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Dokumentenidentifikation DE102007024466A1 03.01.2008
Titel Kontinuierlich variables Getriebe
Anmelder NSK Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Sinojima, Takumi, Fujisawa, Kanagawa, JP;
Inoue, Eiji, Fujisawa, Kanagawa, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Anmeldedatum 25.05.2007
DE-Aktenzeichen 102007024466
Offenlegungstag 03.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse F16H 61/08(2006.01)A, F, I, 20070821, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16H 61/664(2006.01)A, L, I, 20070821, B, H, DE   
Zusammenfassung Eine Steuereinheit weist eine Funktion auf, in der das Verbinden einer bis dahin gelösten Hochgeschwindigkeitskupplung begonnen wird (die Stromversorgung eines Hochgeschwindigkeitskupplungs-Soleonidschaltventils aktiviert wird), bevor eine Geschwindigkeitsänderung eines kontinuierlich variablen Toroidgetriebes einen optimalen Wert für das Durchführen eines Moduswechsels (einen Punkt A, zum Beispiel 0,46 in einem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis) erreicht hat oder an einem Punkt B (zum Beispiel 0,6 in dem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis). Dadurch kann ein problemloser Betrieb sichergestellt werden.

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Erfindungsfeld

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung an einem kontinuierlich variablen Getriebe, das ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe umfasst und als Automatikgetriebe in beispielsweise einem Fahrzeug (Kraftfahrzeug) verwendet wird, und sieht einen kostengünstigen Aufbau vor, der einen schnellen und sanften Moduswechsel zwischen einem Niedriggeschwindigkeitsmodus und einem Hochgeschwindigkeitsmodus ermöglicht.

2. Stand der Technik

Die Anwendung eines kontinuierlich variablen Toroidgetriebes in einem Kraftfahrzeuggetriebe ist bekannt und in vielen Veröffentlichungen wie etwa in der geprüften japanischen Patentveröffentlichung JP-B-2734583, in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung JP-A-5-39850, in „Supplement volume to Red Badge Series 245/A Book Teaches Latest Mechanisms of Motor Vehicles" auf den Seiten 92–93 von Motoo Aoyama, veröffentlicht durch Sansuisha Co., Ltd./Kodansha Co., Ltd. am 20. Dezember 2001, und in „Toroidal CVT" von Hirohisa Tanaka, veröffentlicht durch Corona-sha Co., Ltd. am 13. Juli 2000, beschrieben. Weiterhin wurde die Anwendung eines kontinuierlich variablen Toroidgetriebes auf ein Kraftfahrzeuggetriebe bereits in einigen Bereichen implementiert. Außerdem ist ein kontinuierlich variables Getriebe, in dem ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe mit einer Planetengetriebeeinheit kombiniert ist, durch Veröffentlichungen wie etwa den ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen JP-A-10-196759, JP-A-2003-307266, JP-A-2000-220719, JP-A-2004-225888 und JP-A-2004-211836 bekannt. Von diesen Dokumenten beschreibt JP-A-10-196759 ein kontinuierlich variables Getriebe, das einen Modus (einen Niedriggeschwindigkeitsmodus), in dem Leistung nur durch ein kontinuierlich variables Getriebe übertragen wird, und einen Modus (Hochgeschwindigkeitsmodus) umfasst, der einen so genannten Leistungsteilungszustand realisiert, in dem der Hauptteil der Leistung über eine Planetengetriebeeinheit, die ein Differentialmechanismus ist, übertragen wird, während die Übersetzungsverhältnisse durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe bestimmt werden. Außerdem beschreiben JP-A-2003-307266, JP-A-200-220719, JP-A-2004-225888 und JP-A-2004-211836 kontinuierlich variable Getriebe, die einen Modus (Niedriggeschwindigkeitsmodus) umfassen, der einen so genannten Getriebeneutralzustand realisieren kann, in dem der Drehzustand einer Ausgangswelle zwischen einer Vorwärts- und einer Rückwärtsdrehung mit dazwischen einem Stoppzustand geschaltet werden kann, während sich eine Eingangswelle weiterhin in einer Richtung dreht.

9 und 10 zeigen ein in JP-A-2004-225888 und JP-A-2004-211836 beschriebenes kontinuierlich variables Getriebe, das den Modus zum Realisieren des Getriebeneutralzustands umfasst, wobei 9 ein Blockdiagramm des kontinuierlich variablen Getriebes ist und 10 eine schematische Wiedergabe des Hydraulikdruckkreises ist, der das kontinuierlich variable Getriebe steuert. Eine Ausgabe eines Motors wird in eine Eingangswelle 3 über einen Dämpfer 2 eingegeben. Die derart zu der Eingangswelle 3 übertragene Leistung wird dann direkt oder über ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe 4 zu einer Planetengetriebeeinheit 5 übertragen, die ein Differentialmechanismus des Zahnradtyps ist. Dann wird eine Differentialkomponente der Komponenten der Planetengetriebeeinheit 5 über eine Kupplungseinrichtung 6, d.h. eine Niedriggeschwindigkeits- und eine Hochgeschwindigkeitskupplung 7, 8, wie in 10 gezeigt zu einer Ausgangswelle 9 herausgeführt. Außerdem umfasst das kontinuierlich variable Toroidgetriebe 4 Eingangs- und Ausgangsscheiben 10, 11, eine Vielzahl von Leistungsrollen 12, eine Vielzahl von Zapfen (nicht gezeigt), die jeweils Halteglieder bilden, ein Stellglied 13 (10), eine Druckeinheit bzw. Ladeeinrichtung 14, und eine Übersetzungsverhältnis-Steuereinheit 15. Von diesen Komponenten sind die Eingangs- und Ausgangsscheiben 10, 11 konzentrisch zueinander und derart angeordnet, dass sie sich relativ zueinander drehen können.

Außerdem werden die Leistungsrollen 12 zwischen einander zugewandten Innenflächen der Eingangs- und Ausgangsscheiben 10, 11 derart gehalten, dass Leistung (ein Drehmoment) zwischen den Eingangs- und Ausgangsscheiben 10, 11 übertragen wird. Die Zapfen halten die Leistungsrollen 12 jeweils drehbar. Das Stellglied 13 ist ein hydraulisches Stellglied und ist ausgebildet, um die Zapfen, die die Leistungsrollen 12 halten, jeweils in Axialrichtungen der Zapfenwellen zu verschieben, die an beiden Endteilen der Zapfen vorgesehen sind, um die Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangsscheibe 10 und der Ausgangsscheibe 11 zu ändern. Außerdem ist die Ladeeinrichtung 14 eine hydraulische Ladeeinheit, die dazu ausgebildet ist, um eine Last auf die Eingangsscheibe 10 und die Ausgangsscheibe 11 in einer Richtung auszuüben, in der die beiden Scheiben sich einander nähern. Außerdem steuert die Übersetzungsverhältnis-Steuereinheit 15 die Verschiebungsrichtung und -größe des Stellglieds 13, um einen gewünschten Übersetzungsverhältniswert zwischen der Eingangsscheibe 10 und der Ausgangsscheibe 11 vorzusehen.

In dem gezeigten Beispiel besteht die Übersetzungsverhältnis-Steuereinheit 15 aus einer Steuereinheit 16, einem Schrittmotor 17, der auf der Basis von Steuersignalen aus der Steuereinheit 16 geschaltet wird, einem primären Solenoidventil bzw. Leitungsdrucksteuer-Solenoidschaltventil 18, einem Lastsolenoidventil (bzw. einfach Solenoidventil) 19, einem Schaltsolenoidventil 20 und einer Steuerventileinheit 21, deren Betriebszustand durch die Komponenten 17 bis 20 geschaltet wird. Außerdem ist diese Steuerventileinheit 21 eine Kombination aus einem Übersetzungsverhältnis-Steuerventil 22, einem Korrekturzylinder 23, Korrektursteuerventilen 24a, 24b sowie einem Hochgeschwindigkeits- und einem Niedriggeschwindigkeitskupplungs-Schaltventil 25, 26 (10). Von diesen Komponenten ist das Übersetzungsverhältnis-Steuerventil 22 derart beschaffen, dass es den Öldruck steuert, der zu und von dem Stellglied 13 zu- und abgeführt wird. Außerdem ist der Korrekturzylinder 23 derart beschaffen, dass er den Ladezustand des Übersetzungsverhältnis-Steuerventils 22 in Reaktion auf eine Drehmoment (ein Durchgangsdrehmoment) steuert, das durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe 4 hindurchgeht, um das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 zu korrigieren. Die Korrektursteuerventile 24a, 24b sind derart beschaffen, dass die die Öldrücke steuern, die zu oder von dem Korrekturzylinder 23 zu- und abgeführt werden, wobei sie in Reaktion auf das Schalten des Solenoidventils 29 geschaltet werden. Weiterhin sind die Hochgeschwindigkeits- und die Niedriggeschwindigkeitskupplungs-Schaltventile 25, 26 derart beschaffen, dass sie den Einführungszustand des Drucköls in jeweils die Hochgeschwindigkeits- und Niedriggeschwindigkeitskupplung 8, 7 schalten.

Außerdem werden Drucköle aus den Ölpumpen 27 (27a, 27b in 10), die durch die Leistung aus dem Bereich des Dämpfers 2 betrieben werden, zu der Steuerventileinheit 21 und der Ladeeinrichtung 14 gesendet. Das aus einem Ölreservoir 28 (10) gesaugte und aus den Ölpumpen 27a, 27b ausgegebene Drucköl wird nämlich durch ein Ladeeinrichtungs-Druckregelventil 29 und ein Niedrigdruckseiten- bzw. Sekundärregelventil 30 (10) zu einem vorbestimmten Druck geregelt. Von diesen Ventilen wird das Ladedruckregelventil 29 mit Bezug auf den Ventilöffnungsdruck in Reaktion auf das Einführen eines Öldrucks auf der Basis einer Differenz im Druck (eines Differenzdrucks) zwischen einem Paar von Hydraulikkammern 35a, 35b, die in dem Stellglied 13 einander gegenüberliegend mit dazwischen einem Kolben vorgesehen sind, und mit Bezug auf einen Öldruck auf der Basis des Öffnens und Schließens des Leitungsdrucksteuer-Solenoidschaltventils 18 geregelt. Dann wird eine durch die Ladeeinrichtung 14 erzeugte Druckkraft oder Last auf einen optimalen Wert in Übereinstimmung mit einer Betriebsbedingung des Fahrzeugs auf der Basis der Regelung des Ventilöffnungsdrucks beschränkt.

Außerdem wird der durch das Ladeeinrichtungs-Druckregelventil 29 geregelte Öldruck nicht nur über das Übersetzungsverhältnis-Steuerventil 22 in das Stellglied 13, sondern auch über ein manuelles Öldruck-Schaltventil 31, ein Druckreduktionsventil 32 und das Niedriggeschwindigkeitskupplungs–Schaltventil 26 oder das Hochgeschwindigkeitskupplungs-Schaltventil 25 in das Innere einer Hydraulikkammer der Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 oder der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 gegeben. Von diesen Kupplungen ist die Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 in einem Niedriggeschwindigkeitsmodus zum Erhöhen des Geschwindigkeitsreduktionsverhältnisses (einschließlich eines unendlichen Übersetzungsverhältnisses (Getriebeneutralzustand)) verbunden und in einem Hochgeschwindigkeitsmodus zum Reduzieren des Geschwindigkeitsreduktionsverhältnisses gelöst. Dagegen ist die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 in dem Niedriggeschwindigkeitsmodus gelöst und in dem Hochgeschwindigkeitsmodus verbunden. Außerdem wird das Zu- und Abfuhren des Drucköls zu und von den Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 in Reaktion auf das Schalten des Schaltsolenoidventils 20 geschaltet.

11 zeigt ein Beispiel für die Beziehung zwischen einem Übersetzungsverhältnis (einem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis) des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 und einem Geschwindigkeitsverhältnis (einem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis) des gesamten kontinuierlich variablen Getriebes. Zum Beispiel wird in dem Niedriggeschwindigkeitsmodus, in dem die Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 verbunden ist und die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 gelöst ist (wie durch die Linie &agr; angegeben), wenn das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 von einem Wert, der den Getriebeneutralzustand realisieren kann, reduziert wird, das Geschwindigkeitsverhältnis des gesamten kontinuierlich variablen Getriebes in einer Vorwärtsrichtung (+: einer Vorwärtsdrehrichtung) von einem Stoppzustand (einem Zustand, in dem das Geschwindigkeitsverhältnis gleich 0 ist) erhöht. Und wenn das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 von dem Getriebeneutralwert erhöht wird, wird das Geschwindigkeitsverhältnis des gesamten kontinuierlich variablen Getriebes in einer umgekehrten Richtung (–: einer Rückwärtsdrehrichtung) von dem Stoppzustand erhöht. Dagegen wird in dem Hochgeschwindigkeitsmodus, in dem die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 verbunden ist und die Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 gelöst ist (wie durch die Linie &bgr; angegeben), wenn das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 erhöht wird, das Geschwindigkeitsverhältnis des gesamten kontinuierlich variablen Getriebes erhöht (in der Vorwärtsrichtung).

