CN105317999B - 用于环面牵引驱动变速器的变速机构切换阀方案 - Google Patents

用于环面牵引驱动变速器的变速机构切换阀方案 Download PDF

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Abstract

一种用于控制变速机构的设备,所述变速机构具有至少一个位于两个环面盘体之间的滚轮,所述设备可包括至少一个致动器,所述致动器对该致动器的分开的高侧和低侧流体进口处的流体压力作出响应以控制由至少一个滚轮施加至盘体的扭矩。第一和第二变速机构切换阀可各自接收处于第一压力的第一流体以及处于第二较小压力的第二流体。在由变速机构切换阀一同限定的四个不同操作状态中的其中两个期间,第一和第二变速机构切换阀将第一流体供应到高侧流体进口且将第二流体供应到低侧流体进口,并且在四个不同操作状态的剩余两个的每一个期间将第二流体供应到高侧流体进口且将第一流体供应到低侧流体进口。

Description

用于环面牵引驱动变速器的变速机构切换阀方案
本发明专利申请是2011年12月14日提交的名称为“用于环面牵引驱动变速器的变速机构切换阀方案”的发明专利申请No.201180067546.3(国际申请号PCT/US2011/064818)的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请基于35U.S.C.§119(e)要求于2010年12月15日提交的美国临时申请序号No.61/423,293的优先权,该申请在此通过参考而被清楚地结合。
技术领域
本申请大体上涉及环面牵引驱动自动变速器,并且更具体地涉及用于在这样的变速器中对由变速机构传递的扭矩方向之间进行切换的系统及方法。
背景技术
环面牵引驱动自动变速器通常可包括变速机构以及一个或多个齿轮组。在每个齿轮组内,变速机构大体上可控制由动力装置传递到一个或多个负载的扭矩的方向(例如正或负)和大小。因此必须设计和实施用于在被变速机构从动力装置传递到一个或多个负载的扭矩方向之间进行切换的结构和技术。
发明内容
本申请公开了下文中引述的一个或多个特征和/或以下单独的或任意结合的、可包括能取得专利权的客体的特征。
一种设备可控制如下的变速机构,所述变速机构具有至少一个滚轮,所述滚轮位于连接到自动变速器输入端的第一环面盘体与连接到该变速器输出端的第二环面盘体之间。所述设备可包括:至少一个致动器,所述致动器对该致动器的分开的高侧和低侧流体进口处的流体压力作出响应以控制由所述至少一个滚轮施加至第一和第二环面盘体的扭矩;以及第一和第二变速机构切换阀,其各自接收处于第一压力的第一流体以及处于比第一压力小的第二压力的第二流体。第一和第二变速机构切换阀可一同限定了四个不同的操作状态,并且在所述四个不同操作状态中的两个操作状态中的每个期间将第一流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第二流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口,并且在所述四个不同操作状态中的剩余两个操作状态中的每个期间将第二流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第一流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口。
第一和第二变速机构切换阀的每一个可限定了冲程状态和相反的反冲程状态。当第一和第二变速机构切换阀均处于冲程时或者当第一和第二变速机构切换阀均处于反冲程时,第一和第二变速机构切换阀可将第一流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第二流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口。当第一变速机构切换阀处于冲程且第二变速机构切换阀处于反冲程时或者当第二变速机构切换阀处于冲程且第一变速机构切换阀处于反冲程时,第一和第二变速机构切换阀还可将第二流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第一流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口。替代地,当第一和第二变速机构切换阀均处于冲程时或者当第一和第二变速机构切换阀均处于反冲程时,第一和第二变速机构切换阀将第二流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第一流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口;并且,当第一变速机构切换阀处于冲程且第二变速机构切换阀处于反冲程时或者还有当第二变速机构切换阀处于冲程且第一变速机构切换阀处于反冲程时,第一和第二变速机构切换阀可将第一流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第二流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口。
所述至少一个致动器可对高侧流体进口处的流体压力比低侧流体进口处的流体压力大作出响应以控制所述至少一个滚轮将正扭矩和负扭矩其中之一传递到第一和第二环面盘体,并且可对低侧流体进口处的流体压力比高侧流体进口处的流体压力大作出响应以控制所述至少一个滚轮将正扭矩和负扭矩的另一个传递到第一和第二环面盘体。
所述设备可进一步包括控制电路,其包括存储器,在所述存储器中存储有指令,所述指令可由控制电路执行以在四个不同的操作状态之间控制第一和第二变速机构切换阀。第一变速机构切换阀可包括第一致动器,所述第一致动器对第一控制信号作出响应以将第一变速机构切换阀控制到冲程操作状态,并且对第二控制信号作出响应以将第一变速机构切换阀控制到反冲程操作状态。第二变速机构切换阀可包括第二致动器,所述第二致动器对第三控制信号作出响应以将第二变速机构切换阀控制到冲程操作状态,并且对第四控制信号作出响应以将第二变速机构切换阀控制到反冲程操作状态。控制电路可根据存储在存储器中的指令产生第一和第二控制信号。当第一和第二变速机构切换阀均处于其冲程操作状态时或者当第一和第二变速机构切换阀均处于其反冲程操作状态时,第一和第二变速机构切换阀可将第一流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第二流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口。所述至少一个致动器可对高侧流体进口处的流体压力比低侧流体进口处的流体压力大作出响应以控制所述至少一个滚轮将正扭矩和负扭矩的其中之一传递到第一和第二环面盘体,并且存储在存储器中的指令可包括如下指令,所述指令可由控制电路执行以产生第一和第三控制信号或是第二和第四信号,从而控制所述至少一个滚轮将正扭矩和负扭矩的所述其中之一传递到第一和第二环面盘体。当第一和第二变速机构切换阀其中之一处于其冲程状态且第一和第二变速机构切换阀的另一个处于其反冲程状态时,第一和第二变速机构切换阀还可将第一流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口且将第二流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口。所述至少一个致动器可对低侧流体进口处的流体压力比高侧流体进口处的流体压力大作出响应以控制所述至少一个滚轮将正扭矩和负扭矩的其中之一传递到第一和第二环面盘体,并且存储在存储器中的指令可包括如下指令,所述指令可由控制电路执行以产生第一和第四控制信号或是第二和第三信号,从而控制所述至少一个滚轮将正扭矩和负扭矩的所述其中之一传递到第一和第二环面盘体。
所述设备可进一步包括压力传感器,其与第一和第二变速机构切换阀的至少其中一个流体相连,使得当第一和第二切换阀处于四个不同操作状态中的两个中的任一个时压力传感器产生第一传感信号,并且当第一和第二变速机构切换阀处于四个不同操作状态中的剩余两个的任一个时产生第二传感信号。压力传感器可电连接到控制电路,并且存储在存储器中的指令可包括如下指令,所述指令可由控制电路执行以监测压力传感器的操作,以及判定当压力传感器产生第一传感信号时第一和第二变速机构切换阀正将第一流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且正将第二流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口、以及当压力传感器产生第二传感信号时第一和第二变速机构切换阀正将第二流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且正将第一流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口。
所述设备可进一步包括用于供应具有恒定或可变的第一流体压力的第一流体的装置。
所述设备可进一步包括用于供应具有为排流压力的第二流体压力的第二流体的装置。
一种设备可控制如下的变速机构,所述变速机构具有至少一个滚轮,所述滚轮位于连接到自动变速器输入端的第一环面盘体与连接到该变速器输出端的第二环面盘体之间。所述设备可包括:至少一个致动器,所述致动器对该致动器的分开的高侧和低侧流体进口处的流体压力作出响应以控制由所述至少一个滚轮施加至第一和第二环面盘体的扭矩;以及第一和第二变速机构切换阀,其各自接收处于第一压力的第一流体以及处于比第一压力小的第二压力的第二流体。第一和第二变速机构切换阀可被控制以将第一和第二流体供应到所述至少一个致动器。压力传感器可与第一和第二变速机构切换阀的至少其中一个流体相连。当第一和第二变速机构切换阀将第一流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第二流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口时,所述压力传感器可产生第一信号;并且当第一和第二变速机构切换阀将第二流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第一流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口时,所述压力传感器可产生第二信号。
