CN101052830A

CN101052830A - 具有控制装置的无级变速器

Info

Publication number: CN101052830A
Application number: CNA2004800443023A
Authority: CN
Inventors: 弗朗西斯·马里亚·安东尼厄斯·范德斯路易斯
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2024-10-27
Also published as: JP4857275B2; EP1807640B1; WO2006046849A1; DE602004012337D1; DE602004012337T2; EP1807640A1; CN100491777C; ATE388355T1; JP2008518176A

Abstract

具有控制装置的无级变速器(1)，包括用于向所述控制装置的主管线(12)供应加压液压介质流的泵(10)，用于控制主管线(12)内压力水平(Pline)的管线压力阀(13)，和压力室(7，8)，这样的介质被从油槽(11)抽出，所述的阀(13)将多余的泵流体排进所述设备的辅助液压管线(14)。设有阀装置(161，181)，其用于有选择地在压力室(7，8)和辅助管线(14)之间或者压力室(7，8)和油槽(11)之间提供液压连接。

Description

具有控制装置的无级变速器

技术领域

本发明涉及一种在后面权利要求1的前序中限定的无级变速器。

背景技术

这样的无级变速器及其中应用的控制装置在美国专利US6402648B1中公开。已知的无级变速器包括一级或者驱动滑轮和二级或从动滑轮，以及卷绕所述滑轮并且与之摩擦接触的环形传动元件，该元件可以是几种已知类型之一。该变速器提供驱动滑轮和从动滑轮之间的变速比，可通过适当的驱动将该变速比控制在由所述变速器包括的变速比范围内的任意值，该驱动通常由变速器的控制装置实现。

已知的控制装置包括两个压力室；每一个室与各自的滑轮相连，用于向环形传动元件施加各自的夹紧力。为此，所述控制装置包括液压泵和至少五个其中具有不同压力水平的液压回路部件。所述泵从第一回路部件或者油槽(其中主导最低压力水平即通常的环境压力)向第二回路部件或者主管线(其中主导系统内的最高压力水平)供应液压流体。由此最高的主导压力，即所谓的管线压力，借助管线压力控制阀进行设定，该阀将多余的泵流体排进第三回路部件或者辅助管线，其中主导压力，即所谓的辅助压力借助另一个压力控制阀进行设定。从辅助管线向几个辅助液压用户供应流体，比如变速器的液力变矩器或者润滑点。此外设置第四和第五回路部件，分别与一级滑轮和二级滑轮的压力室相连。两个所述的回路部件都可分别经过液压阀，即一级阀和二级阀连接到主管线并从主管线被供应加压流体。通过在压力室和辅助管线之间有选择地建立液压连接，后面所述的这些阀也分别被用来减轻一级压力室的压力或简称一级压力，和二级压力室的压力或简称二级压力。

尽管上述已知的控制装置本身应当具有令人满意的功能，而且原理上能够为变速器提供能源相对有效的启动，但是它也同时具有以下局限，即一级压力和二级压力至少等于辅助压力，而辅助压力通常保持在至少4到5巴的水平。因此即使对于至少一个滑轮不期望如此的情况下，比如当该变速器传送仅仅很小的驱动力或根本没有驱动力时(例如在车辆的惯性运动状况时)，或者当快速改变变速比时(例如在车辆的紧急停止状况时)，所述滑轮总是向环形传动元件施加明显的夹紧力。

发明内容

在已知控制装置的基础上，本发明旨在进一步改进它的功能和效率，同时保持它在无级变速器的启动方面的有利特征。

按照本发明，这样的目的通过如附加的权利要求1所述的变速器结构来实现。更具体地，按照本发明，所述控制装置包括阀装置，为了降低至少一个压力室内的压力，这些阀装置能够有选择地将压力室连接到辅助管线—为了保存液压动力，或者连接到油槽—为了提高传动功能。为此，所述控制装置可包括另一个阀，当降低在所述阀装置内主导的压力时，另一个阀连接各个压力室到阀装置的中间液压管线，因此所述阀装置包括另一个阀，比如开关阀，目的是有选择地连接这样的中间管线到辅助管线或者到油槽。

