CN104884847A - 液压致动式无级变速器 - Google Patents

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Abstract

一种液压致动式无级变速器(1)，具有两个带轮(5，6)、与这些带轮(5，6)成摩擦接触的传动带(4)和控制装置，所述控制装置包括至少两个压力室(8，9)，所述至少两个压力室都与一带轮(6)对应，且被布置成使得在变速器1的操作期间通过所述一带轮(6)施加在传动带(4)上的夹持力(Fs)由两个压力(Pline，Pcomp)之间的差来确定，所述两个压力分别施加在所述至少两个压力室中且分别借助于控制装置的相应的压力控制阀(13；40)而主动地受控制。

Description

液压致动式无级变速器
技术领域
本公开涉及一种如本文的权利要求1的前述部分所限定的液压致动式无级变速器，尤其涉及它的电动液压控制装置。
背景技术
例如从欧洲专利公开EP-A-0841504通常知道这种变速器和控制装置。已知的无级变速器包括主带轮或驱动带轮和次带轮或从动带轮、以及传动带，所述传动带可以是多种已知类型中的一种，卷绕在所述带轮周围并且与所述带轮摩擦接触。变速器提供了主带轮和次带轮之间的传动速度比，通过变速器的电动液压控制装置，利用它的适合的致动，所述传动速度比可以被控制到由变速器覆盖的速度比范围内的任意值。在变速器的通常的机动车应用中，驱动带轮连接至发动机且由发动机可旋转地驱动，且从动带轮连接至负载(即车辆的从动轮)且可旋转地驱动负载。
现有的控制装置包括两个压力室，每个与相应的带轮对应，用于在传动带上实现相应的夹持力。另外，控制装置包括这样的器件：其用于在与主带轮相应的活塞-缸组件的缸中实现精确受控的压力水平，该压力水平在下文中称为主压力且该缸称为主缸；且用于在与次带轮相应的活塞-缸组件的缸中实现精确受控的压力水平，该后一压力水平在下文中称为次压力且该后一缸称为次缸。为了该目的，已知有控制装置的多种液压布局，其中的一个示例包括下列部件：
-液压泵，其用于将液压流体流供送到主要液压管路，
-管路压力阀，其能够控制主要液压管路中的流体压力，该压力在下文中称为管路压力，
-主压力阀，其置于主要液压管路和第一液压支路之间，所述第一液压支路连接到主缸，所述主压力阀能够将主压力控制在第一最小压力水平和管路压力之间，
-次压力阀，其置于主要液压管路和第二液压支路之间，所述第二液压支路连接到与次缸，所述次压力阀能够将次压力控制在第二最小压力水平和管路压力之间，和
-阀控制器件，其用于确定对于管路压力、主压力和次压力的全部的相应的期望值，并且用于调节所述阀以将相应的、实际主导压力控制成与相应的期望值相一致。
上述已知的控制装置本身令人满意地运行且提供了变速器的比较能量高效的致动。然而，实际上，明显的最小的几巴总是应用于所述第一和第二最小压力水平。因此，通过相应的带轮施加在传动带上的夹持力也限于相应的最小主和次夹持力水平，尽管在防止传动带相对于带轮滑动方面，会出现较低的主或次夹持力将足以适当地夹持传动带的操作情况(例如，在仅很小的驱动力或完全没有驱动力要通过变速器传递时)。该可能的较低夹持力将基本上是优选的，因为这将不仅降低传动带的负载(即张拉)，而且还将提高变速器的操作效率。此外，在主压力和次压力中的一个降低到零的情况下(主压力和次压力中的相应的另一个成最大)，变速器的速度比可基本上最快地变化。
