CN103827548B - 在梭式变速过程中用于控制连续可变传动装置的系统和方法 - Google Patents

Abstract

这里公开了一种用于在梭式变速过程中控制工作机器的可连续变化传动装置的方法。该方法可以大致包括通过使得可连续变化传动装置的离去的方向离合器脱开和使得可连续变化传动装置的即将到来的方向离合器滑动而开始方向交换，以便使得工作机器沿离去的方向减速。另外，该方法可以包括：估计在梭式变速过程中在即将到来的方向离合器中耗散的总能量；使得总能量与预定能量界限值比较；以及当总能量等于或超过预定能量界限值时，执行反向动作，以便完成梭式变速；其中，反向动作对应于使得离去的方向离合器或即将到来的方向离合器中的一个啮合而采取的动作，以便使得梭式变速能够利用比率变化来完成。

Description

在梭式变速过程中用于控制连续可变传动装置的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求美国临时专利申请No.61/527455的优先权，该美国临时专利申请的申请日为2011年8月25日，标题为“Shuttle Shifting fora Continuously Variable Transmission”，该文献整个被本文参引用于各种目的。

技术领域

本发明通常涉及连续可变传动装置，更特别是涉及一种用于控制可连续变化传动装置以便提供改进的梭式变速的系统和方法。

背景技术

利用静液压动力单元的可连续变化传动装置（下文中有时称为液压机械可连续变化传动装置）为公知。对于多个行业（例如农业、运土、建筑、森林业和采矿），多种工作机器利用这种传动装置。在操作中，静液压动力单元的流体排量变化，以便改变传动装置的输出与输入比，也就是在传动装置的旋转输出和输入之间的比率。这通过改变静液压单元的可变排量流体泵或马达的旋转斜盘的角度来实现。在一种称为梭式变速的普通工作模式中，机器的运动方向变化，通常在负载下，该梭式变速的一个普通实例是当拖拉机负载器沿一个方向运动以便拾取或铲起负载，然后反向使负载升高时，通常涉及转弯运动，并卸载负载。然后该顺序反向，通常重复多次。有时，这样的梭式变速操作在斜坡或斜面上进行。这样的运动将使得传动装置的元件磨损和撕开，并可能升高多个元件的温度，特别是离合器，从而引起性能、寿命和可靠性的问题。通常还希望相对快速和无缝地完成梭式变速，而几乎没有或没有机器的猛拉或摇晃。

在一种传动装置中，静液压动力单元设置成执行车辆沿一个方向的运动，单元的旋转斜盘将沿一个方向倾斜。为了执行车辆沿相反方向的运动，旋转斜盘沿相反方向倾斜。当试图使得车辆不运动时，例如并不向前或向后运动时，单元的旋转斜盘运动至零倾斜角度或接近零角度。然后，为了执行车辆沿一个方向或另一方向运动时，旋转斜盘合适地沿所需方向倾斜至所需角度。在这种传动装置中，当提供多个速度范围时，对于各范围的零速度将是零或接近零位置，这不会对使得车辆沿相反方向运动的梭式变速产生问题或限制。

不过，通常用于各种重型车辆例如工作机器（包括用于建筑、运土、森林业和农业，其中通常使用梭式变速）的另一种可连续变化传动装置使用静液压动力单元，该静液压动力单元设置成这样，在零车辆或机器速度时，根据选择的范围、运行方向和可能的其它因素，静液压动力单元的旋转斜盘沿一个方向或另一方向处于全排量或接近全排量。在该方面参考的一个实例是Weeramantry的美国专利No.7063638B2（公开日为2006年6月20日）。当这种传动装置进行梭式变速时，通常将减小传动比，以便实现零车辆速度，然后变换传动装置，以便使得机器沿相反方向运动。当达到零车辆速度时将需要一些时间来使得旋转斜盘运动至它的新位置，在这期间，操作人员能够施加制动或者啮合相对离合器的组合，以便保持车轮或履带。不过，这种变换方式的缺点是可能由于旋转斜盘运动而延迟。作为另一可能缺点，以相同方式重复地执行梭式变速可能引起与温度相关的性能和可靠性问题，特别是当制动器重复地使用以便使车辆减速，或者相同离合器重复地使用以便在变换过程中使车辆减速和/或加速时。另外，并不是所以梭式变速都在相同条件下进行，可能希望有对于不同条件执行梭式变速的可选方式。

因此，还在寻找一种克服一个或多个上述缺点或缺陷以及获得一个或多个上述合适特征的方式。

发明内容

本发明的方面和优点将部分在下面的说明书中提出，或者可以由说明书清楚，或者可以通过实施本发明而了解。

在一个方面，本发明的主题涉及一种用于在梭式变速过程中控制工作机器的可连续变化传动装置（无级变速器）的方法。该方法可以大致包括通过使得可连续变化传动装置的离去的方向离合器脱开和使得可连续变化传动装置的即将到来的方向离合器滑动而开始方向交换，以便使得工作机器沿离去的方向减速。另外，该方法可以包括：估计在梭式变速过程中在即将到来的方向离合器中耗散的总能量；使得总能量与预定能量界限值比较；以及当总能量等于或超过预定能量界限值时，执行反向动作，以便完成梭式变速；其中，反向动作对应于使得离去的方向离合器或即将到来的方向离合器中的一个啮合而采取的动作，以便使得梭式变速能够利用比率变化来完成。

在另一方面，本发明的主题涉及一种用于在梭式变速过程中控制工作机器的可连续变化传动装置的方法。该方法可以大致包括：通过使得可连续变化传动装置的离去的方向离合器脱开以及使得可连续变化传动装置的即将到来的方向离合器滑动而开始方向交换，以便使得工作机器沿离去的方向减速。另外，该方法可以包括：确定当即将到来的方向离合器继续滑动时该即将到来的方向离合器是否会过热；在即将到来的方向离合器将过热的情况下，脱开即将到来的方向离合器；以及使得可连续变化传动装置的静液压单元的旋转斜盘运动至用于使得离去的方向离合器重新啮合的位置。

在还一方面，本发明涉及一种用于在操作工作机器的同时执行梭式变速的系统。该系统可以大致包括可连续变化的传动装置，该传动装置包括：离去的方向离合器，用于使得该可连续变化传动装置沿离去的方向啮合；以及即将到来的方向离合器，用于使得该可连续变化传动装置沿即将到来的方向啮合。另外，系统可以包括控制器，该控制器与可连续变化传动装置通信连接。该控制器可以设置成：通过使得离去的方向离合器脱开以及使得即将到来的方向离合器滑动而开始方向交换，以便使得工作机器沿离去的方向减速；估计在梭式变速过程中在即将到来的方向离合器中耗散的总能量；使得总能量与预定能量界限值比较；以及当总能量等于或超过预定能量界限值时，执行反向动作，以便完成梭式变速；其中，反向动作对应于使得离去的方向离合器或即将到来的方向离合器中的一个啮合而采取的动作，以便使得梭式变速能够利用比率变化来完成。

参考下面的说明书和附加权利要求，将更了解本发明的这些和其它特征、方面和优点。包含在说明书中并构成该说明书的一部分的附图表示了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