本发明在进一步详细的说明中还涉及与所述的另一个阀成为一体的阀装置的实施例，该实施例特别适于应用在按照本发明的控制装置中，并且有利地消除了上述单独的开关阀和中间液压管线的使用。所述另一个阀包括四个液压连接部，其中一个连接到主管线，一个连接到相应的压力室，一个连接到辅助管线，一个连接到油槽，从而连接到辅助管线的连接结合简单的单向阀或止回阀。由于所述另一个阀的这种设计，在各个压力室和仅仅辅助管线之间或者各个压力室与辅助管线及油槽两者之间提供了液压连接，于是当所述压力室的压力降落到辅助压力以下时，止回阀关闭辅助管线。由此，提供相对紧凑的阀设计，其需要不太严格的制造公差而且在操作过程中提供平滑的压力降落，另外就在压力室的液压连接被从辅助管线转换到油槽时，提供平滑的压力降落。

附图说明

现在结合附图说明本发明，其中：

图1是要改进的控制装置的现有技术的示意图，所述控制装置是示意描述的要被启动的无级变速器的一部分；

图2是按照本发明的新变速器的第一可能的结构；

图3，4和5都是特别适合于用在本发明的变速器中的二级阀实施例的示意截面图；

图6是特别适合于用在本发明的变速器中的一级阀的示意截面图；

图7是按照本发明的新变速器的第二可能的结构；

图8是按照本发明的新变速器的第三可能的结构。

在各个图中，根据具体情况，相同的标记涉及相应的技术性能或者结构。粗线指示液压线，即液压介质的通道，而虚线指示用于控制即偏置各个液压阀的压力控制管线。

具体实施方式

图1示意地画出了无级变速器1，其用于获得和改变变速器1的输入轴或一级轴2与输出轴或二级轴3之间的物理传动比，包括用于启动变速器1的控制装置，其含有任何辅助功能。由液压用户U1，U2，比如变速器1的离合器或润滑点表现这样的辅助功能。变速器1可以在比如机动车辆内结合在发动机E和负载L之间，目的是使发动机E和负载L的速度和转矩传动比在可能的传动比的连续范围内变化。

在该具体的示意例中，变速器1包括环绕第一滑轮5和第二滑轮6并位于两者之间的环形柔性带4，第一滑轮5放置在一级轴2上，第二滑轮6放置在二级轴3上。带4借助夹紧力分别与各个滑轮5，6的滑轮盘摩擦啮合，所述夹紧力分别由施加在一级压力室7内的液压力，即一级压力Ppri和施加在第二压力室8内的液压力即二级压力Psec产生，一级压力室与一级滑轮2的可轴向移动的盘相连，二级压力室与二级滑轮3的可轴向移动的盘相连。

这些压力Ppri，Psec通过控制装置设定，为此控制装置包括通常被发动机E直接连续驱动并向液压回路的主管线12供应加压液压介质流的泵10，其中的介质从液压介质的储存器11或油槽11抽出。在主管线12内的压力值即管线压力Pline被管线压力阀13控制，该压力值可能是比变速器1运转过程中所需的一级压力Ppri和二级压力Psec的最高值稍微高一些的固定压力值，但是通常是比一级和二级压力值Ppri，Psec的瞬时最高值稍微高(比如高0.5到2巴)一些的值。为此，管线压力阀13设有通常熟知的阀偏压装置13a，13b和13c，为压力回馈线13a，弹簧13b和控制管线13c。借助电子控制单元或ECU(没有画出)和相关的电磁阀(没有画出)，设定控制管线13c内的压力，因此，又在变速器1的运转过程中得到所需的管线压力Pline。