在现有变速器设计中必然出现的另一复杂因素是，在变速器的操作过程中，压力缸随相应的带轮一起旋转，从而相应的离心压力在缸中建立，所述相应的离心压力导致相应的(最小)夹持力。在次带轮的情况下，该离心压力通常通过将另一压力缸(称为补偿缸)添加至与次带轮对应的活塞-缸组件而部分地被补偿。补偿缸布置成：产生随补偿缸中的液压压力而变化的力，该力与由次压力产生的夹持力相反指向。通过保持补偿缸填充有液压流体，在该补偿缸中也建立了离心压力，该后一离心压力抵消了次缸中的前一离心压力。然而，次缸中的离心压力的该抵消或补偿通常不完全，即不是100％有效。
发明内容
本公开的一个目的是改进现有控制装置的功能性和效率，同时保持其关于无级变速器的致动的有利特征。更特别地，旨在至少相对于现有变速器而言，最小化或至少降低分别对于主压力和次压力的相应的所述第一和第二最小压力水平。
根据本公开，上述目的通过根据权利要求1的新变速器来实现。通常而言，根据本公开，通过为控制装置提供用于控制补偿缸中的压力水平的器件，由这种补偿压力和相应的主压力或次压力产生的相应的夹持力可有利地被控制到低于将仅由相应的第一或第二最小压力水平而定的值的力水平。更特别地，所述相应的夹持力基本上可降低至零。
用于控制补偿缸中的压力水平的器件的多个实施例是可想到的。在上述新控制原理的第一且可能是最直接的实施例中，现有控制装置附加地设有：
-补偿压力阀，其置于主要压力管路和连接至补偿缸的第三液压支路之间，能够将补偿压力控制在第三最小压力水平和管路压力之间。
因此，如果补偿压力被控制成等于相应的主压力或次压力，相应地产生的夹持力就成为零(只要这些压力作用在具有相同的作用表面面积的相应表面上)。实际上，如果离心压力补偿也不是100％有效，则通过施加(以适当的量)高于相应的主压力或次压力的补偿压力，相应地产生的夹持力就也可被控制成零。当然，如果补偿压力被控制成零，相应地产生的夹持力就仅由相应的主压力或次压力来确定，如在现有变速器中的情况一样。
附图说明
该第一实施例提供了根据本公开的变速器和控制装置的容易且完全有效的实施方式。然而，需要添加第四压力控制阀且将阀控制器件延伸至也控制该第四阀。在根据本公开用于控制补偿缸中的压力水平的器件的第二实施例中，有利地避免了这些附加要求，所述第二实施例在下文中参照附图详细地描述和阐释，在附图中：
图1是现有技术的且待改进的无级变速器的示意性图示，
图2以有利的且优选的实施例示出了本公开的新变速器，
图3是示出了新变速器的操作的一个方面的图，且
图4示出了本公开的新变速器的另一实施例。
具体实施方式
在附图中，相同的附图标记依情况涉及相应的技术功能或结构。粗线表示液压管路，即用于液压流体的通道，而虚线表示用于控制(即，用于推压各种液压阀)的压力控制管路。
图1示意性示出了现有无级变速器1，用于实现和改变变速器1的输入轴或主轴2和输出轴或次轴3之间的传动速度比，所述变速器1还包括电动液压控制装置，以用于致动变速器1且用于操作变速器1的辅助液压功能AF，以及用于润滑变速器1的移动部件LMP。变速器1用于结合在发动机E和负载L之间，以用于在那之间在连续范围的可行速度比内改变传动速度比。现有变速器1还包括传动带4，传动带4绕着主带轮5和次带轮6缠绕并可旋转地连接主带轮5和次带轮6，所述主带轮5安装在主轴2上，所述次带轮6安装在次轴3上。传动带4通过施加在相应带轮5、6之间的相应夹持力Fp、Fs与相应带轮5、6的带轮盘摩擦接合。主夹持力Fp由施加在与主带轮5对应的活塞-缸组件的压力缸7(即，主缸7)中的主压力Ppri产生。次夹持力Fs由施加在与次带轮6对应的活塞-缸组件的压力缸8(即，次缸8)中的次压力Psec产生。