所述设备可进一步包括电连接到压力传感器的控制电路。所述控制电路可包括存储器,在所述存储器中存储有指令,所述指令可由控制电路执行以监测压力传感器的操作并且判定当压力传感器产生第一传感信号时第一和第二变速机构切换阀正将第一流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且正将第二流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口、以及当压力传感器产生第二传感信号时第一和第二变速机构切换阀正将第二流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第一流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口。
第一和第二变速机构切换阀可一同限定了四个不同的操作状态。存储在存储器中的指令可进一步包括如下指令,所述指令可由控制电路执行以在四个不同的操作状态之间控制第一和第二变速机构切换阀。第一和第二变速机构切换阀可被构造成当第一和第二变速机构切换阀处于四个不同的操作状态的其中两个的任一个时将第一流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第二流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口;以及当第一和第二变速机构切换阀处于四个不同的操作状态的剩余两个的任一个时将第二流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第一流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口。
一种用于控制变速机构的方法,所述变速机构具有至少一个滚轮,所述滚轮位于连接到自动变速器输入端的第一环面盘体与连接到该变速器输出端的第二环面盘体之间;以及至少一个致动器,所述致动器对该致动器的分开的高侧和低侧流体进口处的流体压力作出响应以控制由所述至少一个滚轮施加至第一和第二环面盘体的扭矩。所述方法可包括:将处于第一压力的第一流体和处于比第一压力小的第二压力的第二流体供应到第一和第二变速机构切换阀,第一和第二变速机构切换阀各自限定两个不同的操作状态从而第一和第二变速机构切换阀一同限定了四个不同的操作状态;当第一和第二变速机构切换阀处于四个不同的操作状态中其中两个的任一个时,将第一流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第二流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口;以及当第一和第二变速机构切换阀处于四个不同的操作状态中剩余两个的任一个时,将第二流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第一流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口。
所述方法可进一步包括:监测与第一和第二变速机构切换阀的至少其中一个相关联的压力;以及由监测的压力判定第一和第二变速机构切换阀是将第一流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第二流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口,还是将第二流体供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第一流体供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口。
在考虑了所示的例证目前所认为的实施本发明的最佳方式的实施例的以下详细说明后,对于本领域技术人员而言,本发明附加的特征和优点将变得显而易见。
附图说明
所述系统和方法在此通过示例的方式并且并不通过附图中所限的方式说明。为说明简单且清楚,附图中示出的元件不必须按比例绘制。例如,为清楚起见一些元件的尺寸可相对于其他元件扩大。此外,在认为合适的地方,附图之间参考标号已被重复以表示对应的或类似的元件。
图1为用于控制环面牵引驱动自动变速器的操作的系统的示意性实施例的框图。
图2A为示出了变速机构的一示意性实施例的操作的图解,所述变速机构形成了图1中示出的环面牵引驱动自动变速器的一部分。
图2B为进一步示出图2A的变速机构操作的框图。
图3为电动液压控制系统的一示意性实施例的示意图,所述电动液压控制系统形成了图1中示出的环面牵引驱动自动变速器的一部分。
图4为图3中示出的电动液压控制系统的变速机构切换子系统的放大视图,示出了两个所示变速机构切换阀的一组操作状态。
图5为与图4类似的视图,示出了两个所示变速机构切换阀的另一组操作状态。
图6为与图4类似的另一视图,示出了两个所示变速机构切换阀的又一组操作状态。
图7为与图4类似的又一视图,示出了两个所示变速机构切换阀的再一组操作状态。
具体实施方式
为了促进对本发明原理的理解的目的,下面对附图中所示多个示意性实施例进行参考并且使用具体语言来描述所述实施例。
尽管本发明的构思容易进行各种改进和替换形式,但是其具体示例性实施例已经在附图中通过示例显示并且在此将会详细描述。然而,应当理解的是,这并非为了将本发明的构思限制为所公开的特定形式,相反地,本发明覆盖了落入到通过所附权利要求书限定的本发明精神和范围内的全部改进、等同物、以及替换物。
说明书中关于“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的介绍表明所述实施例可包括特定特征、结构或者特性,但是没有必要每个实施例都包括特定特征、结构或者特性。此外,这些措辞没有必要指代相同的实施例。此外,当特定特征、结构或者特性结合实施例进行描述时,那么在本领域技术人员的认知下,可以结合其它无论是否明确地进行描述的实施例来实施这样的特征、结构或者特性。
现在参照图1,显示了用于控制环面牵引式驱动自动变速器14的操作的系统10的一个示意性实施例的框图。在所示实施例中,动力装置或者能量中心12连接到自动变速器14,使得动力装置12的可旋转输出轴16以常规方式连接到变速器14的可旋转输入轴18。在所示实施例中,输入轴18连接到组合变速机构及齿轮组20,该组合变速机构及齿轮组进一步包括多个可选择性接合的摩擦装置,例如一个或多个常规的可选择性接合的离合器或者类似物,并且组合变速机构及齿轮组20的输出连接到可旋转输出轴22。组合变速机构及齿轮组20通过电动液压控制系统24而示意性地被控制,其部分细节随后进一步详细描述。
动力装置12大体是在输出轴16产生旋转驱动动力的设备。动力装置12的示例包括但并不限于以下中的一种或任意组合:一种或多种发动机,例如点燃、压燃或者其它种类的内燃机,蒸汽机,或者通过一种或多种其它燃料源而产生机械能的发动机类型,一种或多种电动机,以及类似装置。
组合变速机构及齿轮组20示意性地包括常规的全环面、牵引式驱动变速机构,该变速机构连接到常规齿轮组。参照图2A和2B,显示了这种全环面、牵引式驱动变速机构40的部分结构性特征的一个示意性实施例。在所示实施例中,变速机构40包括一对相对的、环面形状盘体42和44,所述盘体彼此独立地旋转。例如,盘体42示意性地直接连接到变速器14的输入轴18,使得盘体42被动力装置12直接地可旋转地驱动。可替代地,盘体42可通过诸如一个或多个齿轮组或其他结构的一种或多种结构连接到变速器的输入轴18。为了本申请的目的,用于描述盘体42与变速器的输入轴18之间关系的术语“连接”限定为盘体42与变速器14的输入轴18之间诸如接合的直接连接或是通过在盘体42与变速器14的输入轴18之间介入的一种或多种结构而在盘体42与变速器14的输入轴18之间的间接连接。示意性地,盘体44刚性地连接到变速机构40的输出轴46,并且可旋转地连接到轴18,使得盘体44围绕着轴18自由地旋转。变速机构40的输出轴46直接地连接到或者间接地通过一个或多个传动齿轮连接到变速器14的输出轴22,使得变速机构40的输出轴46驱动车辆(未示出)的一个或多个车轮,该车辆承载着动力装置12和变速器14。
多个滚轮48被示意性地定位在盘体42和44的相对的弧形内表面(例如凹表面)之间,以及牵引流体(未示出)被设置在每个这样的滚轮48的滚动表面与盘体42和44的内表面之间。在所示实施例中,各个滚轮48的滚动表面由此在结构方面没有接触任一盘体42、44的内表面;而是扭矩通过各个滚轮48经由牵引流体而在两个盘体42、44之间传递。正是因为扭矩是经由牵引流体而不是经由滚轮48的滚动表面与盘体42、44的弧形内表面之间的结构性接触而在两个盘体42、44之间传递,因此该变速机构被称为牵引式驱动设备。
在图2A和2B所示的实施例中,两个这样的滚轮481和482被显示成操作性地定位在两个盘体42、44的相对的内表面之间。例如常规液压致动活塞形式的滚轮致动器501经由支架521而被连接到滚轮481,以及例如另一常规液压致动活塞形式的另一个滚轮致动器502经由支架522而被连接到滚轮482。应当理解的是,支架521和522并不代表滚轮481和482可被旋转驱动所围绕的可旋转轴。实际上,支架521和522代表滚轮481和482绕其旋转的结构。例如在一个实际的实施方式中,支架521和522被构造成在滚轮481和482的每侧上连接到滚轮的中心轮毂,使得支架521和522以及致动器501和502将会大体上垂直于显示图2A和2B的页面延伸。