附图说明

对于本领域普通技术人员，本发明的充分公开（包括本发明的最佳方式）将在说明书中阐明，该说明书参考附图，附图中：

图1是典型工作机器的侧视图，该工作机器包括可根据本发明自动控制的可连续变化液压机械传动装置，用于从梭式变速的可选方式中选择和执行选定的变换；

图2是图1的工作机器的液压机械传动装置的简化示意图；

图3是图2的传动装置的传动比与静液压动力单元比率的简化示意图；

图4是对于变换传动装置的一个可选方式的、图2的传动装置的传动比与静液压动力单元旋转斜盘角度的简化示意图；

图5是对于变换传动装置的另一可选方式的、图2的传动装置的传动比与旋转斜盘角度的简化示意图；

图6是对于变换传动装置的另一可选方式的、图2的传动装置的传动比与旋转斜盘角度的简化示意图；

图7是对于变换传动装置的还一可选方式的、图2的传动装置的传动比与旋转斜盘角度的简化示意图；

图8是对于变换传动装置的还一可选方式的、图2的传动装置的传动比与旋转斜盘角度的简化示意图；

图9是对于变换传动装置的还一可选方式的、图2的传动装置的传动比与旋转斜盘角度的简化示意图；

图10是表示用于自动选择根据本发明的梭式变速的方式的本发明方法步骤的高水平流程图；

图11是对于变换传动装置的还一可选方式的、图2的传动装置的传动比与旋转斜盘角度的简化示意图；

图12是表示用于根据图11中所示的变换方式来执行梭式变速的方法的一个实施例的步骤的流程图；

图13是表示用于执行梭式变速以防止即将到来的方向离合器过热的方法的一个实施例的步骤的流程图；

图14是图2的传动装置的传动比与旋转斜盘角度的简化示意图，特别表示了当工作机器当前沿即将到来的方向运行时根据图13的方法变换的方式；以及

图15是图2的传动装置的传动比与旋转斜盘角度的简化示意图，特别表示了当工作机器当前沿离去的方向运行时根据图13的方法变换的方式。

具体实施方式

下面将详细介绍本发明的实施例，在图中表示了这些实施例中的一个或多个实例。各实例提供为解释本发明，而不是限制本发明。实际上，本领域技术人员应当知道，在不脱离本发明的范围和精神的情况下能够对本发明进行多种变化和改变。例如，作为一个实施例的一部分的所示或所述特征能够用于另一实施例，以便产生还一实施例。因此，本发明将覆盖落在所附权利要求和它们的等效物的范围内的这些变化和改变。

通常，本发明的主题涉及一种用于控制可连续变化传动装置的系统和方法，以便在梭式变速过程中保护即将到来的方向离合器防止热损坏，同时保持由操作人员预期的车辆运行状态和性能。如后面所述，通常有利的是通过连续滑动即将到来的方向离合器来执行梭式变速，直到梭式变速完成。不过，这样的离合器滑动导致能量耗散在即将到来的离合器中，从而在离合器中产生热量。在极端情况下，例如在爬上山坡和/或承载较重负载时梭式变速，在即将到来的方向离合器中产生的热量可能导致热损坏。

因此，根据本发明的主题的方面，公开的系统和方法提供了用于工作机器的控制器的装置，以便自动地对即将到来的方向离合器可能受到过热或热损坏的情况作出反应。具体地说，如后面所述，梭式变速可以通过在传动装置的、离去的方向离合器和即将到来的方向离合器之间进行方向交换而开始，其中，即将到来的方向离合器滑动以便提供提高的性能，而不需要工作机器停止。当即将到来的方向离合器滑动时，工作机器的控制器可以连续估计先前已经在离合器中耗散的能量以及在梭式变速的其余部分过程中将在离合器中耗散的能量。当将在梭式变速过程中耗散的总能量太高时，控制器可以设置成使得传动装置的操作从离合器滑动往回“回复（revert）”至比率变化，以便完成梭式变速，并因此防止即将到来的方向离合器过热。特别是，当能量太高时，控制器可以设置成执行反向动作，以便限制能量耗散的进一步增加（例如通过保持在即将到来的方向离合器中的压力，或者通过施加停车制动器，以便控制工作机器的减速），同时旋转斜盘运动至合适位置，用于使得驱动线路完全啮合。一旦驱动线路完全啮合，可以调节传动比以便完成梭式变速。

下面参考附图，在图1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，并与连续可变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2中示意表示。传动装置10可根据本发明自动操作成根据一个或多个监测条件而从执行梭式变速的多个可选方式中进行选择，并执行选定的梭式变速，如后面所述。

还参考图2，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1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包括履带驱动或者机器的操作系统（例如包括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，以便通过一定位置范围来调节泵16的旋转斜盘的角度（旋转斜盘由穿过泵16的斜箭头来表示）。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。动力单元30选择地与负载L连接，在控制器100的自动控制下，该负载L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中的压力状态的压力传感器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。

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都脱开而将传动装置10操作成用于纯静液压动力流。

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的旋转斜盘角度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零速度，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，例如一些梭式变速，因为有时将需要转变或运动至新位置。对于其它命令（例如在更高速度下的梭式变速），速度范围将需要变化，但是能够发现，需要结束的旋转斜盘位置与开始位置相同或类似，这样有机会用于以与更低速度变换不同的方式来变换。

传动装置10包括与负载轴60连接的停车制动器114，根据本发明，该停车制动器114用于能够进行至少一种选定方式的梭式变速。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以及在特定条件下释放或脱开。为了实现后一能力，作为非限定实例，停车制动器114能够使用通过来自控制器100的电信号而操作的比例减压阀来控制。为了在机器1并不工作时进行操作，停车制动器114能够通过弹簧或其它一个偏压元件或多个偏压元件或通过机械装置而啮合。

停车制动器114将由控制器100自动控制成啮合或保持啮合（当已经啮合时）的其它条件能够包括但不局限于：当机器1的动力源4关闭、传动装置脱开、操作人员离开操作人员座位以及当FNR操作杆留在F位一段时间而没有运动时。控制器100还将在接收到使得停车制动器脱开的命令时控制停车制动器以便保持啮合，直到满足特定条件，如后面所述。其它条件包括当通过输入装置102（例如FNR操作杆等）接收命令以便改变传动装置的操作状态时。这些命令能够包括变化成或紧邻中性或零运动状态，或者离合器命令。

应当知道，在图1中示出的工作机器1简单地表示了合适工作机器1的一个实例，其利用具有该工作机器的公开的系统和方法。类似地，在图2中示出的传动装置10的结构简单地表示了合适传动装置的一个实例，其利用具有该传动装置的公开的系统和方法。因而，本领域的普通技术人员应当知道，本发明主题的应用不需要限制在图1和2中所示的特殊工作机器1和传动装置10，而是本发明主题可以很好地用于各种类型/结构的工作机器和传动装置。