In einem Fahrzeug mit einem kontinuierlich variablen Getriebe wie dem oben beschriebenen wird ein optimales Geschwindigkeitsverhältnis (ein Zielgeschwindigkeitsverhältnis) des kontinuierlich variablen Getriebes durch die Steuereinheit 16 auf der Basis des Fahrzustands (einer Betriebsbedingung) des Fahrzeugs zu einem bestimmten Zeitpunkt erhalten, der aus einer Betätigung eines Gaspedals (einer Drosselposition) oder einer Fahrgeschwindigkeit (Fahrzeuggeschwindigkeit) erhalten wird. Um dann dieses Zielgeschwindigkeitsverhältnis zu realisieren, wird der Schrittmotor 17 auf der Basis eines Steuersignals aus der Steuereinheit 16 angetrieben, um das Übersetzungsverhältnis-Steuerventil 22 zu schalten, sodass das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 zu einem Zielübersetzungsverhältnis geregelt wird, das dem Zielgeschwindigkeitsverhältnis entspricht. Außerdem wird in Verbindung damit das Schaltsolenoidventil 20 entsprechend (in Übereinstimmung mit dem Zielgeschwindigkeitsverhältnis des kontinuierlich variablen Getriebes) geschaltet, um dadurch den Verbindungs- oder Lösezustand der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 zu schalten und einen entsprechenden Fahrmodus (den Niedriggeschwindigkeitsmodus oder den Hochgeschwindigkeitsmodus) zu wählen, wobei das Geschwindigkeitsverhältnis des kontinuierlich variablen Getriebes zu dem optimalen Wert (dem Zielgeschwindigkeitsverhältnis) in Übereinstimmung mit dem Fahrzustand geregelt wird.

In dem Fall des kontinuierlich variablen Getriebes, das aus dem kontinuierlich variablen Toroidgetriebe und der Planetengetriebeeinheit besteht, die über die Kupplungseinrichtung miteinander verbunden sind, und den Niedriggeschwindigkeitsmodus und den Hochgeschwindigkeitsmodus umfasst, wobei es den Getriebeneutralzustand oder den Leistungsteilungszustand wie in JP-A-10-196759 beschrieben realisieren kann, wird der Moduswechsel zwischen dem Niedriggeschwindigkeitsmodus und dem Hochgeschwindigkeitsmodus wie folgt ausgeführt. Der Moduswechsel wird in einem Zustand durchgeführt, in dem das Geschwindigkeitsverhältnis des kontinuierlich variablen Getriebes, das in Übereinstimmung mit dem Fahrzustand zu einem bestimmten Zeitpunkt (oder einem entsprechenden Zielgeschwindigkeitsverhältnis) geregelt wird, zu einem Wert geregelt, der in dem Niedriggeschwindigkeitsmodus und in dem Hochgeschwindigkeitsmodus realisiert werden kann (zu einem Wert (in der Größenordnung von 0,3 in einem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis), der einem Schnittpunkt B zwischen der Linie &agr; für den Niedriggeschwindigkeitsmodus und der Linie &bgr; für den Hochgeschwindigkeitsmodus in 11 entspricht). Aus der Perspektive des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 wird der Moduswechsel derart durchgeführt, dass das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4, das in Übereinstimmung mit einem Fahrzustand zu einem bestimmten Zeitpunkt (oder einem entsprechenden Zielgeschwindigkeitsverhältnis) geregelt wird, zu einem Moduswechselpunkt (einem Drehsynchronisationspunkt in der Größenordnung von 0,4 in dem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis (einem maximalen Reduktionszustand) geregelt wird, der ein Wert in Entsprechung zu dem Schnittpunkt B ist.

Wenn zum Beispiel bei einem im Niedriggeschwindigkeitsmodus fahrenden Fahrzeug das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 in Übereinstimmung mit einem Fahrzustand des Fahrzeugs reduziert wird (das Geschwindigkeitsverhältnis des kontinuierlich variablen Getriebes erhöht wird), um den Moduswechselpunkt (zum Beispiel 0,4 in dem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis) zu erreichen, wird das Schaltsolenoidventil 20 auf der Basis eines Steuersignals der Steuereinheit 16 geschaltet. Dann wird die bis dahin gelöste Hochgeschwindigkeitskupplung 8 verbunden, während die bis dahin verbundene Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 gelöst wird, wodurch der Fahrmodus von dem Niedriggeschwindigkeitsmodus zu dem Hochgeschwindigkeitsmodus wechselt. Wenn das Fahrzeug dagegen in dem Hochgeschwindigkeitsmodus fährt und das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 in Übereinstimmung mit einem Fahrzustand des Fahrzeug reduziert wird (das Geschwindigkeitsverhältnis des kontinuierlich variablen Getriebes reduziert wird), um den Moduswechselpunkt zu erreichen, wird das Schaltsolenoidventil 20 auf der Basis eines Steuersignals aus der Steuereinheit 16 geschaltet. Dann wird die bis dahin gelöste Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 verbunden und wird die bis dahin verbundene Hochgeschwindigkeitskupplung 8 gelöst, wodurch der Fahrmodus von dem Hochgeschwindigkeitsmodus zu dem Niedriggeschwindigkeitsmodus wechselt.

Wenn der Moduswechsel zwischen dem Niedriggeschwindigkeitsmodus und dem Hochgeschwindigkeitsmodus wie oben beschrieben durchgeführt wird, ist es wichtig, den Moduswechsel sanft durchzuführen, um gute Fahreigenschaften (einen Fahrkomfort) sicherzustellen. Zum Realisieren eines derartigen sanften Moduswechsel beschreiben zum Beispiel die ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen JP-A-2002-139140 und JP-A-2002-276789 eine Technik, bei der in einem kontinuierlich variablen Getriebe mit einem kontinuierlich variablen Toroidgetriebe (oder einer kontinuierlich variablen Getriebeeinheit des Bandtyps) ein Moduswechsel in einem Zustand durchgeführt wird, in dem das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes bei einem vorbestimmten Wert gehalten (fixiert) wird (in einem Zustand, in dem eine Geschwindigkeitsänderung verhindert wird), um einen Ruck während des Moduswechsel zu reduzieren. Außerdem beschreibt die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung JP-A-11-108147 eine Technik, bei der ein Moduswechsel in einem Zustand durchgeführt wird, in dem eine Drehgeschwindigkeit einer Leistung, die über ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe in eine Planetengetriebeeinheit eingegeben wird, gleich einer Drehgeschwindigkeit einer Leistung ist, die in die Planetengetriebeeinheit eingegeben wird, ohne über das kontinuierlich variable Getriebe zu gehen, sodass eine Kupplung während des Moduswechsels sanft verbunden werden kann. Außerdem beschreibt JP-A-9-210191 eine Technik, in der bei einem Moduswechsel beide Kupplungen, von denen die eine verbunden und die andere gelöst war, gleichzeitig verbunden werden, woraufhin die zuvor verbundene Kupplung gelöst wird, um die Verbindung und Lösung der Kupplungen sanft durchzuführen.

Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung JP-A-2003-207042 beschreibt eine Technik, bei der der Zeitpunkt zum Lösen der Niedriggeschwindigkeitskupplung beim Wechseln des Fahrmodus von einem Niedriggeschwindigkeitsmodus zu einem Hochgeschwindigkeitsmodus versetzt zu dem Zeitpunkt zum Lösen der Hochgeschwindigkeitskupplung beim Wechseln des Fahrmodus von dem Hochgeschwindigkeitsmodus zu dem Niedriggeschwindigkeitsmodus vorgesehen wird. Außerdem beschreibt die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung JP-A-2003-194207 eine Technik, bei der das Übersetzungsverhältnis eines kontinuierlich variablen Toroidgetriebes mitten während des Moduswechsels korrigiert (geregelt wird), um einen Gangwechselruck auf der Basis einer Drehmomentverschiebung zu reduzieren. Außerdem beschreibt die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung JP-A-2004-116576 eine Technik, in der ein Gangwechselruck auf der Basis einer Drehmomentverschiebung während eines Moduswechsels (während des Verbindens und Lösens von Kupplungen) reduziert wird, indem der Zeitpunkt zum Durchführen des Moduswechsels in Erwartung der Drehmomentverschiebung geregelt wird.

Wie zuvor beschrieben wird der Moduswechsel vorzugsweise in einem Zustand durchgeführt, in dem das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes, das in Übereinstimmung mit dem Fahrzustand (oder dem entsprechenden Zielübersetzungsverhältnis) des Fahrzeugs geregelt wird, dann zu dem Moduswechselpunkt (dem Drehsynchronisierungspunkt) geregelt wird. Deshalb wird bei der zum Beispiel in dem Patentdokument Nr. 10 beschriebenen Technik die Regelung des Übersetzungsverhältnisses des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes zu dem Moduswechselpunkt durch eine wesentliche Übereinstimmung der Drehgeschwindigkeiten eines Befestigungsglieds und eines befestigten Glieds einer bis dahin gelösten Kupplung (einer Niedriggeschwindigkeitskupplung oder einer Hochgeschwindigkeitskupplung) bestimmt. Dann wird aus der wesentlichen Übereinstimmung der Drehgeschwindigkeiten des Befestigungsglieds und des befestigten Glieds das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes bestimmt, wobei damit begonnen wird, die bis dahin gelöste Kupplung zu verbinden, und wobei damit begonnen wird, die bis dahin verbundene Kupplung zu lösen.

Wenn jedoch unter der Bedingung damit begonnen wird, die bis dahin gelöste Kupplung zu verbinden, dass das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes den Moduswechselpunkt erreicht hat, ist die zum Durchführen des Moduswechsels benötigte Zeitdauer lang. Wenn die Modi gewechselt werden, benötigen die Niedriggeschwindigkeits- und die Hochgeschwindigkeitskupplung der Kupplungseinrichtung eine bestimmte Zeitdauer (verursachen eine Zeitverzögerung in Reaktion auf den Öldruck) vom Beginn bis zum Ende der Verbindung je nach den Bedingungen zum Zeitpunkt des Wechsels wie etwa der Öltemperatur und der Temperatureigenschaften von Reibungsmaterialien in den Kupplungen, wobei diese Verzögerung noch durch die unvermeidliche Verzögerung der mechanischen Reaktion verlängert wird. Wenn die Modi gewechselt werden, kann eine Geschwindigkeitsänderungssteuerung in Übereinstimmung mit dem nach dem gewünschten Moduswechsel resultierenden Modus nicht begonnen werden, bevor das Verbinden der bis dahin gelösten Kupplung abgeschlossen ist. Wenn also unter der Bedingung mit dem Verbinden der bis dahin gelösten Kupplung begonnen wird, dass das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes den Moduswechselpunkt erreicht hat, tritt der Fall auf, dass das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes für wenigstens die Zeitdauer vom Beginn bis zum Ende der Verbindung an dem Moduswechselpunkt gehalten wird.

Je länger die Zeitdauer ist, während welcher das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes wie oben beschrieben unverändert bleibt, d.h. je länger die Zeitdauer ist, während welcher keine Änderung in der Geschwindigkeit des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes stattfindet, desto länger ist die benötigte Zeitdauer bis zum Abschluss der Geschwindigkeitsänderungssteuerung auf der Basis des nach dem gewünschten Moduswechsel resultierenden Modus, wodurch die für den Moduswechsel benötigte Zeitdauer verlängert wird (der Start der Geschwindigkeitsänderungssteuerung auf der Basis des nach dem gewünschten Moduswechsel resultierenden Modus verzögert wird). Wenn die für den Moduswechsel benötigte Zeitdauer verlängert wird, kann die Möglichkeit entstehen, dass eine durch den Fahrer gewünschte Beschleunigung nicht ausreichend erzielt wird (die Beschleunigungsleistung reduziert wird), wenn das Fahrzeug schnell aus dem Stand gestartet werden soll (wesentlich beschleunigt werden soll), indem zum Beispiel ein Gaspedal gedrückt wird (die Drosselposition erhöht wird), oder wenn das Fahrzeug wesentlich durch ein Kickdown während der Fahrt beschleunigt werden soll. Derartige Verzögerungen sind nicht vorteilhaft.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung nimmt auf die oben beschriebenen Situationen Bezug, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, einen kostengünstigen Aufbau, mit dem ein Moduswechsel zwischen einem Niedriggeschwindigkeitsmodus und einem Hochgeschwindigkeitsmodus schnell und sanft durchgeführt werden kann, zu realisieren, ohne den Aufbau des kontinuierlich variablen Getriebes zu verkomplizieren.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein kontinuierlich variables Getriebe angegeben, das umfasst:

ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe,

ein Planetengetriebe, und

eine Kupplungseinrichtung, die umfasst:

eine Niedriggeschwindigkeitskupplung, die in einem Niedriggeschwindigkeitsmodus, in dem ein Reduktionsverhältnis erhöht ist, verbunden ist und in einem Hochgeschwindigkeitsmodus, in dem das Reduktionsverhältnis vermindert ist, gelöst ist,

eine Hochgeschwindigkeitskupplung, die in dem Hochgeschwindigkeitsmodus verbunden ist und in dem Niedriggeschwindigkeitsmodus gelöst ist, und

eine Steuereinheit, die den Verbindungs-/Lösungszustand der Niedriggeschwindigkeitskupplung und der Hochgeschwindigkeitskupplung schaltet, um den Niedriggeschwindigkeitsmodus und den Hochgeschwindigkeitsmodus zu realisieren,

wobei wenn der Modus der Kupplungseinrichtung zwischen dem Niedriggeschwindigkeitsmodus und dem Hochgeschwindigkeitsmodus geschaltet wird, die Steuereinheit nach dem Verbinden der bis dahin gelösten Niedriggeschwindigkeits- oder Hochgeschwindigkeitskupplung die jeweils andere bis dahin verbundene Kupplung löst, um eine Zeitdauer sicherzustellen, während welcher beide Kupplungen gleichzeitig verbunden sind, und

die Steuereinheit eine Verzögerungszeit schätzt, die voraussichtlich zwischen dem Beginn und dem Ende des Verbindens der einen Kupplung benötigt wird, und

wenn der Geschwindigkeitsmodus gewechselt wird, die Steuereinheit auf der Basis der derart erhaltenen Verzögerungszeit damit beginnt, die eine Kupplung zu verbinden, bevor ein Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes einen optimalen Wert für den Moduswechsel der Kupplungseinrichtung erreicht hat.

