CN103453135B - 无级变速器以及用于其的速度比牵制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无级变速器的牵制控制。当机动车辆向后溜车时，速度比牵制过程通过指令沿超速行驶方向的比实际速度比高的速度比来限制所述机动车辆的CVT的变速装置的速度比。因此，当机动车辆的驾驶员踩下加速器踏板以恢复所述机动车辆的向前运动时，所述实际速度比移向下限值，这提供了最大扭矩。

Description

无级变速器以及用于其的速度比牵制的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年5月29日提交的美国临时申请No. 61/652,762的权益，该文献以引用的方式全文结合到本文。

技术领域

本发明涉及无级变速器。更具体地，本发明涉及无级变速器的牵制控制。

背景技术

该部分的内容仅提供与本发明有关的背景信息，且可能会或可能不会构成现有技术。

无级变速器（CVT）通常包括传动装置，所述传动装置将变速装置可操作地联接在旋转功率源（例如，发动机或电动马达）与最终传动单元之间。该变速装置包括旋转输入盘和旋转输出盘，所述旋转输入盘和旋转输出盘能够以无级或连续的方式改变输入速度与输出速度的比（变速装置比）。CVT所提供的总速度比根据变速装置比以及相关的传动装置而定。输出盘包括一体形成的齿轮齿，所述齿轮齿与对应的齿轮啮合并且驱动所述对应的齿轮。该齿轮继而在功能上联接到输出轴或副轴，所述输出轴或副轴在功能上联接到最终传动单元。

在典型的CVT设计中，当变速装置盘改变其旋转方向时，比率控制系统从负反馈改变为正反馈，使得实际比率偏离于期望指令值。因此，本领域需要一种允许对总速度比加以牵制的CVT设计。

发明内容

当机动车辆向后溜车时，速度比牵制过程通过指令沿超速行驶方向比实际速度比大的速度比来限制所述机动车辆的CVT的变速装置的速度比。因此，当机动车辆的驾驶员踩下加速器踏板以恢复所述机动车辆的向前运动时，所述实际速度比移至下限值，这提供了最大扭矩。

本发明还提供了以下方案：

1. 一种用于机动车辆的无级变速器，所述无级变速器包括：

变速装置；以及

比率控制子系统，所述比率控制子系统借助轴连接到所述变速装置；

其中，通过指令沿超速传动方向的高于实际速度比的速度比，所述比率控制子系统限制所述变速装置的速度比。

2. 根据方案1所述的无级变速器，其中，当用于所述机动车辆的加速器被接合以恢复所述机动车辆的向前运动时，所述实际速度比移向下限值，这提供了最大扭矩。

3. 根据方案1所述的无级变速器，其中，所述比率控制子系统包括活塞，所述活塞连接到所述轴并且设置在壳体的腔中。

4. 根据方案3所述的无级变速器，其中，所述活塞将所述腔划分为两个子腔，这两个子腔与联接到马达的套筒连通。

5. 根据方案4所述的无级变速器，其中，所述活塞被联接到柱塞，所述柱塞设置在所述套筒中，并且所述柱塞和所述套筒设置成彼此独立地往复运动。

6. 根据方案5所述的无级变速器，其中，所述马达接收指令信号以移动所述套筒从而调节所述子腔中的压力，所述压力使得所述活塞且因此与所述变速装置相关联的滚子移动，所述滚子的移动使得所述柱塞移动，所述柱塞的移动向所述指令信号提供反馈。