还参考图3，图中表示了示为TRR的传动比与示为HRR的静液压动力单元比率（马达速度/泵速度）的关系的曲线图，用于传动装置10的操作的四个可选的向前范围和四个可选的反向范围：即向前范围1或较低（表示为FR1）；向前范围2（表示为FR2）；向前范围3（FR3）；向前范围4（FR4）；反向范围1（RR1）；反向范围2（RR2）；反向范围3（RR3）；以及反向范围4（RR4）。HRR与旋转斜盘角度直接相关，该旋转斜盘角度是由控制器100控制的参数。在图3中，应当知道，对于各个范围，旋转斜盘的零倾斜位置处在旋转斜盘沿相反运动方向的最大倾斜程度之间。因此，在用于向前范围RR1的最低静液压动力单元比率处，旋转斜盘将处于或接近沿左手方向的最大倾斜，如图所示，这也是传动装置对于该方向的零速度比，而在该范围的最高比率处，旋转斜盘将处于或接近它沿相反方向（该相反方向是右手方向，如图所示）的最大倾斜。可以知道，对于反向方向，正好相反。因此，还能够知道，为了在沿向前方向的最低范围中从零速度到达至沿反向方向的最低范围中的零速度，旋转斜盘必须基本运行它的整个运动范围，如距离ROM所示。还应当知道，为了反向啮合，不仅必须交换向前和反向方向离合器，还必须使得旋转斜盘运动距离ROM。这里，应当知道，当称为术语“最大”倾斜时，旋转斜盘运动将仍然保留一些边缘量，这样，零车辆速度仍然能够在多种情况下实现，例如但不局限于在静液压动力单元中的泄露，这可能使得马达对于给定旋转斜盘角度旋转更慢。

另外，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，因为这将在离合器并不滑动时导致更高速度。对付该问题可能有两种主要选择方式，一个是通过应用R1和R3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。当使用四方化时，它很难控制，因为旋转斜盘运动并不完全脱开，且使得旋转斜盘运动将使得车辆沿相反方向运动，这必须通过控制在R3或R1离合器中的压力来补偿。

作为本发明的优点，梭式变速将能够从任意向前速度变为任意反向速度。根据本发明，梭式变速将有三个阶段。在第一阶段，机器1使用旋转斜盘来减速，且减速限制为目标值。然后，向前和反向离合器54、52交换。方向交换定义为从当离去（off-going）的方向离合器开始卸载时至当即将到来（on-going）的方向离合器结束斜向上和充分啮合时的梭式变速部分。穿梭的最后阶段是当机器可以使用旋转斜盘来加速至沿相反方向的最终速度。这通过旋转斜盘来进行，在需要时进行范围变换，并限制为合适的传动装置加速值。还应当知道，在比率变化、通过停车制动器来减速和在使用离合器滑动来减速然后再加速时，在所有类型穿梭的所有阶段中都控制减速。

作为一种考虑，合适的是减小由离合器耗散的能量，以便防止损坏。还发现做这些的最佳方式之一是在变换之前降低车辆的速度。方向交换总是在第一范围中进行。当命令梭式变速时速度较高时，车辆将通过正常旋转斜盘运动和范围变换而减速。因此，在本发明中，将需要当命令穿梭时的速度（或当前速度）和最终的相反速度，以便确定何时和怎样交换离合器和使旋转斜盘运动。

作为另一考虑，如由距离ROM所示，用于传动装置例如传动装置10的梭式变速成为难题，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的距离，或者车辆可能在旋转斜盘到达它的最终位置之前运行太快。在这种情况下，已经发现最好是应用停车制动器114，以便当旋转斜盘运动时在中立位置中防止车辆滚转。作为另一考虑，因为用于使得旋转斜盘运动的时间可以有较大变化，且在旋转斜盘并不就位时使得即将到来的离合器啮合可能引起超速情况，因此控制器100应当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）在即将到来的离合器啮合之前达到它的合适值，以便实现一致的变换。在梭式变速过程中，希望在所有阶段都获得合适的传动装置输出加速（DTOA），且特别需要在两个阶段之间的转变过程中匹配。通过初始化至合适压力和闭环控制，在即将到来的离合器中的压力应当仔细控制，以便获得正确的DTOA。当使用停车制动器来用于减速时，它还以闭环形式来控制，以便获得DTOA。

还参考图4至9，下面将介绍用于不同条件的多个梭式变速方式。在这些附图中，竖直轴线表示传动装置输出速度与发动机速度的比率（表示为TRR），也表示沿相反方向的车辆运动速度（向前在水平轴线的上面，反向在下面）。水平轴线表示静液压动力单元的旋转斜盘角度。在图中表示了从向前至反向的梭式变速，但是对于可用条件，该说明也用于从反向至向前的梭式变速。在该方面，图4表示了用于低向前开始速度和低向后结束速度的梭式变速方式。这恰好在车辆降低至零速度和范围离合器卸载时利用停车制动器的自动操作。

作为第一步骤，速度通过使旋转斜盘运动而降低，如距离D1所示。在图4中，没有表示范围变换，但是当梭式变速命令从更高速度范围开始时，将使旋转斜盘运动，范围变换将恰好在它们进行正常速度变化时产生。就像正常速度变化，合适传动比的变化率可以通过控制器100的控制软件来进行限制和调节。

当车辆到达零速度时，范围离合器卸载，并自动施加停车制动器114来减少所需的操作人员动作，例如行车制动器的离合和施加，以便防止车辆的不希望运动。停车制动器的施加压力应当足够高，以便即使在陡坡上也防止车辆沿错误方向运动。然后，旋转斜盘将运动距离ROM，以便反向倾斜。当旋转斜盘运动距离ROM时，充装即将到来的方向离合器。然后，在旋转斜盘运动至正确位置和充装即将到来的方向离合器之后，停车制动器将释放或脱开，且车辆将开始运动。在选定时间（例如在ROM结束时），方向交换将发生（即将到来的方向离合器啮合，离去的方向离合器卸载），且旋转斜盘以获得选定反向速度的方式来运动。

在图5中表示的、根据本发明的梭式变速的另一方式是恒定SPA梭式变速。这种方式可用于从高速至高速的变换，也可用于高速至低速和低速至高速的变换（图6）。应当知道，根据所需的最终反向速度，这种方式的梭式变速能够用于几乎任意旋转斜盘角度。能量将取决于横过即将到来的离合器（当它啮合时）的速度中的平方差。在执行离合器交换之前改变旋转斜盘角度以便减慢车辆将降低能量和可能导致更好性能。能量耗散将类似于从高速至高速变换的情况。在图5中，未示出范围变换，但是当从更高速度范围命令梭式变速时，旋转斜盘将运动，且范围变换将恰好在它们进行正常速度变化时产生。

然后，当传动比处于给定点时，交换方向离合器，旋转斜盘运动至用于沿相反方向的特殊传动比的值。即将到来的方向离合器在预计到该点时进行充装。这样的交换可以开始，以使得旋转斜盘角度继续沿相同方向稍微连续变化，并在交换过程中保持恒定，或者实际上在交换过程中反向（根据各个参数的相对值）。交换过程中使得旋转斜盘角度的方向反向可能导致在离合器中耗散的能量更小，这很合适，但是当旋转斜盘控制迟缓（与交换所需的时间相比）时，使得旋转斜盘在交换过程中沿相同方向进行一些运动可能更好。可能更重要的是，使得旋转斜盘在交换过程中运动将产生影响减速的反作用力矩，因此当旋转斜盘运动减小时更容易获得恒定减速。不过，如下面参考图11和12所述，在很多情况下可能希望旋转斜盘在交换过程中运动（例如通过在方向交换过程中使得旋转斜盘的方向反向）。在这种情况下，可以采取步骤来控制或减小由于在方向交换过程中产生的任何旋转斜盘角度调节而引起的反作用力矩。