Mit anderen Worten beginnt die Steuereinheit das Verbinden der einen Kupplung, bevor das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes, das in Übereinstimmung mit dem Fahrzustand (oder dem entsprechenden Zielübersetzungsverhältnis) des Fahrzeugs geregelt wird, den optimalen Wert für den Moduswechsel erreicht hat.

Wenn außerdem mit dem Verbinden der einen Kupplung auf der Basis des Betriebs der Steuereinheit wie oben genannt begonnen wird, wird das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes weiter zu dem optimalen Wert für den Moduswechsel eingestellt, ohne an dem Wert zu Beginn des Verbindens gehalten zu werden. Wenn nämlich das Verbinden der einen Kupplung gestartet wird, wird das Übersetzungsverhältnis der kontinuierlich variablen Toroidgetriebes in Übereinstimmung mit dem Fahrzustand (oder dem entsprechenden Zielübersetzungsverhältnis) des Fahrzeugs eingestellt. Wenn also der Fahrzustand derart beschaffen ist, dass wie oben beschrieben ein Moduswechsel resultiert, verändert sich das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes zu dem optimalen Wert für den Moduswechsel.

Außerdem kann der optimale Wert für den Moduswechsel als Moduswechselpunkt vorgesehen werden, der beim Entwurf bestimmt wird (als Drehsynchronisationspunkt wie zum Beispiel ein maximaler Reduktionszustand (zum Beispiel 0,46 in dem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis)). Außerdem kann der optimale Wert bei Bedarf auch von dem Moduswechselpunkt abweichen (oder als Wert in der Nähe des Moduswechselpunkts vorgesehen werden (zum Beispiel bei ungefähr 0,46 in dem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis)). Zum Beispiel kann der optimale Wert auch ein Wert sein, der bestimmt wird, indem eine Variation in dem Übersetzungsverhältnis (eine Drehmomentverschiebung) berücksichtigt wird, die aufgrund einer Änderung im Drehmoment (eines Durchgangsdrehmoments) auftreten würde, das durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe hindurchgeht und von dem Verbinden der einen Kupplung bis zu dem Lösen der anderen Kupplung auftritt (ein Wert, der um eine der Drehmomentverschiebung entsprechende Größe kleiner oder größer als der Moduswechselpunkt ist). Ob der optimale Wert kleiner oder größer vorgesehen wird, hängt von der Richtung des Durchgangsdrehmoments, der Richtung des Moduswechsels (Niedriggeschwindigkeitsmodus zu Hochgeschwindigkeitsmodus oder Hochgeschwindigkeitsmodus zu Niedriggeschwindigkeitsmodus) und ähnlichem ab. Außerdem kann der Wert, um den der optimale Wert von dem Moduswechselpunkt abweicht (zum Beispiel im Fall eines optimalen Wert von 0,46 +/– a in dem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis, die Größe des Korrekturwerts a), in Übereinstimmung mit dem Fahrzustand des Fahrzeugs und ähnlichem variiert (geregelt) werden. Es kann also ein Wert, der den Gangwechselruck vor oder nach dem Moduswechsel unabhängig von dem Drehmoment auf ein Minimum reduzieren kann, mit anderen Worten ein Wert, der den Gangwechselruck auf ein Minimum reduzieren kann, wenn eine Übersetzungsverhältnissteuerung in Übereinstimmung mit dem nach dem Moduswechsel resultierenden Modus gestartet wird, als optimaler Wert für den Moduswechsel verwendet werden.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird das Verbinden der einen Kupplung vorzugsweise unter der Bedingung begonnen, dass eine geschätzte Zeitdauer, die voraussichtlich benötigt wird, bis das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes den optimalen Wert für den Moduswechsel von dem aktuellen Wert aus erreicht, der aus dem aktuellen Übersetzungsverhältnis und der Geschwindigkeitsänderung des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes erhalten wird, gleich oder kleiner als eine Zeitverzögerung der einen Kupplung bestimmt wird (Erreichungszeit ≤ Zeitverzögerung).

Insbesondere wird in dem Niedriggeschwindigkeitsmodus, in dem die Niedriggeschwindigkeitskupplung verbunden und die Hochgeschwindigkeitskupplung gelöst ist, das Verbinden der Hochgeschwindigkeitskupplung unter der Bedingung begonnen, dass die geschätzte Erreichungszeit gleich oder kleiner als die Verzögerungszeit der Hochgeschwindigkeitskupplung bestimmt wird.

Dagegen wird in dem Hochgeschwindigkeitsmodus, in dem die Hochgeschwindigkeitskupplung verbunden und die Niedriggeschwindigkeitskupplung gelöst ist, das Verbinden der Niedriggeschwindigkeitskupplung unter der Bedingung begonnen, dass die geschätzte Erreichungszeit gleich oder kleiner als die Verzögerungszeit der Niedriggeschwindigkeitskupplung bestimmt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Verzögerungszeit als geschätzte Zeitdauer vorgesehen, die voraussichtlich zwischen dem Erzeugen (Ausgeben) eines Signals aus der Steuereinheit, das das Verbinden der einen Kupplung anweist, und dem Ansteigen des in die eine Kupplung (die Niedriggeschwindigkeitskupplung oder die Hochgeschwindigkeitskupplung) eingeführten Öldrucks zu einem ausreichenden Wert zum Durchführen einer Leistungsübertragung benötigt wird. Mit anderen Worten wird die Verzögerungszeit als geschätzte Zeitdauer vorgesehen, die voraussichtlich zwischen der Betätigung eines Solenoidschaltventils (Solenoidventils) zum Schalten der Zu- und Abfuhr von Drucköl zu und von der einen Kupplung auf der Basis des Signals bis zu dem Zeitpunkt benötigt wird, zu dem der Öldruck ausreicht, um die in das Innere einer Hydraulikkammer der einen Kupplung einzuführende Leistung zu übertragen. Es ist zu beachten, dass die Verzögerungszeit zuvor durch Experimente, Simulationen und ähnliches erhalten werden kann, um in einem Speicher der Steuereinheit gespeichert zu werden. Außerdem kann die Verzögerungszeit auch zu einem entsprechenden Wert in Übereinstimmung mit einer Öltemperatur (einer Zustandsgröße) auf der Basis einer die Verzögerungszeit beeinflussenden Zustandsgröße wie etwa einer Öltemperatur eines in die Hydraulikkammer der Hochgeschwindigkeits- und Niedriggeschwindigkeitskupplungen eingeführten Drucköls geregelt werden.

Wenn zum Beispiel die Temperatur des Öls hoch ist und die Viskosität des Öls gering ist, ist der Widerstand gegenüber dem Fluss des Drucköls durch einen Öldurchgang klein, sodass die Zeitdauer zwischen dem Beginn und dem Ende des Verbindens der einen Kupplung kurz wird. Je höher also die Öltemperatur steigt, desto kürzer ist die Verzögerungszeit. Wenn dagegen die Temperatur des Öls niedrig ist und die Viskosität hoch ist, ist der Widerstand gegenüber dem Fluss des Drucköls durch den Öldurchgang groß, sodass die Zeitdauer zwischen dem Beginn und dem Ende des Verbindens der einen Kupplung lang wird. Je niedriger also die Öltemperatur sinkt, desto länger wird die Verzögerungszeit. In jedem Fall wird zuvor eine Beziehung zwischen den Öltemperaturen und den Zeitverzögerungen in Entsprechung zu den Öltemperaturen durch Experimente, Simulationen und ähnliches erhalten und in dem Speicher der Steuereinheit in der Form einer Map oder von Berechnungsformeln gespeichert. Unter Verwendung der Map oder der Berechnungsformeln kann dann eine der Zustandgröße (Öltemperatur) entsprechende Zeitverzögerung erhalten werden, um den Zeitpunkt des Verbindens der einen Kupplung in Übereinstimmung mit der derart erhaltenen Verzögerungszeit zu regeln. Es ist zum Beispiel zu beachten, dass die Verzögerungszeit und die Zustandsgröße (Öltemperatur) ständig während des Fahrzeugbetriebs gemessen werden können, sodass die Steuereinheit einen optimalen Wert lernen kann (die Map oder ähnliches in Übereinstimmung mit den gemessenen Werten modifizieren kann).

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der Zeitpunkt zum Beginnen der Verbindung der einen Kupplung in Obereinstimmung mit einer Drosselposition zu diesem Zeitpunkt korrigiert. Der Zeitpunkt zum Beginnen des Verbindens der einen Kupplung, der aus einer Beziehung zwischen der Erreichungszeit und der Verzögerungszeit durch das Korrigieren der Verzögerungszeit oder der Erreichungszeit in Übereinstimmung mit der Drosselposition erhalten wird, wird dann zu einem optimalen Wert in Entsprechung zu der Drosselposition geregelt (korrigiert).

Insbesondere wenn die Drosselposition in dem Niedriggeschwindigkeitsmodus groß ist, wird die Erreichungszeit kurz. Deshalb wird bei einer größeren Drosselposition eine Korrektur vorgenommen, sodass die Erreichungszeit kurz wird (oder die Verzögerungszeit lang wird), damit der Zeitpunkt des Verbindens der Hochgeschwindigkeitskupplung früher auftritt. Wenn dagegen die Drosselposition klein ist, wird die Erreichungszeit lang. Deshalb wird bei einer kleineren Drosselposition eine Korrektur vorgenommen, sodass die Erreichungszeit lang wird (oder die Verzögerungszeit kurz wird), damit der Zeitpunkt des Verbindens der Hochgeschwindigkeitskupplung später auftritt. Außerdem kann auch eine Beziehung wie die zwischen der Drosselposition und der Erreichungszeit oder Verzögerungszeit in Entsprechung zu der Drosselposition und damit der entsprechende Zeitpunkt (eine Korrekturgröße desselben) für den Beginn des Verbindens der Hochgeschwindigkeitskupplung gespeichert werden, sodass nicht nur der Zeitpunkt für den Beginn des Verbindens der einen Kupplung zu der korrekten Erreichungszeit in Bezug auf die Drosselposition geregelt (korrigiert) wird, sondern die Steuereinheit auch die erforderliche Regelung oder Korrektur lernen kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung bestimmt die Steuereinheit auf der Basis einer Änderung in dem durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe hindurchgehenden Drehmoment, dass beide Kupplungen (die Niedriggeschwindigkeits- und die Hochgeschwindigkeitskupplung) gleichzeitig verbunden sind. Dann wird die bis dahin verbundene andere Kupplung unter der Bedingung gelöst, dass durch die oben genannte Bestimmung bestimmt wird, dass beide Kupplungen gleichzeitig verbunden sind.

Ob beide Kupplungen gleichzeitig verbunden sind, wird vorzugsweise auf der Basis davon bestimmt, ob das durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe hindurchgehende Drehmoment (das Durchgangsdrehmoment) gleich 0 geworden ist (neunter Aspekt der Erfindung), ob das durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe hindurchgehende Drehmoment um eine vorbestimmte Größe in Richtung auf 0 geändert hat (zehnter Aspekt der Erfindung) und/oder ob sich das Drehmoment mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (oder schneller) in Richtung auf 0 geändert hat (elfter Aspekt der Erfindung).

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Modus vorgesehen, in dem ein Getriebeneutralzustand realisiert werden kann, in dem eine Ausgangswelle gestoppt ist, während sich eine Eingangswelle weiterhin in einer Richtung drehen kann.