液压控制致动器501和502均示意性地通过选择性地控制施加到致动器501和502一侧的高侧液压以及施加到致动器501和502相反一侧的低侧液压而进行控制。通过净液压(即施加的高侧液压与低侧液压之间的差)所产生的牵引力被滚轮481和482经由牵引流体传递到两个盘体42、44,并且该施加的牵引力限定了两个盘体42、44之间传递的扭矩。因而,在施加到致动器501和502的净液压与在两个盘体42、44之间传递的扭矩大小之间存在直接的联系。每个滚轮481和482相对于盘体42、44移动和进动到将由施加到液压致动器501和502的净液压限定的扭矩传递到盘体42、44所需的位置和倾斜角。施加到致动器501和502的净液压大小的差改变了传递到输出轴46的扭矩。由滚轮481和482施加到两个盘体42、44的扭矩的方向通过施加到致动器501和502高侧压力与低侧压力的相对大小所决定。例如在一个示意性实施例中,如果高侧液压比低侧液压大,那么滚轮481和482对两个盘体42、44施加正扭矩,而如果低侧液压比高侧液压大,那么滚轮481和482相反地对两个盘体施加负扭矩。在替代的实施例中,如果低侧液压比高侧液压大,那么滚轮481和482可对两个盘体42、44施加正扭矩,而如果高侧液压比低侧液压大,那么滚轮481和482可相反地对两个盘体施加负扭矩。在任何情况下,滚轮481和482是自由转向的,并且可对致动器501和502作出响应,从而寻求基于等于输出能量的输入能量来提供发动机的正确传动比匹配与驱动链速度的位置。
在一个示意性实施方式中,变速机构40包括两组或两对盘体42和44,一对盘体42刚性地彼此连接以及一对盘体44也刚性地彼此连接,使得图2A和2B中所示的实施例表示这种实施方式的一半。在这个示意性实施方式中,三个滚轮被定位在每个相对的一组盘体42、44之间,总计六个滚轮481-486以及六个对应的液压控制致动器501-506。然而,可以理解的是,变速机构40的这个特定实施方式仅仅通过示例而被显示及描述,并且还可以替换性地使用变速机构40的其它实施例,所述其他实施例包括更多或更少对盘体42、44、包括更多或更少滚轮48及液压控制致动器50、和/或被设置成仅仅为局部环面形状。还可以进一步理解的是,尽管变速机构40的操作在此被显示和描述成大体上液压控制,但是本公开内容预期到变速机构40的操作通过纯粹电子或者机电结构而被控制的实施例。
再次参照图1,组合变速机构及齿轮组20内部的齿轮组示意性地包括一个或多个常规的行星齿轮组和/或其它齿轮组,其限定出至少两个可自动选择的齿轮速比并且连接到根据图2显示和描述的变速机构(例如变速机构40)或者与该变速机构一体形成。组合变速机构及齿轮组20进一步示意性地包括多个常规摩擦装置(例如离合器),所述摩擦装置可被选择性地控制,藉此控制变速器14在两个或多个齿轮速比之间的转换。在替代实施例中,齿轮组可包括超过一个行星齿轮组、包括一个或多个行星齿轮组连同一个或多个其它常规齿轮组、或者仅仅包括一个或多个非行星齿轮组。
在图1所示的示例性实施例中,变速器14包括三个摩擦装置,例如三个常规离合器C1、C2和C3的形式。在这个实施例中,每个离合器C1、C2和C3在电动液压控制系统24的控制下以常规方式例如经由流体压力进行操作。在这一点上,流体路径251在电动液压控制系统24与离合器C1之间流体相连,流体路径252在电动液压控制系统24与离合器C2之间流体相连,并且流体路径253在电动液压控制系统24与离合器C3之间流体相连。电动液压控制系统24可被操作以通过分别控制流体路径251-253内的流体压力而控制离合器C1-C3的操作。
齿轮组和离合器C1、C2和C3被示意性地设置成提供变速器14的四个分开的操作模式,以及变速器14的各个操作模式通过离合器C1、C2和C3的操作而可选择地控制。在第一操作模式M1中,例如,离合器C1被施加(例如接合)、同时离合器C2和C3被释放(例如脱离),并且在这个模式,能够实现向前或者反向发动,并且承载着变速器14的车辆能够以直到大约每小时10英里的车速进行操作。在第二操作模式M2中,作为另一示例,离合器C2被接合,同时离合器C1和C3被脱离,并且在这个模式,车辆能够以大约每小时10-30英里范围内的车速进行操作。在第三操作模式M3中,作为又一示例,离合器C3被接合,同时离合器C1和C2被脱离,并且在这个模式下,车辆能够以超过大约每小时30英里范围的车速进行操作。在第四模式M0中,作为最后示例,离合器C1、C2和C3全部脱离,并且这个模式下,变速器14为空档。在各个操作模式中,施加到变速器14的输出轴22的扭矩由变速机构(即变速机构40)控制。在各个操作模式M1、M2和M3之间的过渡状态下,变速机构扭矩被示意性地反向,从而辅助从一个操作模式到下一个操作模式的过渡。
系统10进一步包括变速器控制电路30,该电路控制以及管理变速器14的全部操作。变速器控制电路30包括多个、即M个操作参数输入OP1-OPM,所述输入经由对应的信号路径261-26M而电连接到包含在电动液压控制系统24内的对应操作参数传感器,其中M可以是任意正整数。包括在电动液压控制系统24内的一个或多个操作参数传感器(其示例将会随后描述)在信号路径261-26M上产生对应的操作参数信号,所述信号被变速器控制电路30接收。变速器14进一步包括多个、即N个包含在电动液压控制系统24内的电控致动器,所述致动器均经由对应的信号路径281-28N电连接到变速器控制电路30的对应数目致动器控制输出AC1-ACN的不同输出,其中N可以是任意正整数。包含在电动液压控制系统24内的一个或多个可控电致动器(其示例将会随后描述)对由变速器控制电路30在对应的信号路径281-28N上所产生的致动器控制信号作出响应,从而控制变速器14的各个操作特征。
示意性地,变速器控制电路30是基于微处理器的,并且包括在其中存储有指令的存储器单元32,这些指令可被控制电路30执行从而大体上控制变速器14的操作,并且更具体地控制电动液压控制系统24的操作。然而应当理解的是,本公开内容预见到其它实施例,其中变速器控制电路30并非基于微处理器的,而是被构造成基于存储在存储器单元32中的一组或多组硬线指令和/或软件指令而大体上控制变速器14的操作以及更具体地控制电动液压控制系统24的操作。
现在参照图3,显示出图1的电动液压控制系统24的一个示意性实施例的示意图。在所示的实施例中,电动液压控制系统24被粗略地分成了分开的控制区段;即包括了变速机构调整控制子系统56A、变速机构致动器子系统56B和变速机构切换子系统56C的变速机构控制区段56,离合器控制区段58,以及离合器和变速机构压力控制区段98。
具体地参照离合器和变速机构压力控制区段98,常规的流体泵60构造成将传动流体(例如常规的传动油)从传动流体源64(例如常规的变速器油箱64)供应到变速机构调整控制区段56A、变速机构切换和故障检测区段56C和离合器控制区段58。在一个示意性实施例中,流体泵60是常规的正位移泵,该泵被发动机12的驱动轴16经由变速器14的输入轴18驱动,并且尺寸设置和构造成将加压流体从油箱64供应到多个诸如离合器的摩擦控制装置和变速机构。在所示实施例中,流体泵60的流体进口经由流体通路62与油箱64流体相连。泵60的流体出口经由离合器主流体通路65与双泵压力调节阀190的流体口和端部、单向球阀101的流体出口、变速机构调整阀70的流体进口、变速机构压力多路阀220的流体口、经由常规的流动节流器连接到控制主流体通路104、常规的主压力调节阀180的流体口以及主离合器压力安全阀186的流体进口流体相连,并且连接到在离合器控制区段58中包含的两个调整阀152和154的流体口。离合器和变速机构压力控制区段98进一步包括其他常规的流体泵100,所述流体泵构造成将传动流体(例如常规的传动油)供应到双泵压力调节阀190以及在某些操作状态下供应到流体路径65以藉此对由流体泵60的流体供应进行补充。在一个示意性实施例中,流体泵100是常规的正位移泵,该泵被发动机12的驱动轴16经由变速器14的输入轴18驱动,并且尺寸设置和构造成将加压流体供应到常规的变速器润滑系统。在所示实施例中,泵100的流体进口经由流体通路62与油箱64流体相连。泵100的流体出口经由流体冷却器/润滑剂流体通路102与双泵压力调节阀190的流体口以及单向球阀101的流体进口流体相连。在电动液压控制系统24的某些操作状态下,双泵压力调节阀190将由流体泵100供应的流体经由流体路径162引导到变速器14的常规的冷却器和润滑子系统160。在所示实施例中,流体路径162与冷却器安全阀164的流体进口和常规冷却器166的流体进口流体相连。冷却器166的流体出口通过流体过滤器168与齿轮润滑调节阀170的流体口和端部流体相连并且分别连接到齿轮润滑和变速机构润滑通路172和174。大体上与离合器和变速机构压力控制区段98的结构和操作相关的、并且尤其与双泵压力调节阀190的结构和操作相关的进一步细节在同时待审的、代理人案号ATP-0053-USP/46582-212953的美国专利申请中描述,该申请的公开内容通过参考而被整体结合于此。
控制主流体通路104与控制主压力调节阀180以及常规的控制主压力安全阀182的流体进口和流体口、常规的控制主压力积聚阀184的流体进口、致动器154、158、164、168、85和87的控制主输入以及阀152、154、162、96、82、88和76的流体口流体相连。控制主通路104将控制主流体供应到前述致动器和阀。
现在参照变速机构控制区段56的变速机构调整控制子系统56A,在如同时待审的、代理人案号ATP-0053-USP/46582-212953的美国专利申请中所详细描述的特定操作状态下,变速机构主流体通路68被离合器主流体通路65经由双泵压力调节阀190供给。变速机构主流体通路68与变速机构调整阀72的流体进口和变速机构故障阀76的一端流体相连。变速机构调整阀72包括致动器84,该致动器经由信号路径282电连接到变速器控制电路30。变速机构调整阀72的另一流体进口与排流装置流体相连,并且变速机构调整阀72的流体出口与变速机构故障阀76的、与变速机构主流体通路连结端部相反的端部流体相连,并且通过常规模式阻尼器118也与变速机构压力多路阀220的流体口流体相连。另一变速机构调整阀70包括致动器74,该致动器经由信号路径281电连接到变速器控制电路30。变速机构调整阀70的一个流体进口与离合器主流体通路65流体相连。变速机构调整阀70的另一流体进口与排流装置流体相连,并且变速机构调整阀70的流体出口与变速机构压力多路阀220的另一流体口流体相连。致动器74和84示意性地为常规的电致动螺线管,并且调整阀70和72示意性地为可变排放阀,该可变排放阀基于分别由变速器控制电路30在信号路径281和282上产生的控制信号供应变压传动流体。