图6表示了在前述方式中从高速至低速的梭式变速。这里表示了不需要旋转斜盘沿相反方向返回的穿梭并不必须是从高速至高速的穿梭。变换在比用于从高速至高速变换更高的速度下进行，因为反向速度更慢。应当知道，根据所需的最终反向速度，这些类型的变换能够在几乎任意旋转斜盘角度下进行。能量将取决于横过即将到来的离合器（当它啮合时）的速度的平方差。

中速梭式变速是这样的梭式变速，其中，通常在车辆停止之前有足够的时间使得旋转斜盘运动就位，尽管可能并不总是这样的情况。用于在使用停车制动器来减速（这里所述）的梭式变速策略和使用比率控制的梭式变速策略（上面所述）之间切换的合适时间能够由在测试中感觉更好的时间来确定。

如图7中所示，当使用停车制动器（驻车制动器）来减速的梭式变速开始时，将在准备施加停车制动器时有稍微延迟（这不能预先进行，因为在交换之前没有比率变化）。离去的离合器卸载，因为必须执行范围交换，但是范围离合器也必须卸载，以便使得行星齿轮与车轮脱开和避免任何力矩来使得旋转斜盘运动（从而影响减速）。然后，停车制动器用于使得车辆减速，同时旋转斜盘运动就位，且即将到来的离合器啮合。啮合即将到来的离合器并不影响输出力矩，因为范围离合器保持脱开。通常，旋转斜盘在达到零速度之前就位（因为低速穿梭并不使用该方法），且车辆将并不停止在零速，但是当旋转斜盘运动比正常更低时可能不是这种情况。一旦旋转斜盘就位，即将到来的离合器就用于继续减速至零，并沿相反方向重新加速。

梭式变速还可以包括上述类型的组合，如图8和9中所示。变换可以使用停车制动器来减速至零，然后当所需的最终速度较低时使用比率变化来重新加速。类似的，当开始速度较低时，梭式变速可以使用比率变化来使得车辆减慢至零，然后使得范围离合器啮合，以便输出更高速度。在控制器从使用停车制动器来减速的梭式变速方法变化成使用比率控制的方法时的确切速度通过调整或试验来确定，且当使用停车制动器来减速的梭式变速进行改进时（可能通过更快的旋转斜盘运动），速度可以降低。在一些点处，比率变化比通过停车制动器减速更平滑。通常，它并不像通过使用停车制动器来减速的梭式变速方法来使得车辆实际停止那样平滑。

当方向离合器、范围离合器或停车制动器太热时（例如根据检测的一个温度值或多个温度值，或者基于离合器压力历史和在离合器上假定的最差情况的温度估计值），控制器100能够避免穿梭逻辑方向交换，并使用比率变化来使得车辆停止。当比率变化无效时，将没有暂停，该系统将继续等待车辆减慢，然后完成穿梭。

当正在进行方向交换且离合器变得太热时（通常也许比开始更热），将使用“回复”逻辑。这包括将合适的传动比设置成当前传动比，因此旋转斜盘将运动至用于重新啮合所需。应当知道，不管传动比或者静液压动力系统比率如何，离合器都简单地重新啮合，且方向交换结束。旋转斜盘将运动成使得传动比减小至零，然后角度反向，然后定位成用于沿新方向的目标速度。这样的“回复”逻辑将在后面参考图13-15更详细介绍。

应当知道，当操作人员命令梭式变速，且车辆并不足够快地减慢，或者根本不减慢（例如当沿山坡向下拉动拖拉机时）时，操作人员合适和正常的是使用行车制动器（通常是在驾驶室的底板上的制动踏板）。行车制动器总是能够在梭式变速过程中使用，以便增加减速。

还参考图10，图中表示了用于控制梭式变速的本发明方法的步骤的高水平流程图。在该图中，一旦接收到用于梭式变速的命令，如方框150中所示，将确定在停车制动器或离合器中是否存在高温条件，如在方框152中所示。当为是时，选择比率控制变换，如在方框154中所示，并执行变换，如在方框156中所示。当在方框152中并不存在高温条件时，将确定开始和结束速度中的至少一个是否大于界限值（高速至高速、高速至低速或者低速至高速变换），如在方框158中所示。当为是时，使用恒定SPA梭式变速，如图5和6中所示，并在方框160中表示，且执行变换。当在方框158中多个速度中的至少一个不高于界限值时，将采用使用停车制动器来减速的梭式变速，如方框162中所示和图4、7中所示，且执行变换，如在方框156中所示。这能够是使用比率控制的梭式变速或使用停车制动器来减速的梭式变速。当在执行变换的过程中检测到高温条件时，如在决定方框164中所示，进行的变换将转换至比率控制变换（当已经不是该类型时），如方框154中所示，将这样来执行。当完成变换时，逻辑将返回方框150，如在决定方框166中所示。

下面参考图11，图中表示了根据本发明多个方面的、可以用于高速至高速变换（图5）以及高速至低速和低速至高速变换（图6）的另一梭式变速方式。不过，与图5和6中所示的操作方式（其中，旋转斜盘角度保持恒定）不同，所示的梭式变速需要在方向交换过程中调节旋转斜盘的角度。具体地说，如图11中所示，旋转斜盘的运动方向可以在开始方向交换之后反向，以便减小横过即将到来的方向离合器的速度差，从而能够减少在即将到来的方向离合器中耗散的能量。

首先，梭式变速可以与上面在图5和6中所示的梭式变速类似地进行。具体地说，在接收梭式变速命令（由图11中的点202表示）之后（例如通过从输入装置102（图2）接收操作人员的输入），工作机器1的TRR或车辆速度可以通过使得旋转斜盘运动和进行任意所需的范围/比率变换而降低。例如，如图11中所示，旋转斜盘角度可以沿第一方向（由图11中的箭头204表示）进行调节，以便降低工作机器1的车辆速度。工作机器1的这样减速大致能够降低在方向交换过程中在方向离合器中耗散的能量。

另外，当调节旋转斜盘角度时，即将到来的方向离合器可以在预计方向交换时进行充装。例如，在示例实施例中，执行向前至反向的梭式变速，因此，反向方向离合器52（图2）可以在旋转斜盘角度进行调节时预先充装有液压流体。因此，反向方向离合器52可以在TRR达到开始方向交换的点（由图11中的点206表示）时开始进行逐渐啮合。

应当知道，因为图11表示了向前至反向的梭式变速，因此第一方向204对应于旋转斜盘角度的右向左（或正向负）调节，这如图3中所示用于降低在向前范围1（表示为FR1）中的TRR或车辆速度。不过，在反向至向前的梭式变速中，第一方向204可以对应于旋转斜盘角度的左向右（或负向正）调节，这如图3中所示用于降低在反向范围1（表示为RR1）中的TRR或车辆速度。

还应当知道，多种不同因素可以用于确定在可以开始方向交换时的点206。例如，当执行图11中所示的梭式变速时，在可以开始方向交换之前，TRR必须在预定范围内（例如从大约0.15至大约0.1）。不过，当执行图4中所示的梭式变速时，在可以开始方向交换之前，TRR可以在不同范围内（例如小于大约0.02）。另外，在即将到来的方向离合器中的压力必须增加足够量，以使得离合器能够快速和准确地响应开始交换的控制信号。而且，还可以检查工作机器1的多种其它工作情况，以保证可以开始方向交换，例如在交换之前离去的方向离合器实际上啮合以及在控制逻辑中没有缺陷。