Wenn wie oben beschrieben bei dem kontinuierlich variablen Getriebe der Erfindung der Moduswechsel auftritt, wird das Verbinden der bis dahin gelösten Kupplung in Übereinstimung mit der Verzögerungszeit (der geschätzten Zeitdauer, die voraussichtlich zwischen dem Beginn und dem Ende des Verbindens benötigt wird) der einen Kupplung begonnen, bevor das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes den optimalen Wert (zum Beispiel den Moduswechselpunkt (den Drehsynchronisationspunkt) oder den entsprechenden Wert nahe dem Moduswechselpunkt) für das Durchführen des Moduswechsels erreicht hat. Deshalb kann das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes unmittelbar vor dem vollständigen Verbinden der einen Kupplung zu dem optimalen Wert für den Moduswechsel geregelt werden. Daraus resultiert, dass die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes den optimalen Punkt für das Durchführen des Moduswechsels wie oben beschrieben erreicht hat, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Übersetzungsverhältnissteuerung in Übereinstimmung mit dem nach dem Moduswechsel resultierenden Modus gestartet werden kann, verkürzt werden kann, wodurch die Zeitdauer, während der keine Geschwindigkeitsänderung in dem kontinuierlich variablen Toroidgetriebe stattfindet, verkürzt wird. Mit anderen Worten kann die Zeitdauer für den Moduswechsel, die der Zeitdauer entspricht, während welcher keine Geschwindigkeitsänderung in dem kontinuierlich variablen Toroidgetriebe stattfindet, unabhängig von (der Länge) der Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt des Beginns des Verbindens der einen Kupplung und dem Zeitpunkt des Lösens der anderen Kupplung verkürzt werden. Also auch wenn das Gaspedal stark niedergedrückt wird (die Drosselposition erhöht wird), um das Fahrzeug schnell aus dem Stand zu starten (zu beschleunigen) oder um das Fahrzeug durch ein Kickdown während der Fahrt des Fahrzeugs wesentlich zu beschleunigen, kann vermieden werden, dass eine durch den Fahrer gewünschte Beschleunigung nicht erhalten wird (die Beschleunigungsleistung verschlechtert wird).

Indem außerdem wie in dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben damit fortgefahren wird, das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes auch nach dem Beginn des Verbindens der einen Kupplung zu regeln, kann das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Getriebes zu dem optimalen Wert für den Moduswechsel in einem Zustand geregelt werden, in dem die eine Kupplung vollständig verbunden wurde (sodass beide Kupplungen gleichzeitig verbunden sind). Wenn wie insbesondere in dem dritten bis fünften Aspekt der Erfindung beschrieben das Verbinden der einen Kupplung unter der Bedingung begonnen wird, dass die geschätzte Erreichungszeit, die voraussichtlich benötigt wird, bis das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes den optimalen Wert für den Moduswechsel erricht, gleich oder kleiner als die geschätzte Zeitverzögerung ist, die zwischen dem Beginn und dem Ende des Verbindens der einen Kupplung erforderlich ist, kann das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes unmittelbar vor dem vollständigen Verbinden der einen Kupplung zu dem optimalen Wert für den Moduswechsel geregelt werden. Dadurch kann ein Gangwechselruck während des Moduswechsels verhindert werden, sodass ein sanfter Moduswechsel durchgeführt werden kann.

Wenn außerdem wie in dem sechsten Aspekt der Erfindung beschrieben die Zeitverzögerung in Übereinstimmung mit der Öltemperatur (Zustandsgröße) geregelt wird, kann die für den Moduswechsel benötigte Zeitdauer korrekt in Entsprechung zu der Öltemperatur und damit zu dem Zustand des Fahrzeug vorgesehen werden. Unabhängig von der Öltemperatur (zum Beispiel davon, ob die Öltemperatur hoch oder niedrig ist), kann der Zeitpunkt, zu dem das Verbinden der einen Kupplung begonnen wird, korrekt vorgesehen werden, sodass verhindert werden kann, dass die eine Kupplung bereits vollständig verbunden wurde, bevor das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes den optimalen Wert für den Moduswechsel erreicht, oder die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebs den optimalen Punkt für das Durchführen des Moduswechsels erreicht, und dem Zeitpunkt, zu dem die eine Kupplung vollständig verbunden wurde, länger als notwendig ist. Und auch wenn wie in dem siebten Aspekt der Erfindung beschrieben der Zeitpunkt zum Beginnen des Verbindens der einen Kupplung in Übereinstimmung mit der Drosselposition korrigiert wird, kann die für den Moduswechsel benötigte Zeitdauer korrekt in Entsprechung zu der Drosselposition und damit zu dem Fahrzustand des Fahrzeugs vorgesehen werden. Unabhängig von der Drosselposition (davon, ob die Drosselposition groß oder klein ist), kann der Zeitpunkt, zu dem mit dem Verbinden der einen Kupplung begonnen wird, korrekt vorgesehen werden, wodurch verhindert werden kann, dass die eine Kupplung bereits vollständig verbunden wurde, bevor das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes den optimalen Wert für den Moduswechsel erreicht hat, oder die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebs den optimalen Punkt für das Durchführen des Moduswechsels erreicht, und dem Zeitpunkt, zu dem die eine Kupplung vollständig verbunden wurde, länger als notwendig ist.

Wenn außerdem wie in den achten bis elften Aspekten der Erfindung beschrieben die gleichzeitige Verbindung beider Kupplungen auf der Basis der Änderung in dem durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe hindurchgehenden Drehmoment bestimmt wird, kann verhindert werden, dass die bis dahin verbundene andere Kupplung gelöst wird, während die beiden Kupplungen nicht gleichzeitig verbunden sind (die eine Kupplung vollständig verbunden wurde). Mit anderen Worten wird das Auftreten eines Zustands, in dem keine der beiden Kupplungen vollständig verbunden ist (d.h. die Leistungsübertragung deaktiviert ist) verhindert, sodass zum Beispiel eine wesentliche Erhöhung der Motorgeschwindigkeit in einem derartigen Zustand verhindert werden kann. Außerdem kann im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Zustand die Fortsetzung einer gleichzeitigen Verbindung beider Kupplungen über eine längere Zeitdauer als erforderlich ohne Lösung der anderen Kupplung verhindert werden, nachdem beide Kupplungen verbunden wurden.

Es ist zu beachten, dass die Änderung in dem durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe hindurchgehenden Drehmoment (dem Durchgangsdrehmoment) durch Öldrucksensoren erhalten wird, die herkömmlich zum Erfassen des Durchgangsdrehmoments platziert sind. Das Durchgangsdrehmoment kann als eine Änderung in dem Differenzdruck zwischen einem Paar von Hydraulikkammern eines Hydraulikstellglieds, das Leistungsrollen haltende Halteglieder (Zapfen) in den Axialrichtungen der Zapfenwellen verschiebt, durch Öldrucksensoren erhalten werden, die in dem Paar von Hydraulikkammern vorgesehen sind. Deshalb müssen zum Beispiel keine zusätzlichen Öldrucksensoren zum Erfassen der Drücke in den Hydraulikkammern der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitskupplungen separat zu den oben genannten Öldrucksensoren vorgesehen werden, um zu bestimmen, ob die Niedriggeschwindigkeits- und die Hochgeschwindigkeitskupplung beide gleichzeitig verbunden sind, wodurch verhindert wird, dass der Aufbau des kontinuierlich variablen Getriebes kompliziert wird und die Kosten desselben erhöht werden.

Wenn wie in dem zwölften Aspekt der Erfindung beschrieben ein Aufbau verwendet wird, der einen Modus zum Realisieren eines Getriebeneutralzustands umfasst, in dem die Ausgangswelle gestoppt ist, während sich die Eingangswelle weiter in einer Richtung drehen kann, wird der Moduswechsel zwischen dem Niedriggeschwindigkeitsmodus und dem Hochgeschwindigkeitsmodus bei einer niedrigen Geschwindigkeit durchgeführt. Folglich kann das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes einfach jedes Mal den Moduswechselpunkt erreichen, wenn das Fahrzeug startet und stoppt, wobei es noch wichtiger ist, den Moduswechsel schnell und sanft durchzuführen, und deshalb die Vorteile der Erfindung deutlicher zu tragen kommen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Blockdiagramm eines kontinuierlich variablen Getriebes, das ein Beispiel einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.

2 zeigt schematisch einen Hydraulikkreis in dem kontinuierlich variablen Getriebe.

3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Übersetzungsverhältnis eines kontinuierlich variablen Toroidgetriebes, einem Schaltzustand der Niedriggeschwindigkeitskupplungs- und Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventile, dem Verbinden und dem Lösen der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitskupplungen und einem Differenzdruck zwischen einem Paar von Hydraulikkammern eines Stellglieds zeigt.

4 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Beispiels der Erfindung zeigt.

5 ist ein Flussdiagramm einer Moduswechseloperation.

6 ist ein Flussdiagramm einer Moduswechsel-Stoppoperation.

7 ist ein 3 ähnliches Diagramm, das einen Fall zeigt, in dem eine Moduswechsel-Zeitdauer verlängert ist.

8 ist ein Diagramm, das zeigt, wie sich jeder Teil ändert, wenn die in 7 gezeigte Steuerung in einem tatsächlichen Fahrzeug durchgeführt wird.

9 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen kontinuierlich variablen Getriebes.

10 zeigt schematisch einen Hydraulikkreis in dem kontinuierlich variablen Getriebe.

11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Korrelation zwischen dem Geschwindigkeitsverhältnis des kontinuierlich variablen Getriebes insgesamt und dem Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes zeigt.

12 ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel für die Korrelation zeigt.

Ausführliche Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung

1 bis 6 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung. Zu den Merkmalen der Erfindung gehört, dass eine Verlängerung der zum Durchführen eines Moduswechsels zwischen einem Niedriggeschwindigkeitsmodus und einem Hochgeschwindigkeitsmodus benötigte Zeitdauer (der Zeitdauer, während der keine Geschwindigkeitsänderung in einem kontinuierlich variablen Toroidgetriebe 4 stattfindet) verhindert wird, indem ein Zeitpunkt zum Beginnen des Verbindens einer bis dahin gelösten Kupplung (einer Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 oder einer Hochgeschwindigkeitskupplung 8) derart vorgesehen wird, dass der Moduswechsel schnell und sanft durchgeführt werden kann. Weil der Aufbau und die Funktion der anderen Teile der Ausführungsform ähnlich wie in dem herkömmlichen Aufbau von 9 und 10 beschaffen sind, wird hier weitgehend auf eine wiederholte Beschreibung derselben verzichtet und werden im Folgenden hauptsächlich die charakteristischen Teile dieser Ausführungsform beschrieben. Es ist zu beachten, das in dieser Ausführungsform die Beziehung zwischen dem Geschwindigkeitsverhältnis (dem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis) eines kontinuierlich variablen Getriebes insgesamt und dem Übersetzungsverhältnis (dem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis) eines kontinuierlich variablen Toroidgetriebes wie in 12 gezeigt beschaffen ist. Dies wird implementiert, indem das Reduktionsverhältnis von zum Beispiel einer Planetengetriebeeinheit 5 oder das Zahnverhältnis von Leistungsübertragungszahnrädern entsprechend vorgesehen wird.

Indem in der vorliegenden Ausführungsform die entsprechenden Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 auf der Basis von Steuersignalen aus einer Steuereinheit 16 geschaltet werden, werden ein Niedriggeschwindigkeitsmodus, in dem das Reduktionsverhältnis erhöht ist (einschließlich des Getriebeneutralzustands), und ein Hochgeschwindigkeitsmodus, in dem das Reduktionsverhältnis vermindert ist, realisiert. Das Verbinden und Lösen der entsprechenden Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 wird also frei durch die Niedriggeschwindigkeitskupplungs- und Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventile 33, 34 geschaltet, deren Stromversorgung auf der Basis von Steuersignalen aus der Steuereinheit 16 gesteuert wird. Die Niedriggeschwindigkeitskupplungs- und Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventiile 33, 34 sind derart beschaffen, dass ihre Spulen bei einer Stromversorgung der Solenoide verschoben werden, wobei das Lösen und Verbinden der entsprechenden Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 geschaltet wird, indem die Einfuhrzustände von Druckölen in das Innere von Hydraulikkammern der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 auf der Basis einer Verschiebung der Spulen geschaltet werden.

Wenn zum Beispiel die Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 verbunden werden soll, während die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 gelöst ist (wenn der Niedriggeschwindigkeitsmodus realisiert wird), werden die Niedriggeschwindigkeitskupplung und die Hochgeschwindigkeitskupplung 33, 34 nicht mit Strom versorgt, sodass die entsprechenden Spulen der Solenoidschaltventile 33, 34 durch die elastischen Kräfte von Federn in 2 nach rechts verschoben werden (zu der linken Hälfte des Symbols für jede Spule). Daraus resultiert, dass Öl in die Hydraulikkammer der Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 eingeführt wird, sodass die Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 verbunden wird, während die Hydraulikkammer der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 mit einem Ölreservoir 28 kommunizieren kann, sodass die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 gelöst ist.