在正常的操作状态下,变速机构压力多路阀220将变速机构主流体按路线从模式阻尼器118的出口发送到变速机构切换子系统56C,并且为变速机构调整阀70的流体出口定路线到双泵压力调节阀190的端腔,从而在这种正常的操作状态下,变速机构调整阀72控制变速机构切换子系统56C并且离合器主流体通路65和变速机构致动器控制子系统56B的端负载通路中的流体压力由变速机构调整阀70调整。在其他操作状态下,例如冷启动和/或特定的故障状态下,变速机构压力多路阀220排空双泵压力调节阀190的一个端腔,从而双泵压力调节阀190将离合器主流体通路65中的流体压力(以及因此其他主流体通路中的流体压力)调节至恒定的流体压力,并且变速机构压力多路阀220进一步将流体按路线从离合器主流体通路65直接发送到变速机构切换子系统56C,从而在这种其他操作状态下,变速机构调整阀70控制变速机构切换子系统56C。关于变速机构调整控制子系统56A的结构和操作的进一步细节在同时待审的、代理人案号ATP-0054-USP/46582-212954的美国专利申请中描述,该申请的公开内容通过参考而被整体结合于此。
现在参照变速机构控制区段56的变速机构致动器子系统56B,与变速机构切换子系统56C流体相连的流体路径112限定了变速机构高侧流体通路S1,并且也与变速机构切换子系统56C流体相连的流体路径116限定了变速机构低侧流体通路S2。在图3所示的实施例中,变速机构包括六个诸如常规活塞的致动器501-506,并且变速机构高侧流体通路112经由对应的常规阻尼器1221-1226与每个这种致动器501-506的高侧流体相连。常规的单向阀126介入到变速机构高侧流体通路112与流体通路128之间。变速机构低侧流体通路116经由对应的常规阻尼器1361-1366与每个致动器501-506的低侧流体相连,并且另一常规的单向阀140介入到变速机构低侧流体通路116与流体通路128之间。流体通路128与端负载安全阀130流体相连,该端负载安全阀进一步在致动器506的高侧与低侧之间流体相连。有关端负载安全阀130操作的一个示意性结构及方法的进一步细节在同时待审的、代理人案号No.46582-209632(ATP-0047-USP)的美国专利申请序号No.61/287,020中提供,该申请的公开内容通过参考而被整体结合于此。
流体通路128进一步与另一流体通路132流体相连,并且端负载口或通路135与另一流体通路134流体相连。在图3所示的变速机构多路阀220的状态(即冲程)中,流体通路132经由变速机构压力多路阀220与流体通路134流体相连,从而端负载口或通路135内的流体压力由流体通路128供应。通常地,端负载口或通路135中的流体压力为作用在变速机构盘体上、防止变速机构盘体滑动所需的压力负载。在正常的操作状态下,例如如图3所示,变速机构压力多路阀220使端负载口或通路135直接地与流体通路128流体相连,从而端负载流体通路128中的流体压力由S1和S2中的流体压力调整。在其他操作状态下,例如冷启动和特定的故障情况,如在同时待审的、代理人案号ATP-0054-USP/46582-212954的美国专利申请中更加详细描述的,变速机构压力多路阀220将处于固定压力的流体(例如离合器主流体通路65中的离合器主流体)按路线经由流体通路134发送到端负载流体口或通路135。
变速机构故障阀76以如下方式在变速机构主流体通路68与变速机构调整阀72的流体出口之间流体连接,即该变速机构故障阀在一端连接到变速机构主流体通路而在该变速机构故障阀的相反一端连接到变速机构调整阀的流体出口。变速机构故障阀76示意性地包括筒轴142,所述筒轴对变速机构主流体通路68与变速机构调整阀72的流体出口之间的压力差作出响应以确定是否存在变速机构故障。例如在图3所示的实施例中,如果变速机构主流体通路68中的流体压力充分地大于变速机构调整阀72的流体出口中的流体压力,那么筒轴142被强制向上并且藉此将排流回填流体通路(EB)108与流体通路144流体相连。这就是图3中所示的筒轴142的位置。如果相反地,变速机构调整阀72的流体出口中的流体压力充分地大于变速机构主流体通路68中的流体压力,那么筒轴142被强制向下并且藉此将控制主(COM)流体通路104与流体通路144流体相连。示意性地,变速机构故障阀76被设计成在筒轴142的两个极端位置之间具有规定量的滞后,并且在一个实施例中,该滞后近似为15-20%,从而在筒轴142改变位置之前变速机构主流体通路68与变速机构调整阀72的流体出口之间的压力差必须大于约15-20%。本领域技术人员会理解到,该滞后值仅仅以示例方式提供并且可替换性地使用其他滞后值或没有滞后值。
现在参照变速机构控制区段56的变速机构切换子系统56C,一对变速机构控制阀82和88分别各自包括致动器85和95,所述致动器分别经由信号路径283和284电连接到变速器控制电路30。在所示实施例中,致动器85和95示意性地为常规的电致动螺线管。致动器85和95对由变速器控制电路30分别在信号路径283和284上产生的控制信号作出响应,藉此将由变速机构调整阀72在普通操作状态下提供的、或由变速机构调整阀70在其他操作状态(例如冷启动和特定故障情况)下提供的S1和S2流体压力供应到变速机构控制区段56的变速机构致动器子系统56B。有关变速机构控制阀82和88的结构和操作的进一步细节将在下文中结合图4-7描述。
现在参照离合器控制区段58,离合器主流体通路65示意性地与一对离合器调整阀150和152的每一个流体相连,所述一对离合器调整阀一起限定了调整系统。每个离合器调整阀150和152示意性地分别包括致动器154和158,所述致动器分别经由信号路径285和286电连接到变速器控制电路30。每个离合器调整阀150和152中的一个控制流体进口与控制主流体通路104流体相连,并且每个离合器调整阀150和152中的另外一个控制流体进口与排流装置流体相连。在所示实施例中,致动器154和158示意性地为常规的电致动螺线管。每个离合器调整阀150和152的流体出口与一对离合器控制阀162和96的每一个的流体进口流体相连。离合器调整阀150和152均构造成例如在变速器控制电路30的、经由被变速器控制电路30分别在信号路径285和286上产生信号的控制下将离合器主流体通路65与离合器控制阀162和96流体相连。
离合器控制阀162和96均示意性地分别包括诸如电力控制螺线管的电致动器164和168,所述致动器分别经由信号路径287和288电连接到变速器控制电路30。每个离合器控制阀162和96的一个控制流体进口与控制主(即COM)流体通路104流体相连,并且另一个控制流体进口与排流装置流体相连。离合器控制阀96进一步直接地与C2离合器流体路径252流体相连,并且离合器主流体或排流回填通过致动器154、158、164和168的各个状态组合经由流体路径252选择性地施加给C2离合器。离合器控制阀162进一步直接地与C1和C3离合器流体路径251和253中的每一个流体相连,并且离合器主流体或排流回填通过致动器154、158、164和168的各个状态组合而被选择性地经由流体通路251按路线发送到C1离合器或者经由流体通路253按路线发送到C3离合器。分别基于离合器调整阀150和152以及离合器控制阀162和96的致动器154、158、164和168的操作状态,通过使离合器主流体和排流背压通过控制阀162和96而选择性地按路线发送到各离合器C1-C3,离合器C1-C3因而被选择性地启动(即接合)以及停用(即脱离)。
有关离合器控制区段58的结构和操作的进一步细节在同时待审的、代理人案号46582-209546(ATP-0043-USP)的美国专利申请序号No.61/287,031以及同时待审的、代理人案号46582-209547(ATP-0044-USP)的美国专利申请序号No.61/287,038中提供,所述申请的公开内容均通过参考而被整体结合于此。
在所示实施例中,传感器相对于变速机构故障阀76、变速机构控制阀88、离合器调整阀154以及离合器控制阀162和96的每一个而操作性地定位,从而能够监测阀76、88、154、162和96中每一个的操作状态以及进一步监测特定的变速器操作状态故障。在一个示意性实施例中,这种传感器被设置成常规压力开关的形式,尽管可以理解的是,常规的压力传感器可被替换为任意一个或多个压力开关。例如在所示实施例中,压力开关146与变速机构控制阀88的流体口流体相连,并且经由信号路径261电连接到变速器控制电路30。另一压力开关148与变速机构故障阀76的流体口144流体相连,并且经由信号路径262电连接到变速器控制电路30。又一压力开关184与离合器控制阀162的流体口流体相连,并且经由信号路径263电连接到变速器控制电路30。再一个开关188与离合器控制阀96的流体口流体相连,并且经由信号路径264电连接到变速器控制电路30。还一个压力开关186与离合器调整阀154的流体口流体相连,并且经由信号路径265电连接到变速器控制电路30。
由压力开关146、148、184、188和186产生的信号被变速器控制电路30处理以允许通过变速器控制电路30监测和诊断这些压力开关的状态并且因而监测和诊断阀76、88、154、162和96的每一个的操作状态。例如,在图3所示实施例中,压力开关148构造成产生与变速机构故障阀76的状态(例如普通状态或变速机构故障状态)对应的信号。如果变速机构主流体通路68中的流体压力充分地大于变速机构调整阀72的流体出口中的流体压力从而如图3所示筒轴142被强制向上并且藉此将排流回填流体通路(EB)与流体通路144流体相连,那么这对应于变速机构的普通操作,在该普通操作中压力开关148产生低信号或逻辑“0”信号。如果相反地变速机构调整阀72的流体出口中的流体压力充分地大于变速机构主流体通路68中的流体压力,那么筒轴142被强制向下(附图中未示出),这导致筒轴142将控制主(COM)流体通路104与流体通路144流体相连。这对应于变速机构故障的情况并且在这种变速机构故障的情况下,压力开关148切换至高的状态或逻辑“1”状态。因而,在普通操作状态下压力开关148产生低信号或逻辑“0”信号,而在变速机构故障的条件下压力开关148产生高信号或逻辑“1”信号。变速器控制电路30的存储器32示意性地包括存储在其中的指令,所述指令可由控制电路30执行以处理由压力开关148产生的信号从而确定变速机构是正常地操作还是存在变速机构故障。