7. 根据方案1所述的无级变速器，其中，当检测到所述变速装置反转方向时，触发比率牵制。

8. 根据方案7所述的无级变速器，其中，当所述车辆向后溜车时检测到所述变速装置反转方向。

9. 根据方案8所述的无级变速器，还包括变速器输出速度传感器，所述变速器输出速度传感器通过检测所述变速器的输出轴的旋转方向来感测所述车辆的向后溜车。

10. 根据方案8所述的无级变速器，还包括耳轴速度传感器，所述耳轴速度传感器通过检测所述耳轴的轴旋转方向来感测所述车辆的向后溜车。

11. 根据方案8所述的无级变速器，还包括耳轴压力传感器，所述耳轴压力传感器通过识别所述比率控制子系统表现为正反馈系统还是负反馈系统来感测所述车辆的向后溜车。

12. 一种用于无级变速器的速度比牵制的方法，所述方法包括：

传送指令信号给与比率控制子系统相关联的马达；以及

借助所述指令信号来指令所述比率控制子系统，以提供期望的比率控制增益。

13. 根据方案7所述的方法，还包括传送反馈信号给最初指令信号。

14. 一种用于机动车辆的无级变速器的速度比牵制的方法，所述方法包括：

检测实际速度比；

向检测到的实际速度比的超速传动方向施加偏移；以及

将所述偏移用作指令速度比。

15. 根据方案14所述的方法，其中，当用于所述机动车辆的加速器被接合以恢复所述机动车辆的向前运动时，所述实际速度比移向下限值，这提供了最大扭矩。

16. 根据方案14所述的方法，其中，当检测到变速装置反转方向时，触发比率牵制。

17. 根据方案16所述的方法，还包括：通过检测输出轴的旋转方向来感测所述变速装置反转方向。

18. 根据方案16所述的方法，还包括：通过检测所述耳轴的轴旋转方向来感测所述变速装置反转方向。

19. 根据方案16所述的方法，还包括：通过识别所述比率控制子系统表现为正反馈系统还是负反馈系统来感测所述变速装置反转方向。

更多的特征、优势和应用领域从下文提供的详细说明将显而易见。应当理解的是，详细说明和具体示例仅旨在用于例示说明目的，且不旨在限制本发明的范围。

附图说明

本文所述的附图仅用于例示说明目的，并且绝不旨在以任何方式限制本发明的范围。附图中的部件不必按比例绘制，相反重点在于例示本发明的原理。此外，在附图中，相同的附图标记在全部附图的视图中指代对应的部件。在附图中：

图1A是用于根据本发明原理的无级变速器的具有比率控制子系统的变速装置的示意图；

图1B是图1A的变速装置的侧视图；

图1C是图1A中的区域C的放大图；

图2是描述了用于操作变速装置控制子系统的过程的框图；以及

图3示出了用于包含变速装置的总速度比的过程。

具体实施方式

以下说明本质上仅为示范性的，且绝不意图限制本发明、应用或使用。

现参考图1A和图1B，用于机动车辆的无级变速器（CVT）的一部分被标记为附图标记10。CVT 10包括变速装置12和比率控制子系统14。变速装置12一般联接到发动机和传动系，所述发动机向变速装置12提供输入扭矩，并且传动系将扭矩供应到机动车辆的车轮。发动机可以是常规内燃发动机或电动马达、或者任何其他类型的原动机，而不会偏离本发明的范围。

CVT 10包括典型铸造的金属壳体，该壳体包围并保护CVT 10的各个部件。该壳体包括用于定位并支承这些部件的各种孔、通道、台肩和凸缘。一般而言，变速装置12包括输入轴16和输出轴18。输入轴16在功能上与发动机互连，并且接收来自发动机的输入扭矩或功率。输出轴18优选与最终传动单元连接，所述最终传动单元例如可包括齿轮箱、传动轴、差动组件以及连接到车轮的驱动车轴等。齿轮箱通常包括一个或多个齿轮组、离合器和/或制动器、以及轴，以提供各种前进挡和倒挡传动比。

变速装置12被图示为环形座圈滚子类型的变速装置。然而，应当理解的是，可采用各种其他类型的变速装置而不偏离本发明的范围。变速装置12包括输入盘20和输出盘22。输入盘20包括环形外表面或输入座圈20A，并且输出盘22包括环形外表面或输出座圈22A。输入座圈20A和输出座圈22A协作以限定环形腔24。盘20和22中的每一个均共用由变速装置轴26限定的公共旋转轴线。输入盘20和输出盘22借助滚子28可旋转地联接到变速装置轴26。应当理解的是，可采用任何数量的滚子，而不偏离本发明的范围。

滚子28被安装到耳轴30，以便绕滚子轴线32旋转，并且在其相关联的输入盘20和输出盘22的环形座圈20A和22A上滚动。通过下述来实现变速装置扭矩比的变化，即：借助滚子28的进动，使得滚子的轴线32能够关于耳轴轴线34倾斜，以改变滚子轴线相对于变速装置轴线26的倾斜度。滚子28的进动导致滚子28在座圈20A和22A上所沿用的路径的半径的变化，且因此导致在输入盘20和输出盘22之间的变速装置传动比的变化。