Wenn dagegen die Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 gelöst werden soll, während die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 verbunden ist (wenn der Hochgeschwindigkeitsmodus realisiert wird), werden die Niedriggeschwindigkeitskupplungs- und Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventile 33, 34 mit Strom versorgt, sodass die entsprechenden Spulen der Solenoidschaltventile 33, 34 gegen die elastischen Kräfte der Federn in 2 nach links (zu der rechten Hälfte des Symbols für jede Spule) verschoben werden. Daraus resultiert, dass die Hydraulikkammer der Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 mit einem Ölreservoir 28 kommunizieren kann, sodass die Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 gelöst wird, während Öl in die Hydraulikkammer der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 eingeführt wird, sodass die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 verbunden wird.

Außerdem wird in dieser Ausführungsform ein Moduswechsel zwischen dem Niedriggeschwindigkeitsmodus und dem Hochgeschwindigkeitsmodus wie zum Beispiel in 3 gezeigt durchgeführt. Es ist zu beachten, dass 3 beispielhaft einen Betriebszustand der einzelnen Teile während eines Moduswechsels von dem Niedriggeschwindigkeitsmodus zu dem Hochgeschwindigkeitsmodus bei einer Beschleunigung (bei einem Niederdrücken des Gaspedals) zeigt. In dieser Ausführungsform werden die folgenden Funktionen in der Steuereinheit 16 vorgesehen, um den Moduswechsel von 3 durchzuführen. Es ist zu beachten, dass 3 den Moduswechsel von dem Niedriggeschwindigkeitsmodus zu dem Hochgeschwindigkeitsmodus zeigt, wobei ein Moduswechsel von dem Hochgeschwindigkeitsmodus zu dem Niedriggeschwindigkeitsmodus im wesentlichen gleich ist, außer dass die Vorgänge in Verbindung mit der Niedriggeschwindigkeitskupplung und der Hochgeschwindigkeitskupplung umgekehrt sind. Die folgende Beschreibung beschränkt sich der Einfachheit halber hauptsächlich auf den Moduswechsel von dem Niedriggeschwindigkeitsmodus zu dem Hochgeschwindigkeitsmodus.

Zuerst sieht die Steuereinheit 16 eine erste Funktion vor, in der ein Moduswechsel zwischen dem Niedriggeschwindigkeitsmodus und dem Hochgeschwindigkeitsmodus durchgeführt wird, wobei nach dem Verbinden der bis dahin gelösten Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 oder Hochgeschwindigkeitskupplung 8 die bis dahin verbundene andere Kupplung gelöst wird. Wenn nämlich der Moduswechsel von dem Niedriggeschwindigkeitsmodus zu dem Hochgeschwindigkeitsmodus wie in 3 gezeigt durchgeführt wird, sieht die Steuereinheit 16 vor, dass die Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 gelöst wird, nachdem die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 verbunden wurde. Wenn dagegen ein Moduswechsel von dem Hochgeschwindigkeitsmodus zu dem Niedriggeschwindigkeitsmodus durchgeführt wird (nicht gezeigt), sieht die Steuereinheit 16 vor, dass die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 gelöst wird, nachdem die Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 verbunden wurde.

Weiterhin sieht die Steuereinheit 16 in dieser Ausführungsform eine zweite Funktion vor, in der mit dem Verbinden einer bis dahin gelösten Kupplung (der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 in 3) begonnen wird (die Stromversorgung des Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventils 34 aktiviert wird), bevor ein Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4, das in Übereinstimmung mit einem Fahrzustand des Fahrzeugs (oder einem entsprechenden Zielübersetzungsverhältnis) geregelt wird, einen optimalen Wert für das Durchführen des Moduswechsels (einen Punkt A in 3, zum Beispiel 0,46 in einem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis) erreicht, oder an einem Punkt B in 3 (zum Beispiel 0,60 in dem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis). Dann wird eine Reduktion der für den Moduswechsel benötigten Zeitdauer (der Zeitdauer, während der keine Geschwindigkeitsänderung in dem kontinuierlich variablen Toroidgetriebe 4 stattfindet), durch die Funktion vorgesehen. Wie oben mit Bezug auf den Stand der Technik beschrieben, soll im Folgenden ein Fall beschrieben werden, in dem die für den Moduswechsel benötigte Zeitdauer lang ist (was nachteilig ist), bevor die Merkmale der vorliegenden Erfindung erläutert werden. Wie 3 zeigt auch 7 beispielhaft einen Betriebszustand der einzelnen Teile während eines Moduswechsels von dem Niedriggeschwindigkeitsmodus zu dem Hochgeschwindigkeitsmodus bei einer Beschleunigung (bei einem Niederdrücken des Gaspedals).

Bei dem Moduswechsel von 7 wird mit dem Verbinden der bis dahin gelösten Hochgeschwindigkeitskupplung 7 beginnen (die Stromversorgung des Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenodidschaltventils 34 aktiviert), wenn das Übersetzungsverhältnis eines kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 einen Modusschaltpunkt (einen Punkt A in 7, zum Beispiel 0,46 in einem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis) erreicht hat. Außerdem wird die bis dahin verbundene Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer seit dem Beginn des Verbindens der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 (zum Beispiel nach Ablauf einer entsprechenden Zeitdauer in Übereinstimmung mit einer Öltemperatur) gelöst, wodurch eine Zeitdauer sichergestellt wird, während welcher die Niedriggeschwindigkeits- und die Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 gleichzeitig verbunden sind. Wie in dem Abschnitt mit Bezug auf den Stand der Technik beschrieben, ist für das Verbinden der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 eine bestimmte Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, zu dem mit dem Verbinden der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 begonnen wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die Hochgeschwindigkeitskupplung 8vollständig verbunden ist, in Übereinstimmung mit einem durch das Durchführen des Moduswechsels herbeigeführten Zustand oder in Übereinstimmung mit einer Öltemperatur und den Temperatureigenschaften eines Reibungsmaterials der Kupplung 8 erforderlich (wird eine Verzögerung der Öldruckreaktion verursacht), wobei diese Zeitdauer weiterhin durch die unvermeidliche Verzögerung der mechanischen Reaktion verlängert wird. Wenn also ein Moduswechsel wie der von 7 durchgeführt wird, muss das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 zwischen dem Zeitpunkt, zu dem mit dem Verbinden der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 begonnen wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 vollständig verbunden ist, d.h. zwischen dem Punkt A und dem Punkt C in 7 an dem Moduswechselpunkt gehalten werden. Deshalb wird die Zeitdauer, während der keine Geschwindigkeitsänderung in dem kontinuierlich variablen Toroidgetriebe 4 stattfindet, lang, sodass auch die Zeitdauer für das Durchführen des Moduswechsels lang wird. Es ist zu beachten, dass 8 eine Änderung in dem Zustand jedes Teils während des wie oben beschrieben durchgeführten Moduswechsel von 7 zeigt.

In der vorliegenden Ausführungsform dagegen wird wie in 3 gezeigt mit dem Verbinden der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 begonnen, bevor das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 den optimalen Punkt für das Durchführen des Moduswechsels (den Punkt A in 3) erreicht hat. Insbesondere wird mit dem Verbinden der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 an dem Punkt B von 3 auf der Basis einer zuvor erhaltenen Zeitverzögerung der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 oder auf der Basis einer Zeitverzögerung, die voraussichtlich zwischen dem Zeitpunkt, zu dem mit dem Verbinden der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 begonnen wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 vollständig verbunden ist, benötigt wird, begonnen (wird das Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventil 34 aktiviert). Obwohl dann mit dem Verbinden der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 begonnen wird, wird das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 weiterhin zu dem optimalen Wert für den Moduswechsel (in Übereinstimmung mit dem Zielübersetzungsverhältnis in Entsprechung zu dem Fahrzustand des Fahrzeugs) geregelt und nicht an dem Wert zu Beginn des Moduswechsels gehalten. Aus dem Vergleich von 7 wird deutlich, dass dadurch die Zeitdauer, während der keine Geschwindigkeitsänderung in dem kontinuierlich variablen Toroidgetriebe 4 stattfindet (die Zeitdauer zwischen dem Punkt A und dem Punkt C von 3 und 7) verkürzt werden kann, sodass die für das Durchführen des Moduswechsels benötigte Zeitdauer verkürzt werden kann.

In der Ausführungsform mit der oben beschriebenen Konfiguration wird der Zeitpunkt zum Beginnen des Verbindens der bis dahin gelösten Hochgeschwindigkeitskupplung 8 wie folgt erhalten. Während das Fahrzeug fährt (wenigstens während das Fahrzeug mit dem Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 in Nachbarschaft zu dem optimalen Wert für den Moduswechsel (zum Beispiel dem Moduswechselpunkt) gefahren wird), wird eine geschätzte Erreichungszeit, die voraussichtlich benötigt wird, bis das Übersetzungsverhältnis der kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 den optimalen Wert für den Moduswechsel von einem Wert zu einem aktuellen Zeitpunkt aus erreicht, jederzeit aus dem aktuellen Übersetzungsverhältnis und der Geschwindigkeitsänderung des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 erhalten. Es ist zu beachten, dass das Übersetzungsverhältnis aus einem Verhältnis der durch Eingangsscheiben- und Ausgangsscheiben-Drehsensoren 37, 38 erfassten Drehgeschwindigkeiten der Eingangs- und Ausgangsscheiben 10, 11 oder aus einer Korrelation zwischen einer zuvor erhaltenen Schrittposition eines Schrittmotors 17 und einem Übersetzungsverhältnis erhalten werden kann. Außerdem wird die Geschwindigkeitsänderung als eine Variation des Übersetzungsverhältnisses pro Zeiteinheit durch die Überwachung einer Änderung im Übersetzungsverhältnis erhalten. Dann wird das Verbinden der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 unter der Bedingung begonnen (wird das Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventil 34 aktiviert), dass die Erreichungszeit, die aus dem aktuellen Übersetzungsverhältnis und der Geschwindigkeitsänderung wie oben beschrieben erhalten wird, gleich oder kleiner als die Verzögerungszeit der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 bestimmt wird (Erreichungszeit ≤ Verzögerungszeit), wobei diese Bestimmung vorgenommen wird, indem die Erreichungszeit mit der Verzögerungszeit verglichen wird.

In dieser Ausführungsform wird die Verzögerungszeit als geschätzte Zeitdauer vorgesehen, die voraussichtlich erforderlich ist, bis ein in die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 eingeführter Öldruck zu einem ausreichenden Wert steigt, um eine Leistungsübertragung durchzuführen, nachdem ein Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventil 34 zum Verbinden der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 betätigt wurde (die Stromversortung desselben aktiviert wurde). Außerdem wird die Zeitverzögerung zu einem Wert geregelt, der einer die Zeitverzögerung beeinflussenden Zustandsgröße wie etwa der Öltemperatur entspricht. Die Öltemperatur ist die Temperatur des Drucköls, das in die Hydraulikkammern der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 eingeführt wird. Je höher nämlich die Öltemperatur ist, desto kürzer ist die Zeitverzögerung zwischen dem Beginn und dem Ende des Verbindens der Niedriggeschwindigkeits- und der Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8. Und je niedriger die Öltemperatur ist, desto länger ist die Verzögerungszeit. In dieser Ausführungsform wird eine Beziehung zwischen Öltemperaturen und entsprechenden Zeitverzögerungen in Reaktion auf die Öltemperaturen zuvor durch Experimente, Simulationen und ähnliches erhalten und in einem Speicher der Steuereinheit 16 in der Form von Maps wie in den Tabellen 1, 2 gezeigt gespeichert. Außerdem werden die Öltemperatur und die Verzögerungszeit ständig während der Fahrt des Fahrzeugs gemessen, sodass die Steuereinheit 16 die Beziehung zwischen der Öltemperatur und der Verzögerungszeit lernen kann.

[Tabelle 1]

Im Niedriggeschwindigkeitsmodus sind die Zeitverzögerungen zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventil betätigt wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die Hochgeschwindigkeitskupplung vollständig verbunden ist, wie folgt: Öltemperatur [°C] –40 –20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Verzögerungszeit (T_OKURE) (s) 1,7 1,65 1,57 1,43 1,25 1,18 1,05 0,97 0,91 0,09 0,89

[Tabelle 2]

Im Hochgeschwindigkeitsmodus sind die Zeitverzögerungen zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Niedriggeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventil betätigt wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die Niedriggeschwindigkeitskupplung vollständig verbunden ist, wie folgt: Öltemperatur [°C] –40 –20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Verzögerungszeit (T_OKURE) (s) 1,2 1,15 1,07 0,93 0,75 0,56 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40

Dabei zeigt die Tabelle 1 eine Beziehung (Map) zwischen Öltemperaturen und Zeitverzögerungen, die verwendet wird, wenn der Moduswechsel von dem Niedriggeschwindigkeitsmodus zu dem Hochgeschwindigkeitsmodus durchgeführt wird (wenn die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 verbunden wird), während die Tabelle 2 eine Beziehung (Map) zwischen Öltemperaturen und Zeitverzögerungen zeigt, wenn der Moduswechsel von dem Hochgeschwindigkeitsmodus zu dem Niedriggeschwindigkeitsmodus durchgeführt wird (die Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 verbunden wird).