管线压力阀13将多余的泵流体排进辅助液压管线14，变速器1的辅助液压用户U1，U2从辅助液压管线14流入液压介质。在该辅助管线14内的压力值即辅助压力Paux被辅助压力阀15控制为通常为几(例如5)巴的相对较低的固定压力值。为此，辅助压力阀15设有压力回馈线15a和弹簧15b。辅助压力阀15将剩余的多余泵流体排进油槽11。

一级压力Ppri借助又一个阀或一级压力阀16进行控制，该阀经过第一中间液压管线17连接到一级压力室7。一级压力阀16还包括与主管线12和辅助管线14连接的液压连接，而因此能够有选择地允许一级压力室7为增加一级压力Ppri而与主管线12连通，或为降低一级压力Ppri而与辅助管线14连通。因此，一级压力阀16设有压力回馈线16a，弹簧16b和控制管线16c。借助ECU(没有画出)和相关的电磁阀(没有画出)，设定在后面所述的控制管线16c内的压力，于是，又在变速器1的运转过程中可以可靠地得到所需的一级压力Ppri。

二级压力Psec借助另一个阀或二级压力阀18以类似方式进行控制，该阀经过第二中间液压管线19连接到二级压力室8。二级压力阀18还包括与主管线12和辅助管线14的液压连接，因此能够有选择地允许二级压力室8为增加二级压力Psec而与主管线12连通，或者为减少二级压力Psec而与辅助管线14连通。因此，二级压力阀18设有压力回馈线18a，弹簧18b和控制管线18c。借助ECU(没有画出)和相关的电磁阀(没有画出)，设定在后一控制管线18c内的压力，由此在变速器1的运转过程中可以可靠地得到所需的二级压力Psec。

按照这种已知的控制装置，一级压力Ppri的最小值和二级压力Psec的最小值被限定在辅助压力值Paux。然而，如上所述，在变速器1运转过程中，运转条件会发生各种变化，其中有利的是，如果一级压力Ppri或二级压力Psec向着油槽11进行减压。

图2中，示意地画出了按照本发明的控制装置的第一种可能的结构，它保持了已知设备的有利特征而同时提供这样的良好效果，即压力室7和8内的主流压力能够有选择地朝着辅助管线14或者朝着油槽11进行减压。图2的控制装置具有和图1相类似的结构和操作，然而，不同的是一级压力阀161和二级压力阀181。

按照本发明，这些后述的阀161，181可设定在四个主要位置I-IV。在阀161，181的第一位置I，各个压力室7，8被允许与主管线12连通，目的是增加各个压力室的压力Ppri，Psec。在阀161，181的第二位置II，各个压力室7，8被关闭，主要是保持各个压力室的压力Ppri，Psec。在阀161，181的第三位置III，各个压力室7，8被允许与辅助管线14连通，目的是减轻各个压力室的压力Ppri，Psec。在阀161，181的第四位置IV，各个压力室7，8被允许与油槽11连通，目的是甚至进一步减轻各个压力室的压力Ppri，Psec，甚至可能减小到环境压力水平。由于阀的这种布置和借助ECU(没有画出)及相关电磁阀(没有画出)的适当启动，因此可以实现本发明的主要目的。

图3以更详细的截面图示意地画出二级阀181的可能实施例。图3中所示的阀设计在原理上既适用于在图2控制装置的液压结构中的一级阀161也适用于二级阀181，但是在下文参照二级阀181的液压连接进行描述。阀181包括外壳182和主要为圆柱形并能够在外壳182内轴向移动的阀体183。阀体183在此轴向的位置由阀偏压装置185，186确定，采用弹簧形式185的偏压装置能够对阀体183施加促使它向右的第一力，该弹簧力被促使阀体183向左的第二、可变化的力平衡，该第二力由控制管线186内的阀控制压力Psol实现，所述阀控制压力由ECU(没有画出)和相关电磁阀(没有画出)设定。