一旦TRR到达点206，就开始方向交换。具体地说，在点206处，离去的方向离合器（例如向前方向离合器54）可以立即卸载或脱开。另外，即将到来的方向离合器（例如反向方向离合器52）可以逐渐啮合。例如，供给即将到来的方向离合器的液压流体的压力可以逐渐增加，以使得即将到来的方向离合器在离去的方向离合器脱开时局部啮合（即滑动）。如后面所述，在即将到来的方向离合器内的液压压力可以在调节旋转斜盘角度时逐渐连续增加，直到即将到来的方向离合器完全啮合（即，使得横过即将到来的方向离合器不产生滑动）。

应当知道，如图11中所示，方向交换可以在工作机器1仍然沿离去的方向（即向前方向）运行时开始。因此，在工作机器1停止或者以其它方式使得它的运行方向反向之前，离去的方向离合器可以脱开，即将到来的方向离合器可以开始啮合。通过在工作机器仍然沿离去的方向运行时开始方向交换，梭式变速可以在并不使得工作机器1停止或暂时暂停于零速度的情况下进行。

另外，在开始方向交换之后，旋转斜盘角度调节的方向可以反向。具体地说，如图11中所示，当工作机器1的运行方向从离去的方向（例如向前方向）变换成即将到来的方向（例如反向方向）时，旋转斜盘角度可以沿第二、相反的方向进行调节（用箭头208表示）。旋转斜盘的这样反向大致能够降低横过即将到来的方向离合器的速度差，从而降低在梭式变速过程中在即将到来的方向离合器中耗散的能量。

当横过即将到来的方向离合器的滑动变低时，旋转斜盘的运动可以减慢和随后反向。具体地说，如图11中所示，旋转斜盘角度可以沿第二方向208进行调节，直到横过即将到来的方向离合器的滑动量降低至低于预定滑动界限值（由点210表示）。在该点210处，旋转斜盘角度的变化速率可以减慢，并最终停止，以便允许旋转斜盘的运动方向从第二方向208反向返回第一方向204。因此，当横过即将到来的方向离合器的滑动变成零时（即当即将到来的方向离合器完全啮合时），旋转斜盘可以沿合适方向和以合适速率运动，以便能够无缝地过渡。然后，旋转斜盘可以沿第一方向运动，并可以进行任意所需的范围/比率变化，以便将工作机器加速至合适的最终速度（由点212表示）。

应当知道，该预定滑动界限值可以大致根据横过即将到来的方向离合器的滑动可以降低的实际或预期速率和/或旋转斜盘角度可以调节的实际或预期速率来确定。具体地说，如上所述，可能希望到即将到来的方向离合器充分啮合时旋转斜盘的运动完全反向。因此，该预定滑动界限值可以选择为使得有足够的时间来用于使得旋转斜盘的运动方向在横过即将到来的方向离合器的滑动降低至零时反向。

另外，如上所述，尽管使得旋转斜盘的方向反向用于降低在即将到来的方向离合器中耗散的能量，但是旋转斜盘的这种运动也导致反作用力矩。特别是，当驱动线路和即将到来的方向离合器都啮合时使得旋转斜盘运动将产生反作用力矩，该反作用力矩加在通过即将到来的方向离合器传递的力矩上，这可能降低工作机器1的减速。不过，在多个实施例中，反作用力矩的效果可以通过在旋转斜盘运动方向反向时（例如从点206至旋转斜盘以稳定速度沿第二方向208运动时的点）仔细调节在即将到来的方向离合器中的液压压力而减轻。在一个实施例中，在即将到来的方向离合器内的压力可以根据传动装置10的传动比（表示为TRR）的变化率来控制。例如，TRR的变化率可以连续监测，并与传动装置10的目标减速度比较。目标减速度可以大致对应于用于限制传动装置10在梭式变速中的减速速率的控制设置，并可以通过多个因素来控制，这些因素包括但不局限于：对于“积极性”的用户设置（低、中和高）。当TRR的变化率与目标减速度不同时，在即将到来的方向离合器中的压力可以进行调节，直到实现目标减速度。

另外，反作用力矩还可以通过延迟旋转斜盘沿第二方向208的运动而抵消，直到在即将到来的方向离合器中的压力增加（例如通过在开始方向交换之后继续沿第一方向204调节旋转斜盘角度一段时间）。具体地说，如图11中所示，在离去的方向离合器脱开和即将到来的方向离合器开始啮合时的点处，旋转斜盘角度沿第一方向204的变化率可以缓慢降低，直到旋转斜盘的运动暂时停止（由图11中的点214表示）。这样控制地降低旋转斜盘角度沿第一方向204的变化率可以大致允许在旋转斜盘的方向反向之前在即将到来的方向离合器中的液压压力斜向上足够量，从而抵消在梭式变速过程中产生的反作用力矩。然后，反作用力矩可以通过控制旋转斜盘角度沿第二方向208的变化率（例如根据TRR的变化率）来进行控制。

下面参考图12，图中表示了根据本发明多个方面用于执行上面参考图11所述的梭式变速的方法300的一个实施例的简化流程图。如图所示，在302中，旋转斜盘角度可以沿第一方向调节。例如，如上所述，旋转斜盘角度可以沿第一方向204调节，以便降低工作机器1沿离去的方向的速度。另外，在304中，可以开始在离去的和即将到来的方向离合器之间进行方向交换。具体地说，离去的方向离合器可以脱开，同时即将到来的方向离合器可以逐渐啮合。而且，在306中，旋转斜盘角度可以恰好在开始方向交换之后继续沿第一方向204进行调节。例如，如上所述，旋转斜盘角度可以在开始方向交换之后暂时沿第一方向204运动，以便控制在梭式变速过程中产生的反作用力矩。而且，在308中，旋转斜盘的运动方向可以从第一方向204反向至第二方向208。这样，横过即将到来的方向离合器的速度差可以减小，从而降低在梭式变速过程中在即将到来的方向离合器中耗散的能量。另外，在310中，旋转斜盘的运动方向可以反向回到第一方向204。具体地说，如上所述，旋转斜盘的运动可以在横过即将到来的方向离合器的滑动量降低至低于预定滑动界限值之后反向，从而使得旋转斜盘能够在即将到来的方向离合器充分啮合时沿合适方向和以合适速率运动。

应当知道，所述方法300的多个方法元素或步骤可以大致通过工作机器1的控制器100来实施。如上所述，控制器100可以大致包括基于处理器的装置。因此，在多个实施例中，控制器100可以包括一个或多个处理器以及相关存储器装置，它们设置成执行多个计算机实施的功能。这里使用的术语“处理器”不仅是指集成电路（该集成电路在本领域中认为包含于计算机中），还是指控制器、微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器（PLC）、特殊应用集成电路和其它可编程电路。另外，控制器100的存储器装置可以大致包括存储器元件，该存储器元件包括但不局限于：计算机可读的介质（例如随机存取存储器（RAM））、计算机可读的非易变介质（例如闪存）、软盘、只读存储器光盘（CD-ROM）、磁光盘（MOD）、数字化通用盘（DVD）和/或其它合适的存储器元件。这样的存储器装置可以大致设置成储存合适的计算机可读指令，这些指令在由处理器实施时将设置成使得控制器100执行多种计算机实施的功能。