有关由压力开关146产生的信号的诊断的进一步细节将在下文中描述。有关由压力开关184、186和188产生的信号的诊断的进一步细节在同时待审的、代理人案号46582-209546(ATP-0043-USP)的美国专利申请序号No.61/287,031中描述。
现在参照图4-7,示出了有关变速机构控制区段56的变速机构切换子系统56C的结构和操作的进一步细节。在图4-7所示的实施例中,类似的参考标号用于表示图3中所示变速机构切换子系统56C的类似组件。然而,为便于图解和有助于理解子系统56C,各个流体通路的某些连接没有示出和/或被截断,并且与变速机构切换子系统56C流体相连的某些子系统以方框形式显示。例如,在图4-7中变速机构主流体通路68显示为仅与变速机构调整阀72的流体进口流体相连的方框,控制主流体通路104显示为经由常规的节流器260仅与变速机构切换阀82的流体进口、变速机构切换阀88的流体进口以及流体通路262流体相连的方框,并且排流回填流体通路108显示为与模式阻尼器118的流体进口流体相连且与变速机构切换阀88流体相连的方框。变速机构致动器子系统56B类似地显示为一方框并经由流体通路112和116与变速机构切换阀82和88流体相连。变速机构故障阀76以及到该阀的流体连接也从图4-7中省去。最终,尽管应当理解的是模式阻尼器118的流体出口在图3所示实施中与变速机构压力多路阀220流体相连,但是该流体连接在图4-7中省去并且模式阻尼器118的流体出口替代地示为经由流体通路204与变速机构切换阀82和88直接流体相连。因而,虽然如在同时待审的、代理人案号46582-212954(ATP-0054-USP)的美国专利申请中所描述的,视变速器14的操作状态而定,加压流体可由变速机构调整阀72或变速机构调整阀70供应到变速机构切换子系统56C,但是为便于图示和理解变速机构切换子系统56C的操作,图4-7替代显示为模式阻尼器118的流体出口与变速机构切换阀82和88之间的直接流体连接。简言之,不管是变速机构调整阀72还是变速机构调整阀70将加压流体供应到变速机构切换阀,变速机构切换阀82和88的操作是相同的。
变速机构调整阀72示意性地为常规的可变排放阀,其在一个流体进口从变速机构主流体通路68接收流体,在另一流体进口接收排流,并且以常规的方式操作以在其出口基于由变速器控制电路在信号路径282上产生的控制信号供应变压传动流体。信号路径282上的控制信号被常规的螺线管84接收,该螺线管用作为变速机构调整阀72的致动器。变速机构调整阀72的流体出口经由流体通路202与模式阻尼器118的流体进口流体相连,模式阻尼器的另一流体进口与排流回填流体通路108流体相连,并且模式阻尼器118的流体出口经由流体通路204与变速机构切换阀82和88两者流体相连。
由变速机构调整阀72在其流体出口产生的变压传动流体经由流体通路204供应到变速机构切换子系统56C。固定压力(例如外部环境压力)的排流回填流体经由流体通路108供应到变速机构切换子系统56C。变速机构切换子系统56C操纵以选择性地将流体通路204中的变压流体或流体通路108中的排流回填流体作为高侧流体S1经由流体通路112施加到变速机构致动器子系统56B,以及将流体通路204中的变压流体或流体通路108中的排流回填流体中的另一流体作为低侧流体S2经由流体通路116施加到变速机构致动器子系统56B。
变速机构切换阀82包括筒轴210,该筒轴具有一个延伸进弹簧座215的端部212以及与致动器85的流体出口流体相连的相反端部216。致动器85进一步包括与控制主流体通路104流体相连的流体进口以及与排流装置流体相连的另一流体进口。致动器示意性地为经由信号路径283电连接到控制电路30的常规螺线管致动器。变速机构切换阀82示意性地为常规的开-闭阀,其以常规的方式基于由变速器控制电路30在信号路径283上产生并由螺线管致动器85接收的控制信号操作以可控制地使阀82进行冲程和反冲程。筒轴210在与致动器85的流体出口流体相连的端部216与延伸进弹簧座215的相反端部212之间顺序地限定了位于该筒轴上的多个棱面222、224、226和228。阀弹簧214定位在变速机构切换阀82的弹簧座215中,并且阀弹簧214沿着筒轴210的端部216的方向(即沿着图4-7中向上的方向)施加顶着筒轴210的端部212的偏压力。
变速机构切换阀88包括筒轴230,该筒轴具有延伸进弹簧座233的一个端部232以及与致动器95的流体出口流体相连的相反端部235。致动器95进一步包括与控制主流体通路104流体相连的流体进口以及与排流装置流体相连的另一流体进口。致动器示意性地为经由信号路径284电连接到控制电路30的常规螺线管致动器。变速机构切换阀88示意性地为常规的开-闭阀,其以常规的方式基于由变速器控制电路30在信号路径284上产生并由螺线管致动器95接收的控制信号操作以可控制地使阀88进行冲程和反冲程。筒轴230在与致动器95的流体出口流体相连的端部235与延伸进弹簧座233的相反端部232之间顺序地限定了位于该筒轴上的多个棱面236、238、240和242。阀弹簧234定位在变速机构切换阀88的弹簧座233中,并且阀弹簧234沿着筒轴230的端部235的方向(即沿着图4-7中向上的方向)施加顶着筒轴230的端部232的偏压力。
流体通路112和116示意性地始终与变速机构切换阀82和88两者流体相连。流体通路251在流体通路216(S2)和变速机构切换阀82之间流体相连,流体通路253在流体通路212(S1)和变速机构切换阀82之间流体相连,流体通路255在排流回填流体通路108(EB)和变速机构切换阀88之间流体相连,流体通路262在节流器260和变速机构切换阀88之间流体相连,并且流体通路250、252、254、256和258在变速机构切换阀82和88之间流体相连。压力传感器或压力开关146与流体通路262流体相连,并且经由信号路径261电连接到控制电路30。压力传感器或开关146可以是常规的,并且构造成产生在信号路径261的、与流体通路262内的流体压力相对应的压力信号。
控制电路30的存储器32具有存储在其中的指令,所述指令可由控制电路30执行以控制变速机构调整阀72的操作以及变速机构切换阀82和88的操作、处理由压力传感器或开关261产生的压力信号以确定流体通路262中的压力、并且由流体通路262中的压力确定变速机构切换阀是否处于特定操作状态。
现在具体参照图4,示出了变速机构切换阀82和88的第一操作状态,其中变速机构切换阀82和88均显示为其反冲程状态。在变速机构切换阀82的反冲程状态中,致动器85已被控制电路30控制为排空其流体出口,从而阀弹簧214向上偏压筒轴210同时筒轴210的端部216接近致动器85的流体出口。在变速机构切换阀88的反冲程状态中,致动器95类似地已被控制电路30控制为排空其流体出口,从而阀弹簧234向上偏压筒轴230同时筒轴230的端部235接近致动器95的流体出口。在变速机构切换阀82和88的该第一操作状态中,变速机构切换阀82将流体通路251与流体通路116和252在棱面222和224之间流体相连,并且利用棱面226阻隔流体通路116的一个末端。变速机构切换阀88将排流回填流体通路108与流体通路252在棱面236和238之间流体相连,使得变速机构切换阀82和88一起将低侧流体通路116(S2)与更低压力排流回填(EB)流体通路108流体相连。变速机构切换阀88将变压流体通路204与流体通路250在棱面238和240之间流体相连,并且变速机构切换阀82将流体通路250与253在棱面224和226之间流体相连,使得变速机构切换阀82和88一起将高侧流体通路112(S1)与更高压流体通路204流体相连。示意性地,变速机构致动器子系统56B是可操作的以如图4所示当高侧流体通路112(S1)中的压力大于低侧流体通路116(S2)中的压力时控制滚轮(例如图2A和2B中的滚轮481和482)对环面盘体(例如图2A和2B的盘体42和44)施加正扭矩。替代地,变速机构致动器子系统56B可构造成如图4所示当高侧流体通路112(S1)中的压力大于低侧流体通路116(S2)中的压力时控制滚轮对环面盘体施加负扭矩。
在如图4所示的变速机构切换阀82和88的第一操作状态中,流体通路254的一端以及排流回填流体通路108的一端被变速机构切换阀88的棱面240阻隔,并且相反端在变速机构切换阀82的棱面226和228之间与流体通路256流体相连。变速机构切换阀88进一步地将流体通路256与流体通路262在棱面240和242之间流体相连。流体通路258的两端被变速机构切换阀82的棱面228和变速机构切换阀88的棱面242阻隔。示意性地,至少棱面240没有形成阀88内的流体密封,使得排流回填流体能从排流回填流体通路108穿过至流体通路254。替代地或附加地,至少棱面240可在其中限定环形通道,该环形通道允许或有助于棱面224周围的流体泄漏。节流器260充分地减少了流体从控制主流体通路104到流体通路262中的流动,从而在变速机构切换阀82和88的第一操作状态中流体通路262中的流体压力为排流回填流体压力,并且压力传感器或开关261示意性地对流体通路262中的回填流体压力作出响应以产生例如逻辑低或“0”状态的低阶压力信号。在替代的实施例中,压力传感器或开关261可构造成对流体通路262中的回填流体压力作出响应以产生例如逻辑高或“1”状态的高阶压力信号。
