CN103796886A - 可连续变化传动装置的停车制动器的标定方法 - Google Patents

Abstract

一种标定车辆的可连续变化传动装置的液压操作停车制动器的方法。在车辆以在特定范围内的设置低速运动，且停车制动器关闭的情况下，使用搜索技术，其中，停车制动器的液压压力通过施加选定测试值的控制信号以便应用制动器而减小。当达到选定测试值时，它保持恒定，且对于表示停车制动器啮合的变化，监测在传动装置的HSU中的条件。这将预计成压力变化的形式，更特别是表示在制动器的板之间初始接触的增加，且当没有检测到HSU变化时，该步骤将暂停，并将测试另一控制值信号。

Description

可连续变化传动装置的停车制动器的标定方法

本申请要求美国临时专利申请No.61/527530的优先权，该美国临时专利申请的申请日为2011年8月25日。

技术领域

本发明通常涉及CVT停车制动器（驻车制动器）的标定，更特别是涉及通过监测在传动装置的静液压泵和马达之间的压力变化来进行标定，以便确定制动器的初始脱开或释放。

背景技术

美国临时专利申请No.61/527530（申请日为2011年8月25日）的内容整个被本文参引。

具有液压操作停车离合器的传动装置需要一致地操作，以使得制动器啮合和脱开的正时能够精确控制。这可能很困难，因为制动通过弹簧以机械方式施加，制动器通常有多个板，且在弹簧和其它部件公差之间有变化，因此用于使得活塞运动至使得板接触以及制动器开始啮合和执行力矩传递的点所需的压力可能有很大变化。

直到现在，在拖拉机中的大部分传动装置已经进行动力变换。可连续变化的传动装置或CVT变成越来越流行，并有明显不同的结构，通常使用静液压泵和马达。在泵和马达之间的压力直接表示通过静液压单元的力矩，又表示通过停车制动器吸收的力矩和在力矩传递方面的效果。在一些设计中，液压泵和马达能够在分开的壳体中，通过管或软管连接，但是它们可以在相同壳体（静液压单元或HSU）中，这通常提高了效率。

通常，具有离合器的已知电子控制传动装置使用标定程序。搜索方法用于确定提供用于恰好开始啮合离合器的压力所需的电流。这一点通常由发动机速度减小或发动机力矩变化的时间来确定，从而表示离合器开始啮合。不过，这种方法的缺点是发动机速度可能由于其它原因而变化，例如当在发动机上的其它负载变化时，例如液压或PTO负载，以及在发动机上的各种拉力变化等。还有，拖拉机发动机具有调速器，该调速器相当复杂，并可以由于复杂算法而改变发动机速度，以便管理排放、效率和其它因素。因此，发动机速度降低多少并不能总是直接表示在停车制动器上的力矩水平，这可能导致不同的标定值。使用发动机力矩进行的停车制动器标定存在类似的缺点。力矩传感器也可以用于标定，但是这样的力矩传感器很昂贵，并增加了复杂性。也可选择，增加另一力矩传感器可能是一个昂贵的选择。还有，发动机力矩可以由燃料来估计，但是这将有更慢的信号，且再次受到在发动机上的其它负载的影响。

因此，还在寻找一种并不依赖于发动机速度、力矩或单独力矩传感器的液压停车制动器的标定方式，并克服一个或多个上述缺点。

发明内容

这里公开了一种并不依赖于发动机速度或发动机力矩的可连续变化的传动装置的液压停车制动器的标定方式，并克服一个或多个上述缺点。

根据本发明的优选方面，传动装置的某些离合器的啮合用于车辆在设置的低速度下运动。使用的离合器优选是选择为提供更高的HSU压力，且地面速度将在标定过程中或标定结束时保持在特定范围内。使用搜索技术，其中，控制信号（例如成电流值的形式，该电流值变换为在减压阀中的压力值）施加给停车制动器，以便降低施加制动的液压制动压力，因为它是弹簧施加的。当达到选定的液压测试压力时，它保持恒定，对于表示停车制动器啮合的变化，监测HSU中的情况。这预计将是压力变化的形式，更特别是，表示“轻触点”的压力增加，其中，在制动器的板之间第一次发生接触。当没有检测到预期的压力增加时，步骤将暂停，并将选择和测试用于另一液压制动压力的信号值。