下面参考图13，图中表示了根据本发明的多个方面用于控制可连续变化传动装置10的方法400的一个实施例的流程图。特别是，该方法提供了“回复”逻辑，当在即将到来的方向离合器中耗散的能量（即在即将到来的方向离合器中产生的热量）可能在正常完成梭式变速时（即使用离合器滑动）使得离合器过热或热损坏时，可以使用该“回复”逻辑来完成梭式变速。

如图13中所示，在402中，可以在传动装置10的、离去的方向离合器和即将到来的方向离合器之间开始方向交换。特别是，离去的方向离合器可以脱开，同时即将到来的方向离合器在它逐渐啮合时滑动。另外，在404中，可以估计在梭式变速过程中将在即将到来的方向离合器中耗散的总能量。例如，在多个实施例中，可以通过假设将执行反向动作以完成梭式变速而进行总能量估计。如后面所述，反向动作可以对应于采取动作以防止进一步增加能量耗散，同时传动装置的驱动线路重新啮合（例如通过充分啮合离去的方向离合器或即将到来的方向离合器）。例如，反向动作可以包括施加传动装置10的停车制动器114，同时旋转斜盘运动至用于充分啮合离去的方向离合器的位置。也可选择，反向动作可以包括使得在即将到来的方向离合器中的液压流体的压力保持恒定，同时旋转斜盘运动至用于充分啮合即将到来的方向离合器的位置。在其它实施例中，总能量可以通过假设梭式变速正常完成（即没有执行反向动作）来估计。

而且，在406中，在404中估计的总能量可以与储存在工作机器1的控制器100中的预定能量界限值比较。当总能量小于该预定能量界限值时，梭式变速可以正常完成（即通过继续滑动即将到来的方向离合器）。不过，当总能量等于或超过预定能量界限值时，在408中，可以执行反向动作，以便完成梭式变速。换句话说，当使用离合器滑动来完成梭式变速所需的能量太高时，控制器100可以采取合适的动作来重新啮合传动装置10，以便能够通过调节传动比来完成梭式变速。

因此，所述方法400可以用于在离合器中耗散的能量将过大的情况下防止即将到来的方向离合器过热或热损坏。不过，这样做时，用于保护即将到来的方向离合器的确切方法可能大致根据工作机器1当前是沿即将到来的方向运行还是沿离去的方向运行而变化。具体地说，由控制器100执行的反向动作可以根据是即将到来的方向离合器还是离去的方向离合器需要啮合而变化。因此，对于当工作机器1已经使它的方向反向（即沿即将到来的方向运行）时执行的反向动作，所述方法400将在下面参考图14来介绍。另外，对于当工作机器1仍然沿离去的方向运行时执行的反向动作，所述方法400将在下面参考图15来介绍。

如图14中所示，梭式变速可以开始与上面参考图4-9和11所述的梭式变速相同或类似。具体地说，在接收梭式变速命令之后（由图14中的点502表示），工作机器1的TRR或车辆速度可以通过使得旋转斜盘运动和进行任意所需的范围/比率变化而降低。例如，如图14中所示，旋转斜盘角度可以沿第一方向（由图14中的箭头504表示）调节，以便降低工作机器1的车辆速度。另外，如上所述，即将到来的方向离合器可以在旋转斜盘角度进行调节时预先充装液压流体，以使得离合器可以在TRR到达开始方向交换的点（由图14中的点506表示）时开始逐渐啮合或滑动。

一旦TRR到达点506，就开始方向交换。例如，在点506处，离去的方向离合器（例如向前方向离合器54）可以立即卸载或脱开。另外，即将到来的方向离合器（例如反向方向离合器52）可以逐渐啮合。特别是，供给即将到来的方向离合器的液压流体的压力可以逐渐增加，因此离合器滑动，从而使得离合器能够沿离去的方向使工作机器1减速，并最终使得工作机器1的方向反向至即将到来的方向（由图14中的箭头508表示）。不过，即将到来的方向离合器的这种滑动还导致大量的能量耗散在离合器中，从而使得离合器过热或受到热损坏。

因此，为了保证梭式变速可以在不损坏即将到来的方向离合器的情况下进行，工作机器1的控制器100可以设置成估计将在梭式变速过程中在离合器内耗散的总能量。在多个实施例中，该总能量可以使用以下等式（1）来计算：

E_Total=E_Dissipated+E_Additional （1）

其中，E_Total（焦耳）等于总能量，E_Dissipated（焦耳）等于自从开始方向交换以来先前已经在即将到来的方向离合器中耗散的能量，而E_Additional（焦耳）等于将在梭式变速的其余部分中在即将到来的方向离合器内耗散的附加能量（例如，通过执行合适的反向动作而耗散的能量，或者通过正常完成梭式变速而耗散的能量）。E_Total的这种计算可以在梭式变速过程中以任意合适频率（例如每10毫秒）来进行。

通过在梭式变速过程中连续地计算E_Total，控制器100可以设置成估计可能在变换前进时可能对即将到来的方向离合器产生损坏的可能性。具体地说，如上所述，控制器100可以设置成使得E_Total的各计算值与预定能量界限值比较。当E_Total小于预定能量界限值时，梭式变速可以以规定用于该梭式变速的正常方式来连续进行（例如通过根据图4-9和11中所示的方法之一来执行梭式变速）。不过，当E_Total等于或超过预定能量界限值时，可以执行合适的反向动作，以便使得传动装置10的操作方式回复至比率变化。

应当知道，预定能量界限值可以大致选择为等于这样的能量，在E_Total等于或超过预定能量界限值的情况下，可以执行反向动作，且梭式变速可以在并不使得即将到来的方向离合器明显受损（或任何损坏）的情况下完成。例如，在多个实施例中，预定能量界限值可以根据关于在并不使得离合器受损的情况下可以在即将到来的方向离合器中耗散的能量的历史和/或试验获得的数据来选择。

如图14中所示，由于进行的梭式变速的特殊操作参数，在工作机器的运行方向已经预定从离去的方向至即将到来的方向之后的某些点处（由点510表示），E_Total等于或超过预定能量界限值。在该点处，可以执行反向动作，以便防止能量耗散的任何进一步增加，并使得传动装置10的操作方式回复至比率变化。具体地说，在点510处，控制器100可以设置成停止增加在即将到来的方向离合器内的液压压力。然后，在即将到来的方向离合器内的压力可以保持基本恒定，同时旋转斜盘运动至用于充分啮合即将到来的方向离合器的合适位置。例如，如图14中所示，旋转斜盘可以沿与第一方向504相反的第二方向（由图14中的箭头512表示）快速运动，直到横过即将到来的方向离合器的滑动量下降至低于预定滑动界限值（由图14中的点514表示）。旋转斜盘的这种运动可以大致降低横过即将到来的方向离合器的速度差，从而降低横过即将到来的方向离合器产生的滑动量以及在离合器中耗散的能量。

梭式变速的其余部分可以再与上面参考图11所述的梭式变速相同或类似地完成。例如，当横过即将到来的方向离合器的滑动降低超过旋转斜盘的预定滑动界限值时，旋转斜盘可以减慢，且它的运动方向随后反向。具体地说，如图14中所示，在点514处，旋转斜盘角度的变化率可以减慢并最终停止，以便允许旋转斜盘的运动方向从第二方向512反向往回至第一方向504。此外，在点514处，在即将到来的方向离合器内的压力可以开始增加。因此，当横过即将到来的方向离合器的滑动到达零时（即当即将到来的方向离合器充分啮合时），旋转斜盘可以沿合适方向和以合适速率运动，以便能够无缝地过渡。然后，旋转斜盘可以沿第一方向504运动，并可以进行任意所需的范围/比率变化，以便将工作机器1加速至所需的最终速度（由图14中的点516表示）。