外壳182提供与主管线12的一个液压连接，一个经过各个中间管线19到相应压力室8的连接，一个到辅助管线14的连接，和一个到油槽11的连接。阀体183的设计，特别是其中的凹入部分184是这样的，随着阀体183在逐渐增加的阀控制压力Psol的影响下从它在阀外壳182内的最右端位置向着左边轴向移动，它顺次打开、关闭各个中间管线19和主管线12、辅助管线14和油槽11之间的流通。因此按照本发明的需要，该阀181能够允许各个压力室8与主管线12连通以增加二级压力Psec，或者有选择地与辅助管线14或油槽11连通以减小二级压力Psec。

然而，当应用上述阀的实施例时，可能遇到一些问题，因为它具有相当大的(轴向)尺寸并且在制造时需要采用非常窄的公差。这些问题主要是由这样的事实引起，一方面，很明显需要予以阻止通过各个阀181从辅助管线14到油槽11的液压介质的泄漏，而另一方面，在阀体183的上述第三位置III和第四位置IV之间需要实现平滑转换，优选是没有中断来自各个压力室8的液压流的流动。这些功能需要导致阀设计上相互矛盾的结构需求，而这最多只能被适当地处理而且会付出相当大的努力和制造成本。

因此，本发明还涉及一种满足上述功能需求而且制造相对容易的阀的实施例。该阀的实施例在图4的截面图中画出。在此实施例中，处于最右端位置的阀体183按照顺序打开各个中间管线19与辅助管线14之间及各个管线19与油槽11之间的流通，因此在辅助管线14中设置单向阀或止回阀187，以防止来自管线14的液压流体泄漏进入油槽11。在此实施例中，因此有利的是不是依赖阀体183来关闭辅助管线14与油槽11之间的流通。

尽管图4的这个阀的实施例是对图3的阀的实施例的相当大的改进，但是它也具有这样的缺点，即因为到辅助管线14的连接和到油槽11的连接之间存在轴向分隔，所述连接由阀体183的轴向运动被依次打开或关闭，所以阀体183在它于外壳182内最左边和最右边位置之间的轴向运动相对较大。这使得快速改变各个一级压力Ppri或者二级压力Psec从压力减小到压力增加，或者相反，是很困难的。

因此，本发明还涉及一种阀的实施方案，其中阀体的轴向运动被有利地最小化，该阀的实施方案画在图5的截面图中。在此实施例中，阀体183设有第一凹槽184和第二凹槽188，而外壳182设有内部凹槽189，该内部凹槽189靠近与辅助管线11的液压连接并面向阀体183。这种阀的设计允许阀体183当其向左移动时，在打开与辅助管线14的流通后，紧接着打开各个中间管线19与油槽11之间的流通。因此，流体从各个中间管线19穿过上述所有的凹槽184，188，189流进油槽11，于是止回阀187再次防止来自辅助管线14的液压流体的泄漏。

在图5阀的实施例中体现的另一个特征是，在阀偏压装置185，186，190内，经过内部管线190，包括各个一级或二级压力Ppri，Psec的回馈。然而这样的特征及其优点在本领域是熟知的并且是通常应用的。然而，特别在一级阀161中，本发明提出不但包括一级压力Ppri本身的压力回馈，而且也包括来自二级压力Psec的回馈。即，通过又一个内部管线191进一步延伸阀偏压装置185，186，190，191，允许二级压力Psec作用在阀体183上，如图6的截面图所示。按照本发明，该阀的实施例特别适合于应用在已知的控制装置中，原因是除了上述特征和优点外，它还提供了一级压力Ppri对二级压力Psec的有利的并自动的依赖。这样的依赖是有利的，因为当比如由于发动机转矩分别增加或者降低，二级压力Psec基于实际测量的二级压力Psec通过ECU以精确控制的方式增加或者降低时，一级压力Ppri自动地跟随这些变化。因此，一级压力Ppri可以被ECU精确地控制，而有利的是没有必要实际测量一级压力Ppri。