在测试各个压力之后，制动器再次释放，以便保证各步骤与制动器实际使用时相同。使用“分治”方法。这只需要在检测的HSU压力增加时降低制动压力的测试值。这称为搜索程序，它在每次获取新的“猜测值”或电流值时都将搜索区域分成两半。

根据本发明的另一优选方面，在泵和马达之间的HSU管线中的压力传感器或者在泵和马达之间的口中的压力差传感器将用作来自制动器啮合的驱动线路力矩的指示。恰好在停车制动器标定之前或在各测试压力下记录基线压力差，因为即使驱动线路脱开时通常也将有一些压力差。

附图说明

图1是用于本发明方法的CVT的简化示意图；

图2是用于图1的传动装置的变换的静液压相互比率与传动比的示意图；

图3是用于传动装置的典型变换的传动比与旋转斜盘角度的示意图；

图4是用于本发明方法的车辆的简化侧视图；以及

图5是用于本发明方法的停车制动器的简化示意图。

具体实施方式

下面参考附图，在图4中表示了作为工作机器1的典型车辆，该工作机器1是拖拉机，是能够用于多种用途的工作机器的代表，包括但不局限于：农业、建筑、运土和森林业。工作机器1包括动力源4，该动力源4例如将为内燃机，并与可连续变化的液压机械传动装置机械连接，该液压机械传动装置的典型实施例10在图1中示意表示。传动装置10可通过控制旋转斜盘角度来自动操作，如后面所述

还参考图1，传动装置10容纳于传动装置壳体11中，并包括静液压动力单元12和行星齿轮动力单元30，它们与包括范围齿轮组58的驱动线路连接，该范围齿轮组58安装在传动装置壳体11内，并与负载L连接，这里，该负载L是机器1的驱动轮，如图4中所示。应当知道，机器1能够可选择地包括负载L，该负载L包括履带驱动器或者机器的操作系统，例如但不局限于动力输出（PTO）。

传动装置10的静液压动力单元12包括流体泵16，该流体泵16通过流体导管17而闭环地与流体马达18连接。马达18通过输入齿轮N6而与动力源4连接，并有输出齿轮N10。供给静液压动力单元12的动力由从动齿轮N4来提供，该从动齿轮N4安装在前部轴上并与齿轮N6啮合。输出齿轮N10通过齿轮N11和N12而与行星齿轮动力单元30的环齿轮NR连接。

机器1包括基于处理器的控制器100，该控制器100通过合适的通信通路108而与优选是布置在机器1的驾驶室104内的输入装置102连接，以便调节泵16的旋转斜盘角度（由术语“SPA”表示），用于控制传动装置的操作。作为示例实施例，泵16能够是公知结构的电子控制可变排量液压泵。

行星齿轮动力单元30包括在行星齿轮输入轴32上的第一太阳齿轮NS1，该行星齿轮输入轴32可通过向前方向离合器54或反向方向离合器52而与动力源4连接。在控制器100的自动控制下动力单元30选择地与负载L连接、与静液压动力单元12连接，并选择地与动力源4连接。为了与负载L连接，液压机械传动装置10包括与负载L连接的输出轴60，该输出轴60承载输入齿轮N18，该输入齿轮N18与在范围齿轮组58的范围1/2轴上的输出齿轮N17啮合，该输出轴60还承载齿轮N22，该齿轮N22与在范围3/4轴上的齿轮N19啮合。范围1/2轴能够通过范围选择器或离合器R1和R2的自动操作而与行星齿轮动力单元30连接，分别用于使得动力流通过齿轮N13和N14或者N15和N16。范围3/4轴能够通过范围选择器或离合器R3和R4而与单元30连接，用于使得动力流通过齿轮N13和N20或者N15和N21。范围1/2轴和范围3/4轴还能够同时与动力单元30连接，以便提供双重动力流。