在所示实施例中,变速机构切换阀82和88在其第一操作状态(在该操作状态中阀82和88都被控制电路30控制为反冲程状态)是可操作的以将流体通路204中的变压流体供应到高侧流体通路112(S1)并且将排流回填流体通路108中的更低压排流回填流体供应到低侧流体通路116(S2)。在该第一操作状态中,压力传感器或开关261示意性地产生低阶压力信号,该低阶压力信号表示变速机构切换阀82和88两者的反冲程状态。
现在参照图5,示出了变速机构切换阀82和88的第二操作状态,其中变速机构切换阀82和88均处于其冲程状态。在变速机构切换阀82的冲程状态中,致动器85已被控制电路30控制以将控制主流体进口与其流体出口流体相连,从而来自控制主流体通路104的流体被供应到筒轴210的端部216。控制主流体通路104中的流体压力足以克服阀弹簧214的偏压力,从而筒轴210被控制主流体迫使逆着阀弹簧214的偏压地向下至图5所示的位置,在该位置筒轴210的端部212完全地延伸进弹簧座215且端部216远离致动器85的流体出口隔开。在变速机构切换阀88的冲程状态中,致动器95类似地已被控制电路30控制以将控制主流体进口与其流体出口流体相连,从而来自控制主流体通路104的流体被供应到筒轴230的端部235。控制主流体通路104中的流体压力足以克服阀弹簧234的偏压力,从而筒轴230被控制主流体迫使逆着阀弹簧214的偏压地向下至图5所示的位置,在该位置筒轴230的端部232完全地延伸进弹簧座233且端部235远离致动器95的流体出口隔开。在变速机构切换阀82和88的该第二操作状态中,变速机构切换阀82的棱面222阻隔流体通路251,并且将低侧流体通路116(S2)与流体通路250在棱面224和226之间流体相连。变速机构切换阀88将排流回填流体通路108与流体通路250和254在棱面238和240之间流体相连,使得变速机构切换阀82和88一起将低侧流体通路116(S2)与更低压力排流回填(EB)流体通路108流体相连。变速机构切换阀88将变压流体通路204与流体通路252在棱面236和238之间流体相连,并且变速机构切换阀82将流体通路252与253在棱面222和224之间流体相连,使得变速机构切换阀82和88一起将高侧流体通路112(S1)与更高压流体通路204流体相连。
在如图5所示的变速机构切换阀82和88的第二操作状态中,流体通路254与流体通路258在变速机构切换阀82的棱面226和228之间流体相连。变速机构切换阀88进一步地将流体通路258与流体通路262在棱面240和242之间流体相连。流体通路256的两端被变速机构切换阀82的棱面226和变速机构切换阀88的棱面240阻隔。排流回填流体通路108因而穿过变速机构切换阀82和88与流体通路262流体相连。节流器260充分地减少了流体从控制主流体通路104到流体通路262中的流动,从而在变速机构切换阀82和88的第二操作状态中流体通路262中的流体压力为排流回填流体压力,并且压力传感器或开关261示意性地对流体通路262中的回填流体压力作出响应以产生例如逻辑低或“0”状态的低阶压力信号。在替代的实施例中,压力传感器或开关261可构造成对流体通路262中的回填流体压力作出响应以产生例如逻辑高或“1”状态的高阶压力信号。
在所示实施例中,变速机构切换阀82和88在其第二操作状态(在该操作状态中阀82和88都被控制电路30控制为冲程状态)是可操作的以将流体通路204中的变压流体供应到高侧流体通路112(S1)并且将排流回填流体通路108中的更低压排流回填流体供应到低侧流体通路116(S2)。在该第二操作状态中,压力传感器或开关261示意性地产生低阶压力信号,该低阶压力信号表示变速机构切换阀82和88两者的冲程状态。
现在参照图6,示出了变速机构切换阀82和88的第三操作状态,其中变速机构切换阀82处于冲程状态且变速机构切换阀88处于反冲程状态。在变速机构切换阀82的冲程状态中,致动器85已被控制电路30控制以将控制主流体进口与其流体出口流体相连,从而来自控制主流体通路104的流体被供应到筒轴210的端部216。控制主流体通路104中的流体压力足以克服阀弹簧214的偏压力,从而筒轴210被控制主流体迫使逆着阀弹簧214的偏压地向下至图6所示的位置,在该位置筒轴210的端部212完全地延伸进弹簧座215且端部216远离致动器85的流体出口隔开。在变速机构切换阀88的反冲程状态中,致动器95已被控制电路30控制为排空其流体出口,从而阀弹簧234向上偏压筒轴230同时筒轴230的端部235接近致动器95的流体出口。在变速机构切换阀82和88的该第三操作状态中,变速机构切换阀82的棱面222阻隔流体通路251,并且将低侧流体通路116(S2)与流体通路250在棱面224和226之间流体相连。变速机构切换阀88将变压流体通路204与流体通路250在棱面238和240之间流体相连,使得变速机构切换阀82和88一起将低侧流体通路116(S2)与变压流体通路204流体相连。变速机构切换阀88将流体通路255与流体通路252在棱面236和238之间流体相连,并且变速机构切换阀82将流体通路252与253在棱面222和224之间流体相连,使得变速机构切换阀82和88一起将高侧流体通路112(S1)与更低压排流回填流体通路108流体相连。示意性地,变速机构致动器子系统56B是可操作的以如图6所示当低侧流体通路116(S2)中的压力大于高侧流体通路112(S1)中的压力时控制滚轮(例如图2A和2B中的滚轮481和482)对环面盘体(例如图2A和2B的盘体42和44)施加负扭矩。替代地,变速机构致动器子系统56B可构造成如图6所示当低侧流体通路116(S2)中的压力大于高侧流体通路112(S1)中的压力时控制滚轮对环面盘体施加负扭矩。
在如图6所示的变速机构切换阀82和88的第三操作状态中,流体通路108和254被变速机构切换阀88的棱面240阻隔。变速机构切换阀82将流体通路254与258在棱面226和228之间流体相连,并且变速机构切换阀88利用棱面242阻隔流体通路258。流体通路256在一端被变速机构切换阀82的棱面226阻隔,并且变速机构切换阀88将流体通路256与262在棱面240和242之间流体相连。因为流体通路256的端部被变速机构切换阀82的棱面226阻隔,所以来自控制主流体通路104的流体穿过节流器260并且在流体通路262中建立控制主流体压力。因而在变速机构切换阀82和88的第三操作状态中流体通路262中的流体压力处于控制主流体压力,并且压力传感器或开关261示意性地对流体通路262中的控制主流体压力作出响应以产生例如逻辑高或“1”状态的高阶压力信号。在替代的实施例中,压力传感器或开关261可构造成对流体通路262中的控制主流体压力作出响应以产生例如逻辑低或“0”状态的低阶压力信号。
在所示实施例中,变速机构切换阀82和88在其第三操作状态(在该操作状态中通过控制电路30变速机构切换阀82被控制为冲程状态且变速机构切换阀88被控制为反冲程状态)是可操作的以将流体通路204中的变压流体供应到低侧流体通路116(S2)并且将排流回填流体通路108中的更低压排流回填流体供应到高侧流体通路112(S1)。在该第三操作状态中,压力传感器或开关261示意性地产生高阶压力信号,该高阶压力信号表示变速机构切换阀82的冲程状态和变速机构切换阀88的反冲程状态。
现在参照图7,示出了变速机构切换阀82和88的第四操作状态,其中变速机构切换阀82处于反冲程状态且变速机构切换阀88处于冲程状态。在变速机构切换阀88的冲程状态中,致动器95已被控制电路30控制以将控制主流体进口与其流体出口流体相连,从而来自控制主流体通路104的流体被供应到筒轴230的端部235。控制主流体通路104中的流体压力足以克服阀弹簧234的偏压力,从而筒轴230被控制主流体迫使逆着阀弹簧214的偏压地向下至图7所示的位置,在该位置筒轴230的端部232完全地延伸进弹簧座233且端部235远离致动器95的流体出口隔开。在变速机构切换阀82的反冲程状态中,致动器85已被控制电路30控制为排空其流体出口,从而阀弹簧214向上偏压筒轴210同时筒轴210的端部216接近致动器85的流体出口。在变速机构切换阀82和88的该第四操作状态中,变速机构切换阀82将流体通路251与252在棱面222和224之间流体相连,并且变速机构切换阀88将变压流体通路204与流体通路252在棱面236和238之间流体相连。变速机构切换阀82和88因而一起将低侧流体通路116(S2)与变压流体通路204流体相连。变速机构切换阀88的棱面236阻隔流体通路255,并且变速机构切换阀88将排流回填流体通路108与流体通路250和254在棱面238和240之间流体相连。变速机构切换阀82将流体通路250与253在棱面224和226之间流体相连,从而变速机构切换阀82和88一起将高侧流体通路112(S1)与更低压排流回填流体通路108流体相连。
在如图7所示的变速机构切换阀82和88的第四操作状态中,变速机构切换阀82将流体通路254与256在棱面226和228之间流体相连,并且流体通路256被变速机构切换阀88的棱面240阻隔。流体通路258在一端被变速机构切换阀82的棱面228阻隔,并且变速机构切换阀88将流体通路258与262在棱面240和242之间流体相连。因为流体通路258的端部被变速机构切换阀82的棱面228阻隔,所以来自控制主流体通路104的流体穿过节流器260并且在流体通路262中建立控制主流体压力。因而在变速机构切换阀82和88的第四操作状态中流体通路262中的流体压力处于控制主流体压力,并且压力传感器或开关261示意性地对流体通路262中的控制主流体压力作出响应以产生例如逻辑高或“1”状态的高阶压力信号。在替代的实施例中,压力传感器或开关261可构造成对流体通路262中的控制主流体压力作出响应以产生例如逻辑低或“0”状态的低阶压力信号。
在所示实施例中,变速机构切换阀82和88在其第四操作状态(在该操作状态中通过控制电路30变速机构切换阀82被控制为反冲程状态且变速机构切换阀88被控制为冲程状态)是可操作的以将流体通路204中的变压流体供应到低侧流体通路116(S2)并且将排流回填流体通路108中的更低压排流回填流体供应到高侧流体通路112(S1)。在该第四操作状态中,压力传感器或开关261示意性地产生高阶压力信号,该高阶压力信号表示变速机构切换阀82的反冲程状态和变速机构切换阀88的冲程状态。