In dieser Ausführungsform wird eine entsprechende Zeitverzögerung in Entsprechung zu einer Öltemperatur auf der Basis der oben beschriebenen Map und einer durch einen Öltemperatursensor 39 erfassten Öltemperatur erhalten, um den Zeitpunkt zum Beginnen des Verbindens der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 in Übereinstimmung mit der derart erhaltenen Zeitverzögerung zu regeln. Das Verbinden der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 wird unter der Bedingung begonnen (die Stromversorgung des Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventils 34 wird aktiviert), dass die aus dem aktuellen Übersetzungsverhältnis und der Geschwindigkeitsänderung erhaltene Erreichungszeit gleich oder kleiner als die Zeitverzögerung in Entsprechung zu der Öltemperatur wird (Erreichungszeit ≤ Verzögerungszeit), wobei diese Bestimmung vorgenommen wird, indem die Verzögerungszeit mit der Erreichungszeit verglichen wird. Indem außerdem die Verzögerungszeit in Reaktion auf die Erreichungszeit in Obereinstimmung mit einer Drosselposition korrigiert wird, kann weiterhin der Zeitpunkt zum Beginnen des Verbindens der Hochgeschwindigkeitskupplung 8, der aus der Beziehung zwischen der Erreichungszeit und der Verzögerungszeit erhalten wird, zu einem optimalen Wert in Entsprechung zu der Drosselposition geregelt (korrigiert) werden.

Weiterhin sieht die Steuereinheit in dieser Ausführungsform eine dritte Funktion vor, in der die gleichzeitige Verbindung der Hochgeschwindigkeitskupplung 8und der Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 nach dem oben beschriebenen Verbinden der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 auf der Basis einer Änderung in dem durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe 4 hindurchgehenden Drehmoment (Durchgangsdrehmoment) bestimmt wird. Wenn nämlich ein Zustand resultiert, in dem die Niedriggeschwindigkeits- und die Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 gleichzeitig verbunden sind, ändert sich der Wert des Durchgangsdrehmoments von einem Wert in einem Zustand, in dem nur die andere Kupplung verbunden ist, zu einem Wert O. Deshalb kann durch das Erfassen einer Änderung in dem Durchgangsdrehmoment wie oben beschrieben bestimmt werden, ob die Niedriggeschwindigkeits- oder Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 gleichzeitig verbunden sind oder nicht. Dann wird in dieser Ausführungsform das Durchgangsdrehmoment aus einem Differenzdruck zwischen einem Paar von Hydraulikkammern 35a, 35b in einem Hydraulikstellglied 13 zum Verschieben von Leistungsrollen 12 haltenden Haltegliedern (Zapfen) in den Axialrichtungen der Zapfenwellen erhalten, wobei der Differenzdruck ein Wert in Entsprechung zu dem Durchgangsdrehmoment ist. Deshalb sind Öldrucksensoren 36 (36a, 36b in 2) jeweils in den Hydraulikkammern 35a, 35b vorgesehen, wobei die Erfassungssignale der Öldrucksensoren 36a, 36b in die Steuereinheit 16 eingegeben werden.

Eine gleichzeitige Verbindung der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 wird in Übereinstimmung mit dem Differenzdruck zwischen dem Paar von Hydraulikkammern 35a, 35b bestimmt, wobei die bis dahin verbundene Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 unter der Bedingung gelöst wird, dass die Bestimmung positiv erfolgt.

Wenn nämlich wie oben beschrieben die Erreichungszeit, die voraussichtlich erforderlich ist, bis das Übersetzungsverhältnis der kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 den Moduswechselpunkt erreicht, gleich oder kleiner als die Verzögerungszeit bestimmt wird, die voraussichtlich zwischen dem Zeitpunkt, zu dem mit dem Verbinden der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 begonnen wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 vollständig verbunden ist benötigt wird (Erreichungszeit ≤ Verzögerungszeit), wird das Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventil 34 geschaltet (mit Strom versorgt). Außerdem wird der Öldruck in der Hydraulikkammer der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 auf der Basis der Schaltens des entsprechenden Schaltventils 34 erhöht. Und wenn die Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 gleichzeitig verbunden sind, ändert sich der Differenzdruck, dessen Wert dem Durchgangsdrehmoment entspricht, von einem aktuellen Wert (zum Beispiel –500 kPa) zu 0.

Dann wird die gleichzeitige Verbindung der beiden Kupplungen 7, 8 auf der Basis der Änderung in dem Differenzdruck durch die Steuereinheit 16 bestimmt. Zum Beispiel wird bestimmt, ob die beiden Kupplungen 7, 8 gleichzeitig verbunden sind, indem geprüft wird, ob der Differenzdruck (das Durchgangsdrehmoment) zu 0 geht oder nicht. Alternativ hierzu kann die gleichzeitige Verbindung der Kupplungen auch bestimmt werden, indem geprüft wird, ob sich der Differenzdruck (das Durchgangsdrehmoment) um eine vorbestimmte Größe in Richtung auf 0 geändert hat oder ob der Differenzdruck (das Durchgangsdrehmoment) mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (oder schneller) in Richtung auf 0 geändert hat. In jedem Fall wird das Niedriggeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventil 33 geschaltet (nicht mit Strom versorgt), um die bis dahin verbundene Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 unter der Bedingung zu lösen, dass eine gleichzeitige Verbindung der beiden Kupplungen 7, 8 auf der Basis einer Änderung in dem Differenzdruck bestimmt wird.

Die Funktionen der Steuereinheit 16 zum Steuern des Verbindens und Lösens der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 in der oben beschriebenen Wiese werden im Folgenden mit Bezug auf das Flussdiagramm von 4 beschrieben. Es ist zu beachten, dass die in diesem Flussdiagramm gezeigten Operationen wiederholt (automatisch) während einer Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, zu dem ein Zündungsschalter eingeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Zündungsschalter ausgeschaltet wird, ausgeführt werden, wenigstens während das Fahrzeug mit einem Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 in der Nähe des Werts gefahren wird, bei dem der Moduswechsel durchgeführt wird (zum Beispiel in der Nähe des Moduswechselpunkts).

Zuerst erhält die Steuereinheit 16 in Schritt 1 eine geschätzte Erreichungszeit T_MODE_CHG, die voraussichtlich benötigt wird, bis das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 von einem Wert zu dem aktuellen Zeitpunkt einen optimalen Wert zum Durchführen des Moduswechsels (zum Beispiel den Moduswechselpunkt (einen Drehsynchronisationspunkt) 0,46 in dem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis) erreicht. Diese Erreichungszeit T_MODE_CHG wird zum Beispiel aus der folgenden Gleichung (1) erhalten. T_MODE_CHG = (ecvu_Real – 0,46)/SFT_SPD(1) wobei ecvu_Real das aktuelle Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 ist, 0,46 der Moduswechselpunkt (Drehsynchronisationspunkt) und SFT_SPD die aktuelle Geschwindigkeitsänderung (Variation in der Geschwindigkeit pro Zeiteinheit, zum Beispiel 0,01/1 ms) ist.

Es ist zu beachten, dass das aktuelle Übersetzungsverhältnis ecvu_Real wie zuvor beschrieben aus dem Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten der Eingangs- und Ausgangsscheiben 10, 11, die durch die Eingangsscheiben- und Ausgangsscheiben-Drehsensoren 37, 38 oder erfasst werden, oder aus der Korrelation zwischen der zuvor erhaltenen Schrittposition des Schrittmotors 17 und dem Übersetzungsverhältnis erhalten werden kann. Außerdem kann die aktuelle Geschwindigkeitsänderung SFT_SPD als eine Variation des aktuellen Übersetzungsverhältnisses ecvu_Real pro Einheitszeit (zum Beispiel Millisekunde) erhalten werden.

Wenn die Erreichungszeit T_MODE_CHG auf diese Weise in Schritt 1 erhalten wird, wird zu Schritt 2 fortgeschritten. Wenn in Schritt 2 mit dem Verbinden einer bis dahin gelösten Kupplung (der Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 oder der Hochgeschwindigkeitskupplung 8) begonnen wird, wird eine geschätzte Zeitverzögerung T_MODE_OIL, die voraussichtlich von dem Beginn bis zu dem Ende der begonnenen Verbindung benötigt wird, in Übereinstimmung mit einer Zustandgröße (einer Öltemperatur) erhalten. Die Zeitverzögerung T_MODE_CHG wird wie folgt erhalten. Zuerst werden eine aktuelle Öltemperatur, die durch den Öltemperatursensor 39 erfasst wird, ein aktueller Fahrmodus, der aus den aktuellen Betriebszuständen (mit Strom versorgten Zuständen) der Niedriggeschwindigkeitskupplungs- und Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventilen 33, 34 bestimmt wird, sowie eine Öltemperatur und eine Zeitverzögerung T_OKURE aus der Tabelle 1 oder der Tabelle 2 erhalten. Indem dann die derart erhaltene Verzögerungszeit T_OKURE in Übereinstimmung mit einer Drosselposition korrigiert wird, wird die Verzögerungszeit T_MODE_OIL erhalten. Insbesondere wird diese Verzögerungszeit T_MODE_OIL unter Verwendung der folgenden Gleichung (2) erhalten (oder wird die Verzögerungszeit T_OKURE korrigiert). T_MODE_OIL = T_OKURE + (Drosselposition[%]/100)(2)

Wenn die Verzögerungszeit T_MODE_OIL wie oben in Schritt 2 beschrieben erhalten wird, wird zu Schritt 3 fortgeschritten, in dem bestimmt wird, ob der Moduswechsel begonnen wurde oder nicht. Dabei wird bestimmt, ob das Verbinden der einen bis dahin gelösten Kupplung (der Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 oder der Hochgeschwindigkeitskupplung 8) begonnen wurde. Diese Bestimmung wird vorgenommen, indem die Erreichungszeit T_MODE_CHG mit der Verzögerungszeit T_MODEO_IL verglichen wird, um zu prüfen, ob die Erreichungszeit T_MODE_CHG gleich oder kleiner als die Verzögerungszeit T_MODE_OIL ist (T_MODE_CHG ≤ T_MODE_OIL). Wenn in Schritt 3 die Erreichungszeit gleich oder kleiner als die Verzögerungszeit T_MODE_OIL (T_MODE_CHG ≤ T_MODE_OIL) bestimmt wird, wurde der Moduswechsel gestartet. Wenn nämlich die zuvor genannte Bestimmung aus der aktuellen Verzögerungszeit T_MODE_OIL und der Erreichungszeit T_MODE_CHG vorgenommen wird, kann bestimmt werden, dass das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 einen Wert erreicht hat, der dem Punkt B in 3 entspricht, der vor dem Moduswechselpunkt A derselben Figur liegt. Dann wird zu Schritt 4 fortgeschritten, in dem ein Moduswechsel durchgeführt wird.

Der Moduswechsel in Schritt 4 wird gemäß dem Flussdiagramm von 5 durchgeführt. Zuerst wird in Schritt 1 von 5 der aktuelle Fahrmodus bestimmt (es wird bestimmt, ob gerade der Niedriggeschwindigkeitsmodus verwendet wird oder nicht). Diese Bestimmung wird auf der Basis der aktuellen Betriebszustände der Niedriggeschwindigkeitskupplungs- und Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventile 33, 34 vorgenommen. Wenn in Schritt 1 bestimmt wird, dass der aktuelle Fahrmodus der Niedriggeschwindigkeitsmodus ist (das Niedriggeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventil 33 derzeit nicht mit Strom versorgt wird und das Drucköl derzeit in die Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 eingeführt wird), wird zu Schritt 2 fortgeschritten, in dem das Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventil 34 geschaltet wird (die Stromversorgung desselben aktiviert wird), um die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 zu verbinden. Auch wenn in dieser Ausführungsform das Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventil 34 wie oben beschrieben geschaltet wird, wird das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 zu dem optimalen Wert für den Moduswechsel geregelt, ohne an dem Wert zu Beginn des Moduswechsel gehalten zu werden. Um daraufhin in Schritt 3 ein durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe 4 hindurchgehendes Drehmoment (ein Durchgangsdrehmoment) zu erhalten, wird eine Änderung in dem Differenzdruck zwischen dem Paar von Hydraulikkammern 35a, 35b des Stellglieds erhalten, die einen Wert in Entsprechung zu dem Durchgangsdrehmoment aufweist.