各个离合器的控制将由控制器100利用通过合适传导通路108而与控制器100连接的促动器106来自动地控制。传动装置10还包括合适的传感器，包括用于检测在连接泵16和马达18的导管17中的压力情况的压力传感器110以及用于检测负载轴60的速度的速度传感器112，它们都通过传导通路108而与控制器100连接。控制器100还与发动机4连接，用于从该发动机4接收速度和其它信息。作为分开传感器110的可选方案，标号110能够表示压力差传感器，该压力差传感器与口连接，该口与在单元12的泵和马达之间的流体环路的两侧连通。

在操作中，可连续变化的液压机械传动装置10能够操作成具有组合的静液压和机械动力流，即通过啮合反向离合器52以便经由齿轮N1、N3、N5和N7向行星齿轮动力单元30提供动力，或者通过啮合向前离合器54以便经由齿轮N1、N8和N2向它提供动力。还能够通过使得两个离合器52和54都脱开和与两个范围离合器啮合而将传动装置10操作成用于纯静液压动力流。通常，R1和R2范围离合器，R1和R4离合器。

因此，对于传动装置10，它自身并没有用于工作范围或道路范围的选择。不过，传动装置提供了在需要时在用于提供工作/道路结构的范围之间的无缝转变。从零至最大速度的速度变化通过在控制器100的控制下改变泵16的SPA而以平滑和连续的方式实现。对于各速度范围，基本上使用旋转斜盘的全部运行范围。也就是，旋转斜盘将在它的运行范围的一端处用于在该范围内的最小速度，它将在另一端处用于在该范围内的最大速度，且旋转斜盘的零倾斜或中立位置将是该速度范围的中间位置，而不是像一些其它传动装置那样是零速度位置。这对于执行一些需要改变状态的传动命令（其中，旋转斜盘将必须倾斜至与当前位置明显不同的位置）将成为难题。还有，通过静液压动力单元的动力流的方向在这些范围变化过程中通常反向。

传动装置10包括与负载轴60连接的停车制动器114，该停车制动器114用于能够进行梭式变速和其它操作。停车制动器114通过合适的传导通路108而与控制器100连接，用于因此自动操作控制，包括成比例或逐渐地啮合或施加，以及在某些条件下释放或脱开。在这方面，控制停车制动器114的优选方式是通过可变电信号，因此，控制器100输出具有特殊电流值的停车制动器控制信号，该信号值适合用于根据本发明来标定。

更特别是参考图5，停车制动器114为普通的公知结构。制动器114包括与输出轴60连接的板120以及与机器1的固定元件122连接的板124。板120和124通过一个或多个弹簧126而按压在一起，以便防止轴60旋转，并通过流体活塞128而可控制地分开，以便允许轴60旋转。增压流体通过流体管线17而从泵P供给比例螺线管减压阀130（该比例电磁减压阀130由来自控制器100的电信号或其它合适控制信号来控制），以便控制活塞128的运动，用于可控制地分离板120和124，且流体流向储罐132。

停车制动器114将由控制器100自动地控制成啮合或者保持啮合（当已经啮合时）的条件能够包括但不局限于：当机器1的动力源4关闭时、传动装置脱开时、操作人员离开操作人员座位时以及暂停情况（其中，操作人员使得FNR操纵杆留在F一定时间而没有运动）。控制器100也将在接收用于脱开停车制动器的命令时控制停车制动器以便保持啮合，直到满足某些条件。其它情况包括当通过输入装置102（例如FNR操纵杆等）接收命令以便改变传动装置的操作状态时。这种命令能够包括变化至中立或接近零运动状态，或者离合器踏板命令。一些变换包括使用停车制动器，如图3中所示。

停车制动器114大致以液压离合器的方式构成，但是这里设置成以相反方式操作，也就是，用于离合器的啮合模式将是用于停车制动器114的脱开模式，而用于离合器的脱开是制动器的啮合。