在如图3-7所示的变速机构切换子系统56C的实施例中,变速机构切换阀82和88各自接收由变速机构调整阀72供应的(或在变速器14的某些操作状态下由变速机构调整阀70供应的)变压流体以及由排流回填流体通路108供应的排流回填流体。流体通路中的流体压力尽管可变但始终超过排流回填压力。在替代的实施例中,不同于排流回填流体的固定压力参考流体可代替排流回填流体供应到变速机构切换阀。在任何情况下,两个变速机构切换阀82和88一起限定了四个操作状态。在四个不同操作状态的其中两个的每一个中,变速机构切换阀82和88将变压流体供应到变速机构致动器子系统56B的高侧流体进口以及将排流回填流体供应到变速机构致动器子系统56B的低侧流体进口,并且在四个不同操作状态的剩余两个的每一个中,变速机构切换阀82和88将排流回填流体供应到变速机构致动器子系统56B的高侧流体进口以及将变压流体供应到变速机构致动器子系统56B的低侧流体进口。
在所示实施例中,当变速机构切换阀82和88都处于冲程或者当变速机构切换阀82和88都处于反冲程时,变速机构切换阀82和88将变压流体供应到变速机构致动器子系统56B的高侧流体进口以及将排流回填流体供应到变速机构致动器子系统56B的低侧流体进口。当变速机构切换阀82处于冲程且变速机构切换阀88处于反冲程时或者还有当变速机构切换阀88处于冲程且变速机构切换阀82处于反冲程时,变速机构切换阀82和88将排流回填流体供应到变速机构致动器子系统56B的高侧流体进口以及将变压流体供应到变速机构致动器子系统56B的低侧流体进口。在替代的实施例中,变速机构切换阀82和88可替代为当变速机构切换阀82和88都处于冲程或者当变速机构切换阀82和88都处于反冲程时,将排流回填流体供应到变速机构致动器子系统56B的高侧流体进口以及将变压流体供应到变速机构致动器子系统56B的低侧流体进口,并且当变速机构切换阀82处于冲程且变速机构切换阀88处于反冲程时或者还有当变速机构切换阀88处于冲程且变速机构切换阀82处于反冲程时,可将变压流体供应到变速机构致动器子系统56B的高侧流体进口以及将排流回填流体供应到变速机构致动器子系统56B的低侧流体进口。
在任何情况下,存储器32具有存储在其中的指令,所述指令可由控制电路30执行以在四个不同操作状态之间控制变速机构切换阀82和88。例如,变速机构切换阀82包括致动器85,该致动器对第一控制信号作出响应以将变速机构切换阀82控制到冲程操作状态并且对第二控制信号作出响应以将变速机构切换阀82控制到反冲程操作状态,并且变速机构切换阀88包括致动器95,该致动器对第三控制信号作出响应以将变速机构切换阀88控制到冲程操作状态并且对第四控制信号作出响应以将变速机构切换阀88控制到反冲程操作状态。控制电路30示意性地根据存储在存储器32中的指令产生第一、第二、第三和第四控制信号。
压力传感器261示意性地定位在与变速机构切换阀88流体相连的流体通路262中。在一替代的实施例中,压力传感器261可替代为定位在与变速机构切换阀82流体相连的流体通路中。在其他实施例中,压力传感器261可定位在与变速机构切换阀82和88两者都流体相连的流体通路中。在任何情况下,当变速机构切换阀82和88处于四个不同操作状态的其中两个状态的任一个时,压力传感器261产生处于一个阶位(例如低阶或高阶)的压力信号,并且当变速机构切换阀82和88处于四个不同操作状态的剩余两个状态的任一个时产生处于不同阶位(例如高阶或低阶)的压力信号。在所示实施例中,例如,存储在存储器32中的指令包括如下指令,所述指令可被控制电路30执行以监测压力传感器261的操作并且判定当压力传感器产生一个阶位(例如高阶或低阶)的压力信号时,变速机构切换阀82和88正将变压流体供应到变速机构致动器子系统56B的高侧流体进口且正将排流回填流体供应到变速机构致动器子系统56B的低侧流体进口、以及当压力传感器产生不同阶位(例如低阶或高阶)压力信号时,变速机构切换阀82和88正将排流回填流体供应到变速机构致动器子系统56B的高侧流体进口且正将变压流体供应到变速机构致动器子系统56B的低侧流体进口。
尽管已在先前的附图和说明书中详细地示出和描述了本发明,但相同的内容应被认为是示意性的而非对特征的限制,应当理解的是本发明的仅仅示意性的实施例被示出和说明并且所有在本发明精神范围内的改变和修改是被期望保护的。

Claims (19)

1.一种用于控制变速机构的设备,所述设备包括:
至少一个致动器,所述致动器对该致动器的分开的高侧和低侧流体进口处的流体压力作出响应以控制施加至所述变速机构的输入端和输出端的扭矩,以及
第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀,所述第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀均接收处于第一压力的第一流体以及处于比第一压力小的固定压力的第二流体,第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀选择性地供应(i)第一流体和第二流体中的一个到所述至少一个致动器的高侧流体进口,以及选择性地供应(ii)第一流体和第二流体中的另一个到所述至少一个致动器的低侧流体进口,
其中,(i)第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀一同限定了四个不同的操作状态,(ii)在所述四个不同操作状态中的两个操作状态中的每个期间,第一流体和第二流体中的一个通过第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口,以及(iii)在所述四个不同操作状态中的剩余两个操作状态中的每个期间,第一流体和第二流体中的另一个通过第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口。
2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,(i)第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀的每一个限定了冲程状态和相反的反冲程状态,以及(ii)当第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀均处于冲程以及当第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀均处于反冲程时,第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀将第一流体和第二流体中的一个供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将第一流体和第二流体中的另一个供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口。
3.根据权利要求2所述的设备,其特征在于,当(i)第一变速机构切换阀处于冲程且第二变速机构切换阀处于反冲程以及(ii)第一变速机构切换阀处于反冲程且第二变速机构切换阀处于冲程时,第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀将所述第一流体和第二流体中的另一个供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将所述第一流体和第二流体中的一个供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口。
4.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,(i)所述变速机构的输入端包括第一环面盘体,(ii)所述变速机构的输出端包括第二环面盘体,并且(iii)扭矩通过所述变速机构的至少一个滚轮被施加至第一环面盘体和第二环面盘体。
5.根据权利要求4所述的设备,其特征在于,(i)所述至少一个致动器对高侧流体进口处的流体压力比低侧流体进口处的流体压力大作出响应以控制所述至少一个滚轮将正扭矩和负扭矩其中之一传递到第一环面盘体和第二环面盘体,以及(ii)所述至少一个致动器对低侧流体进口处的流体压力比高侧流体进口处的流体压力大作出响应以控制所述至少一个滚轮将正扭矩和负扭矩的另一个传递到第一环面盘体和第二环面盘体。
6.根据权利要求1所述的设备,进一步包括控制电路,其包括存储器,在所述存储器中存储有指令,所述指令可由控制电路执行以在四个不同的操作状态之间控制第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀。
7.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,(i)第一变速机构切换阀包括第一致动器,所述第一致动器对第一控制信号作出响应以将第一变速机构切换阀控制到冲程操作状态,并且对第二控制信号作出响应以将第一变速机构切换阀控制到反冲程操作状态,
(ii)第二变速机构切换阀包括第二致动器,所述第二致动器对第三控制信号作出响应以将第二变速机构切换阀控制到冲程操作状态,并且对第四控制信号作出响应以将第二变速机构切换阀控制到反冲程操作状态,以及
(iii)所述控制电路根据存储在存储器中的指令产生第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号以及第四控制信号。