下面参考图15，图中表示了根据本发明的多个方面可以在工作机器1沿离去的方向运行时怎样实施所述方法400的实例。如图所示，梭式变速可以与上面参考图14所述的梭式变速相同或类似地开始。具体地说，在接收梭式变速命令之后（由图15中的点602表示），工作机器1的TRR或车辆速度可以通过使得旋转斜盘运动和进行任何所需的范围/比率变换而降低。例如，如图15中所示，旋转斜盘角度可以沿第一方向（由图15中的箭头604表示）调节，以便降低工作机器1的处理速度。另外，如上所述，即将到来的方向离合器可以在旋转斜盘角度进行调节时预先充装液压流体，以使得离合器可以在TRR到达开始方向交换的点（由图15中的点606表示）时开始逐渐啮合。

一旦TRR到达点606，就开始方向交换。例如，在点606处，离去的方向离合器（例如向前方向离合器54）可以立即卸载或脱开。另外，即将到来的方向离合器（例如反向方向离合器52）可以逐渐啮合或滑动，从而允许离合器沿离去的方向使工作机器1减速（由图15中的箭头608表示）。

在开始方向交换之后，如上所述，控制器100可以设置成连续估计在梭式变速过程中耗散的总能量（由上述等式（1）的E_Total），并使得用于E_Total的计算值与预定能量界限值比较。当E_Total小于预定能量界限值时，梭式变速可以继续以规定用于该梭式变速的正常方式来进行（例如通过根据图4-9和11中所示的一个方式来执行梭式变速）。不过，当E_Total等于或超过预定能量界限值时，可以执行合适的反向动作，以便使得传动装置10的操作方式回复至比率变化。这时，反向动作可以执行为使得传动装置10的操作方式回复至比率变化。具体地说，在点610处，控制器可以设置成立即脱开该即将到来的方向离合器，以便防止在离合器内的任何进一步能量耗散。另外，在610处，停车制动器114可以斜向上或者以其它方式施加，以便控制工作机器1的减速。这样使用停车制动器114可以大致允许旋转斜盘运动至用于使得离去的方向离合器重新啮合的合适位置（由图15中的点612表示）。例如，如图15中所示，在610处，旋转斜盘可以快速地沿第一方向604运动，以便能够啮合离去的方向离合器。一旦旋转斜盘运动至在点612处的合适位置，在离去的方向离合器中的压力可以斜向上至完全啮合压力，以使得比率变化可以用于使工作机器1减速。

梭式变速的其余部分可以再与上面参考图4所述的梭式变速相同或类似地完成。具体地说，在重新啮合离去的方向离合器之后，工作机器1可以通过调节传动比来减速。当工作机器到达零速度时（由图15中的点614表示），离去的方向离合器可以脱开，停车制动器114可以施加，以便减少所需的操作人员动作，并防止工作机器1的不希望运动。然后，旋转斜盘可以沿第二方向（由图15中的箭头616表示）运动距离ROM，同时充装即将到来的方向离合器。在旋转斜盘运动至正确位置以及即将到来的方向离合器啮合之后，停车制动器114可以释放或脱开。然后，旋转斜盘可以沿第一方向504运动，并可以进行任意所需的范围/比率变化，以便将工作机器1加速至合适的最终速度（由图15中的点618表示）。

当实施图14和15中所示的梭式变速时，应当知道，来自等式（1）的参数E_Dissipated可以大致使用本领域已知用于估计在滑动离合器中耗散的能量的任意合适方法来确定。例如，在一个实施例中，E_Dissipated可以使用以下等式（等式（2）和（3））来确定：

${\mathrm{Power}\left(t\right)}_{\mathrm{Clutch}}=\frac{2\·\mathrm{\π}\·{\mathrm{\ω}\left(t\right)}_{\mathrm{diff}}}{60}\text{\·}{\mathrm{Torque}\left(t\right)}_{\mathrm{clutch}}---\left(2\right)$

$E_{\mathrm{Dissipated}}={\mathrm{\Σ}}_{t=0}^{T\_\mathrm{final}}{\mathrm{Power}\left(t\right)}_{\mathrm{Clutch}}\·\mathrm{dt}---\left(3\right)$

其中，t对应于在t=0（在此时，方向交换开始，且即将到来的方向离合器开始逐渐啮合）和t=T_final（即由控制器100计算E_Dissipated的时间）之间在时间期限（dt）内的时间瞬间（单位为秒），Power(t)_Clutch对应于在时间t通过即将到来的方向离合器传递的瞬时功率（单位为瓦特），ω(t)_diff对应于在时间t横过即将到来的方向离合器的速度差（单位为RPM），Torque(t)_Clutch对应于在时间t通过即将到来的方向离合器传递的力矩量（单位为N*m），而dt对应于上述时间期限。应当知道，等式（3）可以大致提供E_Dissipated的近似值，且当时间期限dt减小时该近似值的精度增加。

还应当知道，来自等式（2）的参数ω(t)_diff和Torque(t)_Clutch可以由控制器100使用本领域已知的任意合适方式来确定，例如通过使用合适的传感器直接监测所述参数（例如通过使用速度传感器和/或力矩传感器），和/或通过使用工作机器1的其它监测参数来计算该参数。例如，参数Torque(t)_Clutch可以根据在即将到来的方向离合器中的压力、在离合器内的摩擦板的数目、摩擦板的有效摩擦半径、摩擦板的摩擦系数以及离合器活塞的面积计算。

另外，当实施图14和15中所示的梭式变速时，应当知道，来自等式（1）的参数E_Additional可以大致使用在本领域中已知的、用于估计将在梭式变速的其余部分中在即将到来的方向离合器内耗散的能量的任意合适方法确定。如上所述，在多个实施例中，该附加能量可以通过假设将执行反向动作以完成梭式变速而进行估计。因此，在上面参考图14所述的实施例中，E_Additional可以对应于当离合器内的压力在旋转斜盘运动至用于啮合离合器的合适位置时保持恒定时在即将到来的方向离合器中耗散的能量。在这样的实施例中，E_Additional可以使用以下等式（等式（4）和（5））来确定：

${\mathrm{Power}\left(t\right)}_{\mathrm{Clutch}}=\frac{2\·\mathrm{\π}\·{\mathrm{\ω}\left(t\right)}_{\mathrm{diff}}}{60}\text{\·}{\mathrm{Torque}\left(t\right)}_{\mathrm{clutch}}---\left(4\right)$

$E_{\mathrm{Additional}}={\mathrm{\Σ}}_{t=0}^{T\_\mathrm{final}}\mathrm{Power}{\left(t\right)}_{\mathrm{Clutch}}\·\mathrm{dt}---\left(5\right)$

其中，t对应于在时间期限（dt）内的时间瞬间（单位为秒），其中执行反向动作（例如在使得旋转斜盘从点510运动至用于充分啮合即将到来的方向离合器的合适位置所需的时间内），Power(t)_Clutch对应于在时间t通过即将到来的方向离合器传递的瞬时功率（单位为瓦特），ω(t)_diff对应于在时间t横过即将到来的方向离合器的速度差（单位为RPM），Torque(t)_Clutch对应于在时间t通过即将到来的方向离合器传递的力矩量（单位为N*m），而dt对应于上述时间期限。