图7a中画出了按照本发明的控制装置的第二种可能的结构，其中控制装置的结构和操作类似于图2，然而，不同的是辅助压力阀15的操作以及管线压力阀13的操作，即不同的是各个阀偏压装置13a，13b，13c，15a，15b和15c。

关于辅助压力阀15的操作，应当谈及的是，按照本发明，当这样布置控制装置以使例如在辅助阀15的控制管线15c的控制压力的影响下，使得辅助压力Paux是变化的，如图7所示，甚至可以进一步提高变速器1的效率。

这种特征打开了暂时降低辅助压力Paux到低于上述4-5巴的正常水平的可能性，于是，即使当各个一级或者二级压力Ppri，Psec被降低到如此低的水平时，来自压力室7，8的液压流体依旧可以被送进辅助管线14。按照本发明，辅助压力Paux这样的降低通常是允许的，而没有危及其辅助功能，因为当非常小的驱动力或者根本没有驱动力被变速器1传动时(即所述车辆惯性运动和/或紧急停止状态)，通常会产生这样低的一级或二级压力Ppri，Psec，即低于辅助压力Paux的正常值。在这样的情况下明显的是，上述润滑点和离合器的辅助用户需要液压介质较少的流动和/或处于低压力水平以便于它们的适当操作。

为此辅助阀15的控制管线15c内的控制压力比如通过ECU和相关电磁阀可以特别设定，或者是控制装置内主导(prevailing)的适当压力水平，比如用来影响用于离合器接合控制的离合器接合压力阀(没有画出)的另一个控制压力。

当然，除了上述按照本发明的阀的布置外，这种可变的辅助压力Paux的后一特征可以象这样有利地应用在已知的变速器中。然而，同时在控制装置中应用两个特征将进一步提高效率。

关于管线压力阀13的操作，应当谈及的是，按照本发明，通过使一级压力Ppri和二级压力Psec的最高值经由它的控制管线13c偏压管线压力阀13，可以简化控制装置。为此，该控制管线13c由线21a和21b被液压连接到一级压力室7和二级压力室8，而由此在这样的连接线21a，21b中设置简单的开关阀20，目的是在涉及最高压力水平Ppri，Psec主导的时候从一个压力室7，8切换到另一个压力室的流通。此外，管线压力阀13的阀偏压装置13a，13b和13c互相适应，于是管线压力Pline将保持在比瞬时的一级和二级压力值Ppri，Psec的最高值稍微高(比如高0.5至2巴)的水平。因此，可以成本经济的方式有利地省略上述管线压力阀13借助ECU和相关电磁阀的控制。

可选择地，可以选择不如上所述的那样允许实际的一级压力Ppri和实际的二级压力Psec的最高值经由它的控制管线13c偏压管线压力阀13，而是使用为此目的的各个阀16，18(没有画出)的控制管线16c，18c中的控制压力，所述控制压力代表所需的压力水平。这就为控制装置有利地提供了涉及传动状况发生变化时的更快速更精确地操作和反应，因为所述控制压力内的变化早于并可预报各个一级或二级压力Ppri，Psec的对应变化，而该控制压力的变化也趋向于波动，即依赖于外部传动状况发生不希望的波动。

当然，除了上述按照本发明的阀的布置和/或可变的辅助压力Paux特征外，操作的这种后述的特征，或者更具体地说，管线压力阀13的偏压可以象这样有利地应用在已知的变速器中。然而，在控制装置中同时应用所有的这些特征会提供最佳效果。

图8中画出了按照本发明的控制装置的第三种可能的结构，所述控制装置的液压结构和操作不同于图1，2和7，它说明了本发明的应用不限于上文所述的控制装置的特定液压设计。在图8画出的控制装置中，其本身是大家熟知的，二级压力Psec直接被管线压力阀13控制。在这种结构中，二级压力Psec与管线压力Pline相同，而且因此不需要另一个即附加的二级压力阀181。