停车制动器的使用

梭式变速

为了反向啮合，不仅必须交换方向离合器，而且旋转斜盘必须运动至另一侧，如图1的传动装置图中所示。确实是这样，因为泵方向不能反向。图2也通过描绘用于向前和反向的、横过HSU的比率（HRR）与横过传动装置（TRR）的比率而表示了这种情况。

当旋转斜盘从一侧运动至另一侧时，驱动线路通常不能啮合，因为这可能导致更高速度（如果离合器并不滑动）。可能有两种主要的选择方案来对付该问题。一个是通过应用R1和R3两个离合器而使得传动装置锁住（four square，锁定输出轴），第二个是使用停车制动器。

梭式变速可以有三个阶段。在第一阶段中，车辆使用旋转斜盘来简单地减速，需要时变换范围，且减速度限制为DTOA，对于任何减速都相同。当实际交换向前和反向离合器时然后是“方向交换”。方向交换定义为梭式变速的、从当离去的方向离合器开始卸载时至当即将到来的离合器完成斜向上和完全啮合时的部分。穿梭的最后阶段是当车辆可以使用旋转斜盘加速至沿反向方向的最终速度时。这再次通过旋转斜盘来进行，在需要时变换范围，并限制为DTOA。

由离合器耗散的能量需要减至最小，以便防止损坏。在CVT中，为此的一种最重要方式是在变换之前降低车辆速度。方向交换总是在第一范围中进行。如果在命令梭式变速时速度较高，车辆将通过正常的旋转斜盘运动和范围变换来减速。

对于梭式变速，将需要在命令穿梭时的速度（或当前速度）和最终的相反速度来确定交换离合器和使旋转斜盘运动的时间和方式。用于图1的传动装置的梭式变速是一个难题，因为旋转斜盘可能需要在即将到来的离合器能够啮合之前运动相当大距离，或者车辆可能在旋转斜盘到达它的最终位置之前运行很快。为此，离合器交换通常将在较高速度下进行（恒定SPA类型），但是仍然足够低，以使得在离合器中耗散的能量不会引起损坏（全部交换都在第一范围中进行）。这不能用于降低速度的穿梭，因为SPA将需要“往回”（反向方向）运动。在这种情况下，需要应用停车制动器，以便防止车辆滚转，同时当旋转斜盘运动时处于中立位置。

因为用于使旋转斜盘运动的时间可能有相当大的变化，且当旋转斜盘并不就位时啮合即将到来的离合器可能引起超速情况，因此需要逻辑电路来充装即将到来的离合器，然后等待，直到马达速度（旋转斜盘误差）在啮合即将到来的离合器之前达到它的合适值，以便实现恒定变换。

在梭式变速过程中，应当在所有阶段实现合适的传动装置输出加速度（DTOA），特别需要在阶段之间的过渡中匹配。在即将到来的离合器中的压力应当仔细控制，以便实现正确的DTOA，都通过起动至合适压力和闭环控制。如果停车制动器用于减速，它也应当以闭环方式来控制，以便实现DTOA。

使用停车制动器来减速的梭式变速

对于从低速的穿梭，SPA必须往回运动，不能使用在前面部分中的方法。一个实例是中速至中速的梭式变速，如图3中所示。中速穿梭是通常在车辆停止之前有足够时间来使得SPA运动就位的穿梭，尽管并不总是这种情况。

当开始变换时，将有稍微的延迟，因为准备施加停车制动器（这不能预先进行，因为在交换之前没有比率变化）。离去的方向离合器卸载，因为必须执行方向交换，但是R1离合器也必须卸载，以便使得行星齿轮与车轮脱开，并避免任何力矩使得旋转斜盘运动（从而影响减速）。

然后使用停车制动器来使车辆减速，同时旋转斜盘运动就位，且即将到来的方向离合器啮合。啮合即将到来的方向离合器并不影响输出力矩，因为R1保持脱开。通常，旋转斜盘在到达零速度之前就位（因为低速穿梭不使用该方法），且车辆并不停止在零速，但是如果SPA变化比正常更慢则可能不是这种情况。一旦旋转斜盘就位，即将到来的离合器用于继续减速至零，并沿相反方向重新加速。