Dabei wird in Schritt 4 bestimmt, ob der Differenzdruck gleich 0 wird (Differenzdruck = 0). Insbesondere wird bestimmt, ob der Differenzdruck in einen Hysteresebereich &agr; fällt, der durch Einstellen oder ähnliches bestimmt wird (Differenzdruck ≤ | 0 +/– &agr;|). Es ist zu beachten, dass die Hysterese &agr; zuvor auf einen optimalen Wert gesetzt wird, der durch Experimente oder ähnliches erhalten wird. Wenn in Schritt 4 der Differenzdruck nicht gleich 0 wird (oder nicht in einen Bereich von 0 +/– &agr; fällt (weil die beide Kupplungen 7, 8 noch nicht gleichzeitig verbunden sind), wird der Prozess beendet und kehrt danach über das Ende, den Start und die Schritte 1 bis 4 in 4 sowie den Start (Start der Moduswechseloperation) und die Schritte 1 bis 3 von 5 zu Schritt 4 in 5 zurück. Dann wird diese Abfolge von Schritten wiederholt, bis der Differenzdruck gleich 0 wird (oder in den Bereich von 0 +/– &agr; fällt). Es ist zu beachten, dass wenn in einem Schritt auf dem Weg zurück zu Schritt 4 in 5 eine von der vorausgehenden Bestimmung unterschiedliche Bestimmung vorgenommen wird, dann zu einem durch diese Bestimmung angewiesenen Schritt fortgeschritten wird. Wenn jedoch in Schritt 4 bestimmt wird, dass der Differenzdruck gleich 0 geworden ist (oder in den Bereich von 0 +/– &agr; gefallen ist) und die Niedriggeschwindigkeits- und die Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 gleichzeitig verbunden sind, dann wird in dem folgenden Schritt 5 bestimmt, ob das aktuelle Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 den Moduswechselpunkt (den Drehsynchronisationspunkt, zum Beispiel den Wert in Entsprechung zu Punkt A in 3, 0,46 oder weniger in dem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis) erreicht hat.

Wenn in Schritt 5 bestimmt wird, dass das Übersetzungsverhältnis den Moduswechselpunkt nicht erreicht hat (weil eine Geschwindigkeitsänderungssteuerung in Übereinstimmung mit dem Hochgeschwindigkeitsmodus noch nicht gestartet werden konnte), wird der Prozess beendet und kehrt danach über das Ende, den Start und die Schritte 1 bis 4 von 4 und den Start (den Start der Moduswechseloperation) und die Schritte 1 bis 4 von 5 zu dem Schritt 5 von 5 zurück. Dann wird diese Abfolge von Operationen wiederholt, bis das Übersetzungsverhältnis den Moduswechselpunkt erreicht. Wenn eine zu der vorausgehenden Bestimmung unterschiedliche Bestimmung auf dem Weg zurück zu Schritt 5 von 5 vorgenommen wird, schreitet der Prozess zu einem durch die vorgenommene Bestimmung angewiesenen Schritt fort. Wenn dagegen in Schritt 5 bestimmt wird, dass das Übersetzungsverhältnis den Moduswechselpunkt erreicht hat, dann wird zu Schritt 6 fortgeschritten, in dem das Niedriggeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventil 33 geschaltet wird (die Stromversorgung desselben aktiviert wird), um die Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 zu lösen. Dann wird in Verbindung mit dem Beginn des Schaltens des Niedriggeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventils 33 eine Geschwindigkeitsänderungssteuerung in Übereinstimmung mit dem Hochgeschwindigkeitsmodus begonnen (bzw. das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 zu einem Zielübersetzungsverhältnis in Übereinstimmung mit dem Fahrzustand des Fahrzeugmodus in dem Hochgeschwindigkeitsmodus geregelt). Dann wird über das Ende von 5 und das Ende von 4 zu dem Start von 4 zurückgekehrt.

Wenn dagegen in Schritt 1 von 5 bestimmt wird, dass der aktuelle Fahrmodus der Hochgeschwindigkeitsmodus ist (bzw. die Stromversorgung des Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventils 34 aktiv ist und Drucköl in die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 eingeführt wird), wird zu Schritt 7 fortgeschritten, in dem das Niedriggeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventil 33 geschaltet wird (die Stromversorgung deaktiviert wird), um die Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 zu verbinden. Obwohl das Niedriggeschwindigkeits-Solenoidschaltventil 33 auf diese Weise geschaltet wird, wird das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 zu dem optimalen Wert für den Moduswechsel (in Übereinstimmung mit dem Zielübersetzungsverhältnis in Entsprechung zu dem Fahrzustand des Fahrzeugs) geregelt, ohne an dem Wert zu Beginn des Verbindens der Niedriggeschwindigkeitskuppel 7 gehalten zu werden. Daraufhin wird in Schritt 8 ähnlich wie in Schritt 3 ein durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe 4 hindurchgehendes Drehmoment (ein Durchgangsdrehmoment) erhalten. Wie in dem weiter oben beschriebenen Schritt 4 wird dabei in Schritt 9 bestimmt, ob der Differenzdruck zwischen den beiden Hydraulikkammern 33a, 33b gleich 0 ist (in den Bereich von 0 +/– &agr; fällt). Wenn in Schritt 9 bestimmt wird, dass der Differenzdruck gleich 0 geworden ist (in den Bereich von 0 +/– &agr; gefallen ist) und dass die Niedriggeschwindigkeits- und die Hochgeschwindigkeitskupplung 7, 8 gleichzeitig verbunden sind, wird in Schritt 10 bestimmt, ob das aktuelle Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 den Moduswechselpunkt (den Drehsynchronisationspunkt, zum Beispiel einen Wert in Entsprechung zu dem Punkt A von 3, 0,46 oder weniger in dem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis) erreicht hat. Wenn in Schritt 10 bestimmt wird, dass das Übersetzungsverhältnis den Moduswechselpunkt erreicht hat, wird zu Schritt 1 fortgeschritten, in dem das Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventil 34 geschaltet wird (die Stromversorgung desselben deaktiviert wird), um die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 zu lösen. Dann wird in Verbindung mit dem Beginn des Schaltens des Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventils 34 eine Geschwindigkeitsänderungssteuerung gemäß dem Niedriggeschwindigkeitsmodus gestartet (bzw. das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 zu einem Zielübersetzungsverhältnis in Übereinstimmung mit dem Fahrzustand des Fahrzeugs in dem Niedriggeschwindigkeitsmodus geregelt). Dann wird über das Ende von 5 und das Ende von 4 zu dem Start von 4 zurückgekehrt.

Wenn dagegen in Schritt 3 von 4 bestimmt wird, dass die Erreichungszeit T_MODE_CHG länger als die Verzögerungszeit T_MODE_OIL ist (T_MODE_CHG > T_MODE_OIL), wird eine Modusschalt-Stoppoperation durchgeführt, um den aktuellen Modus beizubehalten. Weil nämlich aus der aktuellen Verzögerungszeit T_MODE_OIL und der Erreichungszeit T_MODE_CHG bestimmt werden kann, dass das aktuelle Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes zum Beispiel noch nicht den Wert in Entsprechung zu dem Punkt B in 3 erreicht hat, wird zu Schritt 5 in 4 fortgeschritten, in dem eine Moduswechsel-Stoppoperation durchgeführt wird, um den aktuellen Modus beizubehalten. Die Moduswechsel-Stoppoperation von 5 wird gemäß dem Flussdiagramm von 6 durchgeführt. Zuerst wird in Schritt 1 von 6 der aktuelle Fahrmodus bestimmt (es wird bestimmt, ob derzeit der Niedriggeschwindigkeitsmodus verwendet wird oder nicht). Diese Bestimmung wird wie in Schritt 1 von 5 auf der Basis der entsprechenden aktuellen Betriebszustände (der entsprechenden Stromversorgungszustände) der Niedriggeschwindigkeitskupplungs- und Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventile 33, 34 vorgenommen. Wenn in Schritt 1 bestimmt wird, dass der aktuelle Fahrmodus der Niedriggeschwindigkeitsmodus ist (oder die Stromversorgung des Niedriggeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventils 33 deaktiviert ist und Drucköl in die Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 eingeführt wird), wird zu Schritt 2 fortgeschritten. In Schritt 2 wird die Stromversorgung des Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventils 34 deaktiviert gehalten (oder deaktiviert), um die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 gelöst zu halten oder die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 zu lösen, wenn bereits mit dem Verbinden der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 begonnen wurde. Dann kehrt der Prozess über das Ende von 6 und das Ende von 4 zu dem Start von 4 zurück.

Wenn dagegen in Schritt 1 von 6 bestimmt wird, dass der aktuelle Fahrmodus der Hochgeschwindigkeitsmodus ist (die Stromversorgung des Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventils 34 aktiviert ist und Drucköl in die Hochgeschwindigkeitskupplung 8 eingeführt wird), wird zu Schritt 3 fortgeschritten. In Schritt 3 wird die Stromversorgung des Niedriggeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventils 33 aktiviert gehalten (oder aktiviert), um die Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 gelöst zu halten zu oder lösen, wenn bereits mit dem Verbinden der Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 begonnen wurde. Dann kehrt der Prozess über das Ende von 6 und das Ende von 4 zu dem Start von 4 zurück.

Wie oben beschrieben wird in der vorliegenden Ausführungsform mit dem Verbinden einer bis dahin gelösten Kupplung (zum Beispiel die Hochgeschwindigkeitskupplung 8) in Übereinstimmung mit der Verzögerungszeit der Kupplung gestartet, bevor das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 den optimalen Wert für den Moduswechsel (zum Beispiel 0,46 in dem Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis) erreicht hat. Deshalb kann das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 zu dem optimalen Wert für den Moduswechsel geregelt werden, unmittelbar bevor die eine Kupplung vollständig verbunden wird. Dadurch kann die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Übersetzungsverhältnis der kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 den optimalen Wert für den Moduswechsel wie oben beschrieben erreicht hat, und dem Zeitpunkt, zu dem eine Übersetzungsverhältnissteuerung in Übereinstimmung mit dem Modus nach dem Moduswechsel (zum Beispiel dem Hochgeschwindigkeitsmodus) begonnen wird, verkürzt werden, sodass die zum Abschließen des Moduswechsels benötigte Zeitdauer (die Zeitdauer, während der keine Geschwindigkeitsänderung in dem kontinuierlich variablen Toroidgetriebe 4 stattfindet, die Zeitdauer zwischen dem Punkt A und dem Punkt C in 3) verkürzt werden kann. Wenn also zum Beispiel das Gaspedal stark niedergedrückt wird (bzw. die Drosselposition erhöht wird), um das Fahrzeug schnell aus dem Stand zu starten (oder schnell zu beschleunigen), oder wenn das Fahrzeug während der Fahrt schnell durch einen Kickdown beschleunigt wird, kann verhindert werden, dass eine durch den Fahrer gewünschte Beschleunigung nicht erhalten wird (die Beschleunigungsleistung reduziert wird).

Außerdem wird in dieser Ausführungsform der Zeitpunkt zum Beginnen des Verbindens der einen Kupplung (zum Beispiel der Hochgeschwindigkeitskupplung 8) aus der Beziehung zwischen der Verzögerungszeit T_MODE_OIL und der Erreichungszeit T_MODE_CHG bestimmt. Obwohl nicht gezeigt, kann die Verbindung der einen Kupplung (zum Beispiel der Hochgeschwindigkeitskupplung 8) auch in Übereinstimmung mit dem Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 begonnen werden. Die Kupplungsschaltventile, mit denen Öldruck in die entsprechenden Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 eingeführt wird, können nämlich frei geregelt und verwendet erden, wobei der Öldruck der in Reaktion auf eine Änderung in dem Übersetzungsverhältnis zu verbindenden Kupplung erhöht wird, sodass der Öldruck, der in die Hydraulikkammern der Kupplung eingeführt wird, zu einem ausreichenden Wert geführt wird, um Leistung in einem Zustand zu übertragen, in dem das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 den optimalen Wert für den Moduswechsel (zum Beispiel den Moduswechselpunkt) erreicht hat. Weil auch in diesem Fall die eine Kupplung vollständig zu dem Zeitpunkt verbunden werden kann, zu dem das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes 4 den optimalen Wert für das Durchführen des Moduswechsels erreicht hat, kann die für den Moduswechsel benötigte Zeitdauer (die Zeitdauer, während der keine Geschwindigkeitsänderung in dem kontinuierlich variablen Toroidgetriebe 4 stattfindet) verkürzt werden (kann die Übersetzungsverhältnissteuerung in Übereinstimmung mit dem Modus nach dem Moduswechsel schnell begonnen werden). Wenn die vorstehend beschriebene Konfiguration verwendet wird, kann auch auf das Bestimmen der Verbindung der Niedriggeschwindigkeits- und der Hochgeschwindigkeitskupplung 7, 8 verzichtet werden.

In der vorliegenden Ausführungsform wird die gleichzeitige Verbindung der Niedriggeschwindigkeits- und der Hochgeschwindigkeitskupplung 7, 8 auf der Basis einer Änderung in dem durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe 4 hindurchgehenden Drehmoment (dem Durchgangsdrehmoment) bestimmt. Deshalb kann eine Lösung der bis dahin verbundenen anderen Kupplung 8 (oder 7) unabhängig davon verhindert werden, ob die beiden Kupplungen 7, 8 nicht verbunden sind (oder bevor die eine Kupplung 7 (oder 8) vollständig verbunden ist). Mit anderen Worten kann das Auftreten eines Zustands, in dem keine der Kupplungen 7, 8 vollständig verbunden ist (oder keine Leistungsübertragung stattfindet) verhindert werden, wodurch zum Beispiel eine abrupte Erhöhung der Motorgeschwindigkeit eines Motors 1 verhindert wird. Außerdem kann unabhängig davon, ob die beiden Kupplungen 7, 8 verbunden sind, auch verhindert werden, dass die Zeitdauer, während der die beiden Kupplungen 7, 8 verbunden gehalten werden, ohne dass die andere Kupplung 8 (oder 7) gelöst wird, länger als erforderlich ist.