在这种结构中，按照本发明，一级压力阀161这样布置，即它能够通过一级压力室7有选择地与辅助管线14还是与油槽11连通来降低一级压力Ppri。利用一级压力阀161的这种布置和借助ECU(没有画出)及相关电磁阀(没有画出)的适当启动，因此可以实现本发明的总体目的。

Claims

1、具有控制装置的无级变速器(1)，包括：用于向所述控制装置的主管线(12)供应加压液压介质流的泵(10)，这样的介质被从油槽(11)抽出；用于控制主管线(12)内压力水平(Pline)的管线压力阀(13)，所述阀(13)将多余的泵流体排进所述设备的辅助液压管线(14)；用于控制辅助管线(14)内压力水平(Paux)的辅助压力阀(15)；和压力室(7，8)，其特征在于，所述设备还设有用于有选择地在压力室(7；8)和油槽(11)之间或者在压力室(7；8)和辅助管线(14)之间提供液压连接的阀装置(161，181)。

2、如权利要求1所述的无级变速器(1)，其特征在于，所述阀装置(161，181)被一体化为另一个用于控制压力室(7)内压力水平(Ppri，Psec)的阀(161，181)。

3、如权利要求2所述的无级变速器(1)，其特征在于，所述另一个阀(161，181)包括四个液压连接部，其中一个连接到主管线(12)，一个连接到压力室(7，8)，一个连接到辅助管线(14)，一个连接到油槽(11)，从而所述另一个阀(161，181)能够有选择地打开压力室(7；8)或者与主管线(12)，与辅助管线(14)，或者与油槽(11)的液压连接。

4、如权利要求2所述的无级变速器(1)，其特征在于，所述另一个阀(161，181)包括四个液压连接部，其中一个连接到主管线(12)，一个连接到压力室(7，8)，一个连接到辅助管线(14)，一个连接到油槽(11)，从而与辅助管线(14)的连接结合止回阀(187)，而且所述另一个阀(161，181)能够有选择地打开压力室(7；8)或者与主管线(12)，与辅助管线(14)，或者与辅助管线(14)与油槽(11)两者的液压连接。

5、如权利要求4所述的无级变速器(1)，其特征在于，所述另一个阀(161，181)包括其中设置有所述液压连接的外壳(182)，和可轴向移动地设置在所述外壳(182)内的阀体(183)，所述阀体(183)设有第一和第二凹槽(184，188)，而且所述外壳(182)设有内部凹槽(189)，其靠近与辅助管线(14)相连的液压连接并面向阀体(183)。

6、如权利要求2至5任一个所述的无级变速器(1)，其特征在于，所述另一个阀(161，181)包括：阀体(183)，其可轴向移动地设置在相应外壳(182)内；和内部管线(190)，所述内部管线(190)允许液压流体被加压到与另一个阀(161，181)相连的各个压力室(7，8)的压力水平(Ppri，Psec)，以作用在所述阀体(183)上。

7、如权利要求6所述的无级变速器(1)，其特征在于，所述另一个阀(161，181)设有另一个内部管线(191)，所述内部管线(191)允许液压流体被加压到不与另一个阀(161，181)相连的各个压力室(7，8)的压力水平(Ppri，Psec)，以作用在所述阀体(183)上。

8、如前述任一权利要求所述的无级变速器(1)，其特征在于，各个压力室(7，8)与变速器(1)的一级滑轮(2)的可轴向移动的盘相连，所述盘待被机动车辆的发动机(E)驱动。

9、如前述任一权利要求所述的无级变速器(1)，其特征在于，所述辅助压力(Paux)是可变的。

10、如权利要求9所述的无级变速器(1)，其特征在于，所述辅助压力阀(15)设有包括控制管线(15c)的阀偏压装置(15a，15b，15c)，所述控制管线(15c)运载被加压到在控制装置的其它地方主导的压力水平的流体。