停车制动器标定

停车制动器标定与用于离合器的标定类似，且基本上确定湿离合器的接触点。因为它是制动器，因此不能在车辆不运动的情况下进行标定。还有，它是由弹簧或其它机械方式施加，因此压力必须减小。还有，它用于通过以闭合方式降低压力而使车辆减速。

为了标定，R3离合器和向前离合器用于完成通路和驱动。可以使用任意范围离合器，但是发现R3为优选，因为它导致比R1更高的HSU压力，并允许在比R2或R4更低的轮速下操作，且应当能够标定成更接近接触点。

为了获得可重复和准确的结果，预计标定将在水平地面上进行，且并不与拖拉机或其它设备（该设备将使得传动装置上的负载变化）连接。对于特殊用途，必须确定所需的确切车辆速度，但是考虑低速，例如1KPH。当速度太低时，结果可能是不可重复的。操作人员以与正常驱动相同的方式单独起动运动，且所有其它控制（例如FNRP、脚踏制动器、速度操纵杆、离合器踏板等）都能够用于停止运动，就像正常驱动。

用于停车制动器标定的条件

在标定过程中，地面速度必须保持在特定范围内。当车辆速度由于任何原因而不在该范围内时，标定必须终止，标定值将不能储存。

地面速度在停车制动器标定中自动地限制为用于标定的正确值。在进行标定后，车辆自动停止，且不能再次运动，直到离开标定或再次执行标定。FNRP操纵杆也必须在能够离开标定之前返回至停车，以避免操作人员忘记和协调在命令和停车制动器状态之间的差异。操作人员必须不使用离合器踏板来出发，但是可以使用速度操纵杆或踏板。

起动标定需要车辆运动。与在正常模式中啮合类似，旋转斜盘必须在R3范围离合器啮合之前处于正确位置。SPA的速度限制将限制为避免急冲起动或停止（特别是停止，因为是自动的）。

停车制动器标定搜索技术

在标定搜索中，液压制动压力降低，以便施加制动，因为它是弹簧施加。使用“快速排空”脉冲，与当停车制动器实际用于穿梭时相同。在该脉冲后并不执行斜向，压力只保持恒定，直到HSU压力升高或者步骤暂停。

在测试各电流后，制动器再次释放（电流增加），以便保证各步骤与当制动器实际使用时相同。使用“分治”方法。当HSU压力增加时只降低测试制动压力。这基本上是搜索程序，它在每次获取新的“猜测”时都将搜索区域分成两半。在很多情况下，这是最有效的搜索程序，使用最少数目的步骤。在本申请中，它并不是直接应用，因为标定电流并不是可能在搜索区域中的任意位置。它更可能在中心。因此，程序开始于某些台阶尺寸，然后它在各连续测试中分成两半。这可以以多种方式变化，例如重复测试以便保证结果正确。在台阶尺寸减小至足够小尺寸时考虑进行标定。

检测停车制动器啮合

由于与离合器标定类似的原因，HSU的压力传感器110（或在口中的压力差传感器）将用作驱动线路力矩的指示。预计在压力传感器110的输出信号上有噪音，和/或有压力波动的其它问题。标定查找在传感器110的输出压力值之间的差值变化，而不是该差值的设置水平。

操作人员将在停车制动器标定过程中并不使用行车制动器。使用行车制动器可能引起储存错误的标定值。当需要使用行车制动器时，应当重复标定。

能够使用本发明的典型传动装置和车辆的更详细说明在授予Dix.等的美国专利申请No.12/652490（申请日为2010年1月5日）中介绍和公开，该文献的说明因此整个被本文参引。