Es ist zu beachten, dass eine Änderung in dem durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe 4 hindurchgehenden Drehmoment (dem Durchgangsdrehmoment) durch die Öldrucksensoren 36a, 36b erhalten wird, die herkömmlich zum Erfassen des Durchgangsdrehmoments platziert sind. Das Durchgangsdrehmoment kann nämlich als eine Änderung in dem Differenzdruck zwischen dem Paar von Hydraulikkammern 35a, 35b des Hydraulikstellglieds 13 zum Verschieben der die Leistungsrollen 12 haltenden Halteglieder (Zapfen) in den Axialrichtungen der Schwenkwellen durch die Öldrucksensoren 36a, 36b erhalten werden, die in dem Paar von Hydraulikkammern 35a, 35b platziert sind. Deshalb müssen zum Beispiel keine zusätzlichen Öldrucksensoren zum Erfassen der Öldrücke in den Hydraulikkammern der beiden Kupplungen 7, 8 vorgesehen werden, um zu bestimmen, ob die Kupplungen 7, 8 gleichzeitig verbunden sind, wodurch die Komplexität des Aufbaus vermindert werden kann und eine Erhöhung der Kosten des kontinuierlich variablen Getriebes verhindert werden kann.

Außerdem werden in dieser Ausführungsform das Verbinden und das Lösen der entsprechenden Niedriggeschwindigkeitskupplung 7 und der Hochgeschwindigkeitskupplung 8 frei und unabhängig auf der Basis des Schaltens der entsprechenden Niedriggeschwindigkeitskupplungs- und Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventile 33, 34 durchgeführt, die durch die Steuereinheit 16 gesteuert werden. Um das Verbinden und Lösen der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 wie oben beschrieben unabhängig zu schalten, kann der in die entsprechenden Hydraulikkammern der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 geführte Öldruck durch die Niedriggeschwindigkeitskupplungs- und Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventile 33, 34 gesteuert werden, wobei der Öldruck zusätzlich auch durch eine Solenoidproportionalventil und ein Stellglied wie etwa einen Motor gesteuert werden kann. Außerdem können das Verbinden und das Lösen der Niedriggeschwindigkeits- und der Hochgeschwindigkeitskupplungen auch direkt durch das Stellglied wie etwa den Motor oder ein Schaltventil gesteuert werden. Kurz gesagt, kann jeder der vorstehend genannten Aufbauten werden, solange dass das Verbinden und Lösen der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 unabhängig geschaltet werden kann. Außerdem werden in dieser Ausführungsform wie oben beschrieben die Niedriggeschwindigkeitskupplungs- und Hochgeschwindigkeitskupplungs-Solenoidschaltventile 33, 34 in einen nicht mit Strom versorgten Zustand versetzt, um den Niedriggeschwindigkeitsmodus zu realisieren. Wenn also aufgrund eines Ausfalls die Stromversorgung zu den entsprechenden Solenoidschaltventilen 33, 34 nicht vorgesehen werden kann, kann eine Fahrt in dem Niedriggeschwindigkeitsmodus sichergestellt werden, sodass ein ausfallsicheres System (ein Sicherheitsbetrieb im Fall eines Ausfalls) sichergestellt werden kann.

Außerdem wird in der vorliegenden Ausführungsform die gleichzeitige Verbindung der Niedriggeschwindigkeits- und der Hochgeschwindigkeitskupplungen 7, 8 auf der Basis einer Änderung in dem durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe 4 hindurchgehenden Drehmoment (dem Durchgangsdrehmoment) bestimmt. Das Durchgangsdrehmoment wird als der Differenzdruck zwischen dem Paar von Hydraulikkammern 35a, 35b des Stellglieds 13 durch die herkömmlich platzierten Öldrucksensoren 36a, 36b erfasst, die in dem Paar von Hydraulikdruckkammern 35a, 35b vorgesehen sind. Wenn jedoch eine Lastnockeneinrichtung als Ladeeinrichtung verwendet wird, kann die Änderung in dem Durchgangsdrehmoment auf der Basis einer Phasendifferenz zwischen den Nockenflächen (zum Beispiel einer Nockenplatte und der Eingangsscheibe) der Ladeeinrichtung erfasst werden. Außerdem kann die Änderung in dem Durchgangsdrehmoment auch erfasst werden, indem eine Variation eines Kolbens oder einer ähnlichen Einrichtung des Stellglieds 13 erfasst wird (zum Beispiel eine Variation des Kolbens in einem Zustand, in dem kein Geschwindigkeitsänderungsbefehl ausgegeben wird). Wenn dies der Fall ist, muss kein separater Verschiebungssensor vorgesehen werden. Um die Kosten zu reduzieren, wird vorzugsweise ein kostengünstiger Sensor verwendet oder wird das Durchgangsdrehmoment wie oben beschrieben aus dem Differenzdruck erfasst.

Außerdem kann die gleichzeitige Verbindung der Niedriggeschwindigkeits- und der Hochgeschwindigkeitskupplung 7, 8 auch aus einer Verschiebung der entsprechenden Kolben der Kupplungen erfasst werden. Außerdem kann die gleichzeitige Verbindung der Niedriggeschwindigkeits- und der Hochgeschwindigkeitskupplung 7, 8 aus einer Verschiebung einer Spule eines Schaltventils erfasst werden, das den Zuführzustand von Drucköl in die entsprechenden Kupplungen 7, 8 schaltet. Auch in diesem Fall muss ein separater Verschiebungssensor vorgesehen werden. Deshalb wird aus Gründen einer Kostenreduktion die Änderung in dem Durchgangsdrehmoment vorzugsweise wie oben beschrieben auf der Basis einer Änderung in dem Differenzdruck erfasst, wodurch die gleichzeitige Verbindung der beiden Kupplungen erfasst werden kann.

Die Erfindung wurde vorstehend in einer Anwendung auf ein kontinuierlich variables Getriebe beschrieben, das ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe und eine Planetengetriebeeinheit umfasst und einen Modus (den Niedriggeschwindigkeitsmodus) aufweist, der den so genannten Getriebeneutralzustand realisieren kann, in dem der Drehzustand der Ausgangswelle zwischen einer Vorwärtsdrehung und eine Rückwärtsdrehung mit dazwischen einem Stoppzustand geschaltet werden kann, während sich die Eingangswelle weiterhin in einer Richtung dreht. Außerdem kann die Erfindung auch auf ein kontinuierlich variables Getriebe angewendet werden, das ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe und eine Planetengetriebeeinheit umfasst und einen Modus (einen Niedriggeschwindigkeitsmodus), in dem Leistung nur durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe übertragen wird, und einen Modus (einen Hochgeschwindigkeitsmodus) aufweist, der einen so genannten Leistungsteilungszustand realisiert, in dem die Hauptleistung nur durch die Planetengetriebeeinheit, die eine Differentialeinheit ist, übertragen wird, während das Übersetzungsverhältnis durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe geregelt wird. Außerdem kann die Erfindung nicht nur als ein Automatikgetriebe für eine Kraftfahrzeug, sondern auch als Getriebe für verschiedene Industriemaschinen angewendet werden. Außerdem kann das kontinuierlich variable Toroidgetriebe vom Halbtoroidtyp oder vom Volltoroidtyp sein.

Die Erfindung wurde mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, wobei dem Fachmann deutlich sein sollte, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der durch die beigefügten Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird.


Anspruch[de]
Kontinuierlich variables Getriebe, das umfasst:

ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe,

ein Planetengetriebe, und

eine Kupplungseinrichtung, die umfasst:

eine Niedriggeschwindigkeitskupplung, die in einem Niedriggeschwindigkeitsmodus, in dem ein Reduktionsverhältnis erhöht ist, verbunden ist und in einem Hochgeschwindigkeitsmodus, in dem das Reduktionsverhältnis vermindert ist, gelöst ist,

eine Hochgeschwindigkeitskupplung, die in dem Hochgeschwindigkeitsmodus verbunden ist und in dem Niedriggeschwindigkeitsmodus gelöst ist, und

eine Steuereinheit, die den Verbindungs-/Lösungszustand der Niedriggeschwindigkeitskupplung und der Hochgeschwindigkeitskupplung schaltet, um den Niedriggeschwindigkeitsmodus und den Hochgeschwindigkeitsmodus zu realisieren,

wobei wenn der Modus der Kupplungseinrichtung zwischen dem Niedriggeschwindigkeitsmodus und dem Hochgeschwindigkeitsmodus geschaltet wird, die Steuereinheit nach dem Verbinden der bis dahin gelösten Niedriggeschwindigkeits- oder Hochgeschwindigkeitskupplung die jeweils andere bis dahin verbundene Kupplung löst, um eine Zeitdauer sicherzustellen, während welcher beide Kupplungen gleichzeitig verbunden sind, und

die Steuereinheit eine Verzögerungszeit schätzt, die voraussichtlich zwischen dem Beginn und dem Ende des Verbindens der einen Kupplung benötigt wird, und

wenn der Geschwindigkeitsmodus gewechselt wird, die Steuereinheit auf der Basis der derart erhaltenen Verzögerungszeit damit beginnt, die eine Kupplung zu verbinden, bevor ein Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes einen optimalen Wert für den Moduswechsel der Kupplungseinrichtung erreicht hat.
Kontinuierlich variables Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit fortfährt, das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes zu dem optimalen Wert für den Moduswechsel der Kupplungseinrichtung einzustellen, obwohl mit dem Verbinden der einen Kupplung begonnen wird. Kontinuierlich variables Getriebe nach Anspruch 1, wobei

die Steuereinheit eine Erreichungszeit, die benötigt wird, bis das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes von einem aktuellen Wert aus den optimalen Wert für den Moduswechsel der Kupplungseinrichtung erreicht, auf der Basis des aktuellen Übersetzungsverhältnisses und einer aktuellen Änderungsgeschwindigkeit des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes schätzt, und

die Steuereinheit mit dem Verbinden der einen Kupplung unter der Bedingung beginnt, dass bestimmt wird, dass die derart geschätzte Erreichungszeit gleich oder kleiner als die Zeitverzögerung der einen Kupplung wird.
Kontinuierlich variables Getriebe nach Anspruch 3, wobei wenn sich die Kupplungseinrichtung in dem Niedriggeschwindigkeitsmodus befindet, die Steuereinheit unter der Bedingung damit beginnt, die Hochgeschwindigkeitskupplung zu verbinden, dass die geschätzte Erreichungszeit gleich oder kleiner als die Verzögerungszeit der Hochgeschwindigkeitskupplung wird. Kontinuierlich variables Getriebe nach Anspruch 3, wobei wenn sich die Kupplungseinrichtung in dem Hochgeschwindigkeitsmodus befindet, die Steuereinheit unter der Bedingung damit beginnt, die Niedriggeschwindigkeitskupplung zu verbinden, dass die geschätzte Erreichungszeit gleich oder kleiner als die Verzögerungszeit der Niedriggeschwindigkeitskupplung wird. Kontinuierlich variables Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Verzögerungszeit eine geschätzte Zeitdauer ist, die voraussichtlich nach dem Ausgeben eines Signals aus der Steuereinheit, das das Verbinden einer Kupplung anweist, benötigt wird, bis der in die Kupplung eingeführte Öldruck zu einem ausreichenden Druck steigt, um eine Leistungsübertragung durchzuführen, und die Steuereinheit die geschätzte Verzögerungszeit zu einem Wert in Obereinstimmung mit einer aktuellen Zustandsgröße anpasst, die die Verzögerungszeit beeinflusst. Kontinuierlich variables Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit den Zeitpunkt, zu dem die Steuereinheit mit dem Verbinden der einen Kupplung beginnt, auf der Basis einer aktuellen Drosselposition korrigiert. Kontinuierlich variables Getriebe nach Anspruch 1, wobei

die Steuereinheit auf der Basis eines durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe hindurchgehenden Drehmoments bestimmt, ob beide Kupplungen gleichzeitig verbunden sind, und

die Steuereinheit beim Moduswechsel der Kupplungseinrichtung die bis dahin verbundene andere Kupplung löst.
Kontinuierlich variables Getriebe nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit auf der Basis davon, ob das durch das kontinuierlich variable Toroidgetriebe hindurchgehende Drehmoment gleich 0 geworden ist oder nicht, bestimmt, ob beide Kupplungen verbunden sind. Kontinuierlich variables Getriebe nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit auf der Basis davon, ob sich das Durchgangsdrehmoment um eine vorbestimmte Größe in Richtung auf 0 geändert hat oder nicht, bestimmt, ob beide Kupplungen verbunden sind. Kontinuierlich variables Getriebe nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit auf der Basis davon, ob sich das Durchgangsdrehmoment mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Richtung auf 0 geändert hat oder nicht, bestimmt, ob beide Kupplungen verbunden sind. Kontinuierlich variables Getriebe nach Anspruch 8, wobei ein Getriebeneutralzustand erzielt wird, in dem eine Ausgangswelle gestoppt ist, während sich eine Eingangswelle weiterhin in einer Richtung dreht.






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