变速器的电动液压控制装置布置成：用于以受控的方式实现主压力Ppri和次压力Psec。为此，控制装置包括液压泵10，以用于产生从低压下的液压流体储存器到(较)高压下的主要压力管路12的流体流动。在该主要管路12中的液压流体压力(即，泵或管路压力Pline)借助于压力控制阀、即管路压力阀13来控制。该管路压力阀13设有阀推压器件，所述阀推压器件包括共同控制管路压力Pline的弹簧13a、阀致动器13c和压力反馈管路13b。尤其地，弹簧13a保证最小压力水平被控制，即使在管路压力阀13没有经由阀致动器13c的任何受控致动的情况下。在这些情况下，通过弹簧13a施加的力(作用在阀体上)由通过管路压力Pline经由压力反馈管路13b施加的力(作用在阀体上)相抵。自然地，管路压力阀13布置成：它在弹簧力高于管路压力的力时闭合，且它在管路压力的力超过弹簧力时开启。当管路压力阀13开启时，它使得流体能够从主要管路12到达控制装置的辅助管路14中。
借助于可施加可变力(也作用在阀体上)的阀致动器13c，管路压力Pline可被控制在高于由弹簧13a确定的所述最小压力水平的水平。该致动器力于是附加地经由压力反馈管路13b由管路压力Pline(作用在阀体上)相抵。通常，阀致动器13c使得管路压力阀13能够将管路压力Pline控制在5-75巴。
辅助管路14中的液压流体的压力(即，辅助压力Paux)借助于另一压力控制阀、即辅助压力阀15来控制。图1中，辅助压力阀15设有阀推压器件，所述阀推压器件(仅)包括弹簧15a和压力反馈管路15b，从而意味着，在该示例中，辅助压力Paux被控制在预定压力水平。辅助管路14中的加压的液压流体通常被应用于操作变速器1的一个或多个辅助液压功能AF，比如可设置在传动系中以将负载L与发动机E连接或断开的离合器的开启或闭合。
当辅助压力阀15开启时，它使得流体能够从辅助管路14到达润滑管路16中，变速器1的移动部件、比如传动带4和轴承从所述润滑管路16被供送液压流体。在图1的控制装置中，包括了另一压力控制阀、即润滑压力阀17，以便控制润滑压力Plub。然而，不依赖这种润滑压力阀17的控制装置的替代性布置方式是已知的。
为了实现控制装置的主要致动功能，也就是主压力Ppri和次压力Psec的控制，两个另外的阀20、30包括在控制装置中。主压力阀20置于主要管路12与液压地连接至主缸7的主液压支路21之间，且次压力阀30置于主要管路12与液压地连接至次缸8的次液压支路31之间。主压力阀20和次压力阀30都设有它们自身的阀推压器件，所述阀推压器件相应地包括弹簧20a；30a、阀致动器20c；30c和压力反馈管路20b；30b，相应的阀推压器件功能类似于上述管路压力阀13的阀推压器件。当然，如图1清楚地示出，主压力阀20和次压力阀30不开启到辅助管路14的液压连接以降低相应的缸压力Ppri，Psec，而是将相应的液压支路21；31和缸7；8直接连接至储存器11。该后一设计使得主压力Ppri和次压力Psec快速地降低且降低至较低的最小压力水平，所述最小压力水平仅由通过相应的阀推压器件的弹簧20a；30a施加的力来确定。
根据图1的现有变速器1和控制装置的缺点是，对于主压力Ppri和次压力Psec都应用了最小压力水平，所述最小压力水平显著高于1巴且通常达到几巴、例如大约4巴。此外，在变速器的操作过程中，在主缸7和次缸8中建立了离心压力。因此，主夹持力Fp和次夹持力Fs都不能自由地降低，而是由某一最小力水平界定，尽管会出现即使更低的主或次夹持力Fp、Fs也将足以致动变速器的变速器操作情况。