变速装置12的耳轴30借助轴36连接到比率控制子系统14。比率控制子系统14还包括围绕轴36安装的活塞38。活塞38设置在由壳体42的内表面限定的腔40中。轴36还连接到凸轮44，所述凸轮继而通过连杆机构48联接到柱塞。然而，应当理解的是，可采用各种其他类型的比率控制子系统，而不偏离本发明的范围。因此，当活塞38以及因此凸轮44沿x方向向上移动时，柱塞46如图1A所示向左移动。并且当凸轮44向下移动时，柱塞46向右移动。柱塞46相对于套筒50往复移动，所述柱塞和套筒都被包围在壳体52内。套筒50联接到接收指令信号56的步进马达54，所述指令信号指令步进马达54以使得套筒向右或向左移动。因此，套筒50和柱塞46彼此独立地移动。壳体52包括用于加压气体或流体的入口57，并且所述壳体借助一对导管或管线58和60联接到壳体42。管线58与子腔40A连通，并且管线60与子腔40B连通。要注意图1C示出了在盘22A和滚子28之间的封闭区域C。具体地，图1C示出了设置在盘22A和滚子28之间的与液体（例如，油膜）相关的滑移区域60。

还参考图2，其示出了用于控制变速装置12的速度比的过程100的框图。在步骤102，指令信号被传送或传递到步进马达54，所述步进马达借助将套筒50移动到特定位置来提供期望的比率控制增益104。套筒50的运动关闭或打开管线58和60，以调节子腔40A和40B中的压力，使得活塞38向上或向下移动，所述向上或向下移动继而使得滚子28相对于盘20和22移动，以提供实际比率106。要注意，当滚子28沿轴线34移动时，轴36以及因此凸轮44也移动。因此，滚子28的移动使得柱塞46移动以关闭或打开管线58和60，使得柱塞46的位置向最初的步进马达位置指令102提供反馈108。

在正常操作中，当盘20和22沿图1A中所示的方向旋转时，一旦选择了速度比，那么P_L和P_H之间的差通过滚子28上的牵引力平衡，使得滚子28的轴线32停留在其中x=0的平衡中心位置，并且滚子处于稳态倾斜和稳态比。

当机动车辆的驾驶员期望改变车辆的速度时，指令信号56被发送给步进马达54。因此，当马达54使得套筒50向左移动时，P_H增加且P_L减少。该不平衡使得滚子28沿轴线34远离中心位置向上线性移动，并且使得滚子28由于在接触点处的线性速度的方向而绕耳轴轴线34沿逆时针方向（即，r₃减少并且r₁增加）倾斜，使得速度比ω₃/ω₁增加。当滚子28向上移动并且逆时针倾斜时，轴36以及因此凸轮44也向上移动并转动。因此，连杆机构48和柱塞46向左移动，使得P_H减少并且P_L增加，由此再次实现其中滚子28沿轴线34移回到中心位置的平衡情形或构造。

类似地，当马达54将套筒50向右移动时，P_H减少并且P_L增加。该不平衡使得滚子28沿轴线34远离中心位置向下线性移动，并且使得滚子28由于在接触点处的线性速度的方向而绕耳轴轴线34沿顺时针方向（即，r₃增加并且r₁减少）倾斜，使得速度比ω₃/ω₁减小。当滚子28向下移动并且顺时针倾斜时，轴36以及因此凸轮44也向下移动并转动。因此，连杆机构48和柱塞46向右移动，使得P_H增加并且P_L减少，由此再次实现其中滚子28沿轴线34移回到中心位置的平衡情形。因此，对于CVT 10的正常操作来说，活塞38的较高位置增加速度比，活塞38的较低位置减小速度比。

在一些CVT中，在机动车辆在山坡上停止并且然后开始向后溜车时盘22反转方向。当输出盘22沿相反方向（即，与图1A中所示的方向相反）旋转时，活塞38的较高位置导致速度比的不期望降低，并且较低位置导致速度比的不期望增加。具体地，在其中步进马达使得套筒50如上所述向左移动以使得滚子28向上移动的情形中，速度比ω₃/ω₁实际上减小，这是因为当盘22反转方向时滚子28绕耳轴轴线34顺时针（r₃增加并且r₁减小）旋转；因此，连杆机构48以及因此柱塞48向右移动，从而导致P_H和P_L之间的甚至更大的差。而在其中步进马达使得套筒50如上所述向右移动以使得滚子28向下移动的情形中，速度比ω₃/ω₁实际上增加，这是因为当盘22反转方向时滚子28绕耳轴轴线34逆时针（r₃减少并且r₁增加）倾斜；因此，连杆机构48以及因此柱塞48向左移动，从而导致P_H和P_L之间的甚至更大的差。在这两种不期望情形的任一种中，对于一些CVT而言，柱塞46和套筒50彼此远离地移动，使得当盘22反转方向时活塞38停留在顶部位置或底部位置，这最终将该比率改变为其中存在对该比率的物理限制的最减速传动或者最超速传动的值。