8.根据权利要求7所述的设备,其特征在于,当(i)第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀均处于其冲程操作状态以及(ii)第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀均处于其反冲程操作状态时,第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀将所述第一流体和第二流体中的一个供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将所述第一流体和第二流体中的另一个供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口。
9.根据权利要求7所述的设备,其特征在于,当第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀其中之一处于其冲程状态且第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀的另一个处于其反冲程状态时,第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀将所述第一流体和第二流体中的另一个供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且将所述第一流体和第二流体中的一个供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口。
10.根据权利要求7所述的设备,其特征在于,(i)所述变速机构的输入端包括第一环面盘体,(ii)所述变速机构的输出端包括第二环面盘体,(iii)扭矩通过所述变速机构的至少一个滚轮被施加至第一环面盘体和第二环面盘体,(iv)所述至少一个致动器对高侧流体进口处的流体压力比低侧流体进口处的流体压力大作出响应以控制所述至少一个滚轮将正扭矩和负扭矩其中之一传递到第一环面盘体和第二环面盘体,以及(v)存储在存储器中的指令包括如下指令,所述指令可由所述控制电路执行以产生第一控制信号和第三控制信号或是产生第二控制信号和第四控制信号,从而控制所述至少一个滚轮将正扭矩和负扭矩的所述其中之一传递到第一环面盘体和第二环面盘体。
11.根据权利要求7所述的设备,其特征在于,(i)所述变速机构的输入端包括第一环面盘体,(ii)所述变速机构的输出端包括第二环面盘体,(iii)扭矩通过所述变速机构的至少一个滚轮被施加至第一环面盘体和第二环面盘体,(iv)所述至少一个致动器对低侧流体进口处的流体压力比高侧流体进口处的流体压力大作出响应以控制所述至少一个滚轮将正扭矩和负扭矩其中之一传递到第一环面盘体和第二环面盘体,以及(v)存储在存储器中的指令包括如下指令,所述指令可由所述控制电路执行以产生第一控制信号和第四控制信号或是产生第二控制信号和第三控制信号,从而控制所述至少一个滚轮将正扭矩和负扭矩的所述其中之一传递到第一环面盘体和第二环面盘体。
12.根据权利要求6所述的设备,进一步包括压力传感器,其与第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀的至少其中一个流体相连,使得所述压力传感器(i)在第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀处于四个不同操作状态中的两个中的任一个时产生第一传感信号,以及(ii)在第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀处于四个不同操作状态中的剩余两个的任一个时产生第二传感信号。
13.根据权利要求12所述的设备,其特征在于,(i)压力传感器电连接到所述控制电路,以及(ii)存储在存储器中的指令包括如下指令,所述指令可由所述控制电路执行以监测压力传感器的操作,以及判定当压力传感器产生第一传感信号时第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀正将第一流体和第二流体中的一个供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且正将第一流体和第二流体中的另一个供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口,以及判定当压力传感器产生第二传感信号时第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀正将所述第一流体和第二流体中的另一个供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口且正将所述第一流体和第二流体中的一个供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口。
14.一种变速器,包括:
输入轴,其配置成接收来自驱动单元的扭矩;
输出轴,其配置成将扭矩传递至负载;
变速机构,其包括(i)与所述输入轴联接的输入端和(ii)与所述输出轴联接的输出端;
至少一个致动器,所述致动器对该致动器的分开的高侧流体进口和低侧流体进口处的流体压力作出响应以控制被施加至所述变速机构的输入端和输出端的扭矩;
第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀,所述第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀均接收处于第一压力的第一流体以及处于比第一压力小的固定压力的第二流体,第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀可受控以选择性地供应(i)第一流体和第二流体中的一个到所述至少一个致动器的高侧流体进口,以及选择性地供应(ii)第一流体和第二流体中的另一个到所述至少一个致动器的低侧流体进口;以及
变速器控制电路,其包括存储器,在所述存储器中存储有指令,所述指令可由所述变速器控制电路执行以控制第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀以(i)在由第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀限定的四个不同操作状态中的两个中的每一个期间,将所述第一流体和第二流体中的一个供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口;以及(ii)在所述四个不同的操作状态中的剩余两个中的每一个期间,将所述第一流体和第二流体中的另一个供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口。
15.根据权利要求14所述的变速器,其特征在于,(i)所述变速机构的输入端包括第一环面盘体,(ii)所述变速机构的输出端包括第二环面盘体,并且(iii)扭矩通过所述变速机构的至少一个滚轮被施加至第一环面盘体和第二环面盘体。
16.根据权利要求15所述的变速器,进一步包括压力传感器,其与第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀的至少其中一个流体相连,所述压力传感器(i)在第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀正将所述第一流体和第二流体中的一个供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口时产生第一信号,以及(ii)在第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀正将所述第一流体和第二流体中的另一个供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口时产生第二信号。
17.根据权利要求16所述的变速器,其特征在于,(i)所述变速器控制电路电连接到所述压力传感器,以及(ii)在所述存储器中存储的指令使得所述变速器控制电路监测压力传感器的操作并且判定当压力传感器产生所述第一信号时第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀正将所述第一流体和第二流体中的一个供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口。
18.根据权利要求17所述的变速器,其特征在于,在所述存储器中存储的指令使得所述变速器控制电路判定当压力传感器产生所述第二信号时第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀正将所述第一流体和第二流体中的另一个供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口。
19.一种可由变速器的变速器控制电路执行的方法,所述变速器包括变速机构,所述变速机构具有输入端、输出端以及至少一个致动器,所述致动器对该致动器的分开的高侧和低侧流体进口处的流体压力作出响应以控制施加至所述输入端和输出端的扭矩,所述方法包括:
将处于第一压力的第一流体和处于比第一压力小的固定压力的第二压力的第二流体供应到第一变速机构切换阀和第二变速机构切换阀,所述第一变速机构切换阀具有第一致动器且所述第二变速机构切换阀具有第二致动器,
将所述第一致动器和第二致动器中的每一个致动,以将所述第一致动器和第二致动器移动至各自的冲程操作状态,从而(i)将第一流体和第二流体中的一个供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口,以及(ii)将第一流体和第二流体中的另一个供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口;以及
将所述第二致动器解致动,以将所述第二致动器移动至与所述冲程操作状态相反的反冲程操作状态,从而(i)将所述第一流体和第二流体中的另一个供应到所述至少一个致动器的高侧流体进口,以及(ii)将所述第一流体和第二流体中的一个供应到所述至少一个致动器的低侧流体进口。
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