因此，为了尤其在现有变速器1的效率方面改进现有变速器1的致动，电动液压控制装置应优选地布置成：它能将主或次夹持力Fp、Fs中的一个或两个控制到(较)低水平，优选地控制到任意低的力水平。为此，提供了尤其是变速器1的控制装置的一个新实施例，如图2示意性地示出。
图2的变速器1很大程度上对应于图1的变速器1，但是，作为第一差别，图2中的次带轮6的活塞-缸组件包括两个压力室，也就是次缸8和补偿缸9。补偿缸9相对于次缸8而言布置在次带轮6的活塞-缸组件的活塞100的相反侧上，所述活塞100固定至次轴3。通过次带轮6的活塞-缸组件的这种布置，施加在补偿缸9中的压力、即补偿压力Pcomp产生另一力F2，所述另一力F2与由次缸8中的次压力Psec所产生的力F1相反指向。也就是说，由补偿压力Pcomp产生的所述另一力F2抵消了由次压力Psec产生的力F1，从而使最终施加在传动带4上的次夹持力Fs仅为该后一力F1减去所述另一力F2，即Fs＝F1-F2(再次注意：为简单起见，假定次压力Psec和补偿压力Pcomp作用在相同的表面面积上)。
次带轮6的活塞-缸组件的该大体布置本身是已知的(例如见EP-A-1331422)。实际上应用这种大体布置以补偿在操作过程中由于次缸8的旋转而在次缸8中(的流体中)建立的离心压力。在该现有应用中，补偿缸9不是由控制装置主动地加压，而是填充有液压流体，从而使相应的离心压力由于操作过程中的所述旋转而也在该补偿缸9中建立。在补偿缸9的所述现有应用中，补偿缸9通常被供送来自润滑管路16的或来自次缸8的液压流体。
然而，根据本公开，控制装置设有用于主动地加压补偿缸9、即用于主动地控制补偿压力Pcomp的器件。这些器件可简单地包括要置于主要管路12与补偿缸9之间的附加的压力控制阀，然而，图2中示出了新控制装置器件的一个优选实施例，该优选实施例不需要附加的压力控制阀，至少与图1的现有控制装置相比。
图2中，控制装置布置成将次缸8(液压地)直接连接至主要管路12，从而使管路压力Pline也充当施加于次缸8的次压力Psec，所述次压力Psec因此由管路压力阀13控制。此外，为了实现施加于次带轮6的补偿缸9的补偿压力Pcomp，差压阀40被置于主要管路12与液压地连接至补偿缸9的另一液压支路41之间。该差压阀40设有阀推压器件，所述阀推压器件包括弹簧40a、阀致动器40c、补偿压力反馈管路40b和承载管路压力Pline的次压力反馈管路40d，至少在图2的优选实施例中。阀致动器40c可以是任何已知类型，比如已知的液压作用式类型或已知的机械作用式类型。
差压阀40的压力反馈管路40b和40d布置成：使得补偿压力Pcomp和管路压力Pline在该阀(体)上作用于相反的方向，由此补偿压力Pcomp被控制成以某一量低于管路压力Pline，所述某一量由通过相应的阀推压器件的弹簧40a和致动器40c施加于阀(体)上的组合力而确定。也就是说，差压阀40控制管路压力Pline与补偿压力Pcomp之间的(正)差，该差随着致动器力的增加而增加。因此，在所示的差压阀40的布置中、即差压阀40的阀推压器件40a-d的布置中，由正作用的(即次夹持力Fs增加式的)管路压力Pline和负作用的(即次夹持力Fs降低式的)补偿压力Pcomp产生的次夹持力Fs随着通过致动器40c施加的力的增加而增加。
优选地，差压阀40的阀推压器件被设计成：同时致动器40c也能够抵消次压力反馈管路40d中所承载的最大(管路)压力(Pline)。此外，弹簧40a优选地仅施加最小力(于阀体上)，原因是该弹簧力确定了管路压力Pline与补偿压力Pcomp之间可由差压阀40控制的最小差，所述弹簧力因此也确定了在变速器1操作过程中可由次带轮6实现并施加至传动带4的最小次夹持力Fs。