现参考图3，其示出了当输出盘反转方向时防止实际速度比偏离目标比率的牵制方法。在图3（a）中，机动车辆在诸如山坡的坡道上停止。在此，目标速度比和实际速度比相匹配。在图3（b）中，车辆向后溜车。借助常规CVT，实际速度比将偏离目标比率。当发生这种情况时，不存在足够的扭矩来使得机动车辆向前行驶。

根据本发明的原理，借助比率牵制，通过将目标速度比朝向超速传动方向移动，实际速度比脱离减速传动状况。这是通过确保P_H比P_L更高出一定裕量来实现的，使得当盘22反向转动时活塞38停留在顶部位置。当发生这种情况时，套筒50沿与柱塞46相反的方向移动，从而提供对CVT 10的速度比的牵制。因此，当机动车辆在具有比率牵制的情况下在坡道上向前行驶时，实际速度比移向目标比，以实现平衡情形。

一旦检测到变速装置反向旋转，就可触发比率牵制。该检测可借助各种类型的传感器来进行，所述传感器包括但不局限于：

1. 变速器输出速度传感器：方向传感器，所述方向传感器通过检测输出轴旋转方向可感测车辆的向后溜车，其具有速度检测下限值；

2. 耳轴速度传感器：方向速度传感器，所述方向速度传感器通过检测耳轴旋转方向可感测车辆的向后溜车，其具有速度检测极下限值；

3. 变速装置耳轴压力传感器：可采用活塞高压力侧和低压力侧之间的压差的变化来识别比率控制子系统是表现为正反馈系统还是负反馈系统，这可表明车辆是否在向后溜车。

本发明的说明本质上仅是示例性的，并且不偏离本发明要旨的变形旨在落入本发明的范围内。这种变形被认为不偏离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种无级变速器，所述无级变速器用于机动车辆并且包括：

变速装置；以及

比率控制子系统，所述比率控制子系统借助轴连接到所述变速装置；

其中，所述比率控制子系统触发比率牵制，所述比率牵制通过指令沿超速传动方向的高于实际速度比的速度比来限制所述变速装置的速度比，其中当检测到所述变速装置反转方向时，触发所述比率牵制，并且其中，所述无级变速器还包括耳轴压力传感器，所述耳轴压力传感器通过识别所述比率控制子系统表现为正反馈系统还是负反馈系统来感测所述机动车辆的向后溜车。

2.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，当用于所述机动车辆的加速器被接合以恢复所述机动车辆的向前运动时，所述实际速度比移向下限值，这提供了最大扭矩。

3.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，所述比率控制子系统包括活塞，所述活塞连接到所述轴并且设置在壳体的腔中。

4.根据权利要求3所述的无级变速器，其中，所述活塞将所述腔划分为两个子腔，这两个子腔与联接到马达的套筒连通。

5.根据权利要求4所述的无级变速器，其中，所述活塞被联接到柱塞，所述柱塞设置在所述套筒中，并且所述柱塞和所述套筒设置成彼此独立地往复运动。

6.根据权利要求5所述的无级变速器，其中，所述马达接收指令信号以移动所述套筒从而调节所述子腔中的压力，所述压力使得所述活塞且因此与所述变速装置相关联的滚子移动，所述滚子的移动使得所述柱塞移动，所述柱塞的移动向所述指令信号提供反馈。

7.根据权利要求1所述的无级变速器，还包括变速器输出速度传感器，所述变速器输出速度传感器通过检测所述变速器的输出轴的旋转方向来感测所述机动车辆的向后溜车。

8.根据权利要求1所述的无级变速器，还包括耳轴速度传感器，所述耳轴速度传感器通过检测所述耳轴的轴旋转方向来感测所述机动车辆的向后溜车。

9.一种用于如权利要求1所述的无级变速器的速度比牵制的方法，所述方法包括：

传送指令信号给与比率控制子系统相关联的马达；以及

借助所述指令信号来指令所述比率控制子系统，以提供期望的比率控制增益。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括传送反馈信号给最初的指令信号。

11.一种用于机动车辆的如权利要求1所述的无级变速器的速度比牵制的方法，所述方法包括：

检测实际速度比；

向检测到的实际速度比的超速传动方向施加偏移；以及

将所述偏移用作指令速度比。