术语

CVT–可连续变化的传动装置（无级变速器）

DTRR–合适的传动装置相互比率-由VCL命令

DTOA–合适的传动装置输出加速度-由VCL命令

方向交换–梭式变速的、从当离去的方向离合器开始卸载时至当即将到来的离合器完成斜向上和SPA已经就位以及CTRR能够再次以DTOA斜向时的部分。

CTRR–控制器传动装置相互比率（DTRR的速度限制版本）

HRR–静液压相互比率（马达速度/泵速度）

HSU–静液压单元

SPA–旋转斜盘角度

TRR–传动装置相互比率（传动装置输出轴速度/发动机速度）

VCL–车辆控制逻辑电路

根据全部前面所述，本领域技术人员应当知道，已经表示和说明了一种新颖的、可连续变化传动装置的停车制动器的标定方法。不过还应当知道，在本发明的原则和范围内，可以考虑多种变化，包括为了解释本发明的性质而已经介绍和示例说明的部件的细节、材料和布置方式。因此，尽管前面的介绍和讨论提出了本发明的某些优选实施例或元件，但是还应当知道，根据前述讨论和介绍，本发明的概念可以很容易地包含在或者实施于其它实施例和结构中，而并不脱离本发明的范围。因此，下面的权利要求将广义地保护本发明以及所示的特殊形式，且并不脱离本发明的精神和范围的所有变化、改变、改进以及其它使用和用途都认为由本发明覆盖，本发明只由下面的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种标定车辆的液压操作停车制动器的方法，包括以下步骤：

a.使用传动装置来推进车辆，且所有制动器都关闭；

b.监测传动装置的静液压动力单元中的压力条件，包括记录在单元中的基础压力值；

c.使用第一控制信号值以预定方式控制停车制动器，并确定在静液压动力单元中的压力条件因而产生的变化；以及

i.若在静液压动力单元中的压力条件因而产生的变化大于第一预定值，那么释放停车制动器，并重复a-c，以便使用第二控制信号值来控制停车制动器，该第二控制信号值预计将在静液压动力单元内的压力条件中产生更低的变化结果；以及

ii.若在静液压动力单元中的压力条件因而产生的变化小于第二预定值时，那么释放停车制动器，并重复a-c，以便使用控制信号值来控制停车制动器，该控制信号值预计将在静液压动力单元中产生更高的变化结果；以及

d.若在执行步骤a-c之后在静液压动力单元中因而产生的压力处于第一预定值和第二预定值之间，那么记录控制信号值作为标定值。

2.一种标定车辆的可连续变化传动装置的液压操作停车制动器的方法，包括以下步骤：

使用传动装置来推进车辆，且所有制动器都关闭，并使用预定控制值以预定方式控制停车制动器中的液压压力；

其特征在于：对于表示停车制动器初始啮合的变化，监测在传动装置的静液压动力单元中的条件。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征还在于以下步骤：当表示初始啮合的变化不存在时，在车辆使用传动装置推进的情况下，重复以预定方式将停车制动器中的液压压力降低至较低值以及对于表示停车制动器初始啮合的变化检测在传动装置的静液压动力单元中的条件的步骤。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征还在于以下步骤：当在静液压动力单元中的压力条件增加表示停车制动器的啮合大于初始啮合时，在车辆使用传动装置推进的情况下，重复以预定方式将停车制动器中的液压压力降低至较高值以及对于表示停车制动器初始啮合的变化检测在传动装置的静液压动力单元中的条件的步骤。

5.根据权利要求2所述的方法，其中：在传动装置的静液压动力单元中的条件包括压力变化。

6.根据权利要求5所述的方法，其中：压力变化包括压力增加。

7.一种标定车辆的可连续变化传动装置的液压操作停车制动器的方法，包括以下步骤：

使用传动装置以在预定范围内的速度推进车辆，且所有制动器都关闭，并使用具有预定值的控制信号以预定方式降低停车制动器中的液压压力；

在车辆以该速度推进、制动器关闭和停车制动器中的液压压力降低时，对于表示停车制动器初始啮合的增加，监测在传动装置的静液压动力单元中的压力条件。

8.根据权利要求7所述的方法，其中：监测压力条件的步骤包括监测静液压动力单元的至少一个压力传感器的输出。

9.根据权利要求7所述的方法，其中：监测压力条件的步骤包括监测与静液压动力单元连接的压力差传感器的输出。

10.根据权利要求7所述的方法，其中：控制信号是电流。

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