回転速度に関する特性値と、トロイダルバリエータ１１の出力部での回転速度又はトロイダルバリエータ１１の出力回転速度に関する特性値とが用いられる。入力回転速度及び出力回転速度は、第２の制御システム部ＧＳ２内のセンサユニット２３によって検出される。検出された回転速度の商又は変速比が、評価ユニット２４によって算出される。変速比から、傾転角度が算出され、その後、微分要素２５内で微分される。動作中、ここで算出された傾転速度は、検出されたトランスミッションオイル温度及び既存荷重に依存し、かつトロイダルバリエータ１１の入力回転速度に依存する比例定数Ｋによって乗算される。このため、比例定数Ｋは、記憶装置内に保存された特性マップから読み出される（これ以上詳細に説明せず）。
【００２０】
制御プロセス中、乗算結果から形成された第２の制御変数Ｘ２は、制御器ＧＲの補助操作変数Ｙ’に加えられ、この結果が、バルブブロック１６に送られる主操作変数Ｙを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるトロイダル制御装置を備えた、図式的に例示されたフルトロイダルトランスミッションの詳細を示す図である。
【図２】図１のトロイダル制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  中間ローラ
１１  トロイダルバリエータ
１２  トロイダルディスク
１３  トロイダルディスク
１４  センサユニット
１５  アクチュエータユニット
１６  バルブブロック
１７  ピストン／シリンダーユニット
１８  ピストンロッド
１９  方向
２０  方向
２１  中心軸
２２  中心軸
２３  センサユニット
２４  評価ユニット
２５  微分要素
ＧＲ  制御器
Ｘ１  第１の制御変数
Ｘ２  第２の制御変数
Ｋ  比例定数
λ  傾転角度
Ｗ  基準入力
Ｙ’  補助操作変数
Ｙ  主操作変数
ＧＳ１  第１の制御されたシステム部
ＧＳ２  第２の制御されたシステム部
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2006513378.tif 000008
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