图3中，次夹持力Fs与差压阀40的致动器40c的致动器力Fa之间的依赖关系在示意图中以实线画出。为了比较，图3中的虚线表示相同的依赖关系，然而是对于图1的现有控制装置的次压力阀30的致动器30c的致动器力Fa而言。
应当注意，致动器40c可相对于弹簧40a基本上也布置在差压阀40(的体)的相反侧上，在该情况下补偿压力Pcomp可基本上被控制成与管路压力Pline完全一致，从而使次夹持力Fs可基本上被控制成完全下降到零。替代性地，但是也为了该后一效果，补偿缸9可设有与次缸8相比稍微更大的有效表面面积。
根据本公开的变速器1的另一实施例在图4中示意性地示出。在该后一实施例中，不仅次带轮6的活塞-缸组件包括压力缸8和补偿室9，而且主带轮5的活塞-缸组件也包括(即)主缸7和主补偿缸18。类似于上述次带轮6的补偿缸9，主补偿缸18相对于主缸7布置在主带轮5的活塞-缸组件的主活塞101的相反侧上，所述主活塞101固定至主轴2。通过主带轮5的活塞-缸组件的该布置，施加在主补偿缸18中的压力、即主补偿压力Ppc产生了补偿力F4，所述补偿力F4与由主缸7中的主压力Ppri产生的力F3相反指向。也就是说，由主补偿压力Ppc产生的补偿力F4抵消了由主压力Ppri产生的力F3，从而使最终施加在传动带4上的主夹持力Fp仅为该后一力F3减去所述补偿力F4，即Fp＝F3-F4。
图4中，控制装置布置成：将主缸7和次缸8都直接(液压地)连接至主要管路12，从而使管路压力Pline充当主压力Ppri并充当次压力Psec，所述主压力Ppri和所述次压力Psec因此都由管路压力阀13控制。此外，为了实现施加于主带轮5的主补偿缸18的主补偿压力Ppc，另一差压阀50置于主要管路12与液压地连接至补偿缸18的又一液压支路51之间。该另一差压阀50也设有阀推压器件，所述阀推压器件包括弹簧50a、阀致动器50c、主补偿压力反馈管路50b和管路压力反馈管路50d。所述另一差压阀50的压力反馈管路50b和50d布置成：使得主补偿压力Ppc和管路压力Pline在该阀(体)上作用于相反方向，由此主补偿压力Ppc被控制成以某一量低于管路压力Pline，所述某一量由通过相应的阀推压器件的弹簧50a和致动器50c施加在阀(体)上的组合力而确定。
因此，所述另一差压阀50控制管路压力Pline与主补偿压力Ppc之间的(正)差，该差随着通过相应的致动器50c施加的力的增加而增加。因此，由正作用的管路压力Pline和负作用的主补偿压力Ppc产生的主夹持力Fp随着通过相应的致动器50c施加的力的增加而增加。
总之，本公开涉及一种液压致动式无级变速器1，其具有：两个带轮5和6；与这些带轮5和6摩擦接触的传动带4；和包括至少两个压力室8和9的控制装置，所述至少两个压力室8和9都与一带轮6对应。所述两个压力室8和9布置成：在变速器1的操作过程中，由所述一个带轮(6)施加在传动带4上的夹持力Fs通过两个压力Pline和Pcomp之间的差来确定，所述两个压力Pline和Pcomp分别施加在所述两个压力室8和9中且都借助于控制装置的相应的压力控制阀13和40主动地受控制。
除了前述说明书的全部内容和附图的所有细节之外，本公开还涉及并包括权利要求的所有特征。权利要求中的带括号的附图标记并不限制其范围，而是仅作为相应特征的无约束性示例。权利要求的特征依情况可单独应用在给定的产品或给定的过程中，但是也可应用这种特征中的两个或多个的任意组合。由本公开所代表的本发明不限于本文明确提及的实施例和/或示例，而是也涵盖其修改、变型和实际应用，尤其是本领域技术人员所能够得到的那些修改、变型和实际应用。