应当知道，上面参考等式（4）和（5）所述的时间期限t可以大致对应于传动装置10完成反向动作所需的时间量的估计值。在多个实施例中，该估计值可以对应于在最差情况下完成反向动作所需的时间量。因此，用于E_Additional的计算值可以是将在反向动作过程中耗散的实际能量的高估值。

另外，在多个实施例中，用于图15中所示的梭式变速的E_Additional可以以与上面所述相同的方式来估计。具体地说，参数E_Additional可以通过假设梭式变速以图14中所示的方式（即通过在旋转斜盘运动至充分啮合离合器的位置时使得即将到来的方向离合器中的压力保持恒定）来完成而计算，而不是图15中所示的方式（即通过在旋转斜盘运动至使得离去的离合器充分啮合的位置时施加停车制动器）。这样，对于图15中所示的梭式变速而计算的参数E_Total可以是在梭式变速过程中耗散的实际能量的高估值，因此保证可以在不会使得即将到来的方向离合器过热或以其它方式受损的情况下完成梭式变速。不过，在其它实施例中，用于图15中所示的梭式变速的E_Additional可以使用任意其它合适方法来确定（例如通过假设在点610之后在即将到来的方向离合器中耗散的能量减至最小以及将E_Additional设置为0）。

应当知道，当用于图15中所示的梭式变速的参数E_Additional通过假设梭式变速以图14中所示的方式来完成而进行计算时，将不知道横过即将到来的方向离合器的滑动，因此必须进行某些假设以便能够用于计算。例如，在一个实施例中，可以假设车辆速度不变，旋转斜盘的运动将在一段时间中以线性方式降低横过即将到来的方向离合器的滑动。不过，在其它实施例中，可以进行其它假设，以便能够估计横过即将到来的方向离合器的滑动。

还应当知道，作为估计通过反向动作来完成梭式变速所需的能量的可选方式，E_Additional可以通过假设梭式变速正常完成而估计（即通过继续滑动即将到来的方向离合器，而不是回复至比率变化）。在这样的实施例中，用于等式（4）和（5）的参数必须调节成允许估计E_Additional。例如，上面参考等式（4）和（5）介绍的时间期限t可以对应于传动装置10通过离合器滑动来完成梭式变速所需要的时间量的估计值。

这里写的说明书使用实例来公开本发明，包括最佳模式，还使得本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任意装置或系统以及执行任意包含的方法。本发明的可专利范围由权利要求来确定，并可以包括本领域技术人员知道的其它实例。这些其它实例将在权利要求的范围内，只要它们包括与权利要求的书面语言没有不同的结构元件，或者它们包括与权利要求的书面语音没有实质区别的等效结构元件。

Claims (5)

1.一种用于在梭式变速过程中控制工作机器的可连续变化传动装置的方法，该方法包括：

通过使得可连续变化传动装置的离去的方向离合器脱开以及使得可连续变化传动装置的即将到来的方向离合器滑动以便使得工作机器沿离去的方向减速而开始方向交换；

估计在梭式变速过程中在即将到来的方向离合器中耗散的总能量,包括：

估计在梭式变速过程中先前已经在即将到来的方向离合器中耗散的能量；以及

估计当执行反向动作时将在即将到来的方向离合器中耗散的附加能量；

使得该总能量与预定能量界限值比较；以及

当该总能量等于或超过预定能量界限值时，执行反向动作，以便完成梭式变速；

其中，反向动作对应于使得离去的方向离合器或即将到来的方向离合器中的一个啮合而采取的动作，以便使得梭式变速能够利用比率变化来完成。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：估计当执行反向动作时将在即将到来的方向离合器中耗散的附加能量包括估计当在可连续变化传动装置的静液压单元的旋转斜盘运动至用于完全啮合即将到来的方向离合器的位置时在即将到来的方向离合器中的压力保持恒定时在即将到来的方向离合器中将耗散的能量。

3.一种用于在梭式变速过程中控制工作机器的可连续变化传动装置的方法，该方法包括：

通过使得可连续变化传动装置的离去的方向离合器脱开以及使得可连续变化传动装置的即将到来的方向离合器滑动以便使得工作机器沿离去的方向减速而开始方向交换；

估计在梭式变速过程中在即将到来的方向离合器中耗散的总能量；

使得该总能量与预定能量界限值比较；以及

当该总能量等于或超过预定能量界限值时，执行反向动作，以便完成梭式变速；其中，反向动作对应于使得离去的方向离合器或即将到来的方向离合器中的一个啮合而采取的动作，以便使得梭式变速能够利用比率变化来完成，确定工作机器当前是沿离去的方向运行或是沿即将到来的方向运行,当工作机器当前沿离去的方向运行时，执行反向动作以完成梭式变速包括：

使得即将到来的方向离合器脱开；

使得离去的方向离合器重新啮合；以及

调节可连续变化传动装置的传动比，以便使得工作机器沿离去的方向减速，其中：重新啮合离去的方向离合器包括：

使得可连续变化传动装置的静液压单元的旋转斜盘运动至用于啮合离去的方向离合器的位置；以及

当旋转斜盘运动时应用可连续变化传动装置的停车制动器。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：

在工作机器的车辆速度降低至零之后使得可连续变化传动装置的静液压单元的旋转斜盘运动至用于啮合即将到来的方向离合器的位置；以及

在即将到来的方向离合器啮合之后调节传动比，以便使得工作机器沿即将到来的方向加速。

5.一种用于在梭式变速过程中控制工作机器的可连续变化传动装置的方法，该方法包括：

通过使得可连续变化传动装置的离去的方向离合器脱开以及使得可连续变化传动装置的即将到来的方向离合器滑动以便使得工作机器沿离去的方向减速而开始方向交换；

估计在梭式变速过程中在即将到来的方向离合器中耗散的总能量；

使得该总能量与预定能量界限值比较；以及

当该总能量等于或超过预定能量界限值时，执行反向动作，以便完成梭式变速；其中，反向动作对应于使得离去的方向离合器或即将到来的方向离合器中的一个啮合而采取的动作，以便使得梭式变速能够利用比率变化来完成；

确定工作机器当前是沿离去的方向运行或是沿即将到来的方向运行；且当工作机器当前沿即将到来的方向运行时，执行反向动作以完成梭式变速包括：

当可连续变化传动装置的静液压单元的旋转斜盘运动至用于啮合即将到来的方向离合器的位置时使得即将到来的方向离合器内的压力保持恒定；以及

在即将到来的方向离合器啮合之后调节可连续变化传动装置的传动比，以便使得工作机器沿即将到来的方向加速；其中：当可连续变化传动装置的静液压单元的旋转斜盘运动至用于啮合即将到来的方向离合器的位置时使得即将到来的方向离合器内的压力保持恒定包括：

使得旋转斜盘沿第一方向运动，直到横过即将到来的方向离合器的滑动下降至低于预定的滑动界限值；以及

在横过即将到来的方向离合器的滑动下降至低于预定的滑动界限值之后使得旋转斜盘沿第二方向运动，该第二方向与第一方向相反。