Claims (5)

1.一种无级变速器(1)，其用于尤其是在车辆的传动系中在发动机(E)与负载(L)之间以可变传动比传递驱动力，该变速器(1)设有传动带(4)，所述传动带(4)安装在变速器(1)的两个带轮(5，6)的带轮盘之间，其中，主带轮(5)包括主压力室(7)，主液压压力(Ppri)能够施加于所述主压力室(7)，以便在主带轮(5)的带轮盘之间在传动带(4)上产生主夹持力(Fp)，其中，次带轮(6)包括次压力室(8)，次液压压力(Psec；Pline)能够施加于所述次压力室(8)，以便在次带轮(6)的带轮盘之间在传动带(4)上产生次夹持力(F1)，且其中，至少一个带轮(6)还包括补偿压力室(9)，由于相应一个带轮(6)的旋转产生与所述相应一个带轮(6)的夹持力(F1)相反指向的力(F2)而在所述补偿压力室(9)中产生液压补偿压力(Pcomp)，其中，在所述相应一个带轮(6)的带轮盘之间有效地施加在传动带(4)上的夹持力(Fs)由施加在所述相应一个带轮(6)的压力室(8)中的液压压力(Psec；Pline)与所述液压补偿压力(Pcomp)之间的差来确定，所述变速器(1)还设有用于控制所述主液压压力(Ppri)和所述次液压压力(Psec；Pline)的控制装置，其特征在于，所述控制装置设有用于控制所述液压补偿压力(Pcomp)的器件。
2.根据权利要求1所述的无级变速器(1)，其特征在于，所述控制装置：设有泵(10)，以用于将来自液压流体储存器(11)的液压流体泵送至控制装置的主要管路(12)；设有可控管路压力阀(13)，以用于控制所述主要管路(12)中的管路压力(Pline)，所述主要管路(12)连接至所述一个带轮(6)的压力室(8)；且设有可控补偿压力阀(40)，其设置在所述主要管路与所述控制装置的第三支路(41)之间，所述第三支路(41)连接至所述补偿压力室，以用于控制所述补偿压力室中的液压补偿压力(Pcomp)。
3.根据权利要求2所述的无级变速器(1)，其特征在于，所述可控补偿压力阀(40)被实施为具有致动器(40c)并具有压力反馈管路(40b，40d)的差压阀(40)，所述致动器(40c)和所述压力反馈管路(40b，40d)都用于补偿压力(Pcomp)和用于管路压力(Pline)，所述补偿压力阀(40)布置成：将补偿压力(Pcomp)控制在低于所述管路压力(Pline)的、由致动器(40c)确定的某一水平处。
4.根据权利要求2或3所述的无级变速器(1)，其特征在于，所述控制装置还设有设置在所述主要管路(12)和所述控制装置的第一支路(21)之间的第一可控压力阀(20)，所述第一支路(21)连接至相应的另一带轮(5)的所述压力室(7)，以用于控制所述压力室(7)中的液压压力(Ppri)。
5.根据权利要求2或3所述的无级变速器(1)，其特征在于，所述主要管路(12)也连接至所述相应的另一带轮(7)的压力室(7)，所述控制装置还设有设置在主要管路(12)与所述控制装置的另一液压支路(51)之间的另一差压阀(50)，所述另一液压支路(51)连接至相应的另一带轮(7)的补偿压力室(18)，以用于控制所述补偿压力室(18)中的液压补偿压力(Pcp)。
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