CN106795964A - 用于包括无级变速器的传动系的液压滑动控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本文描述了用于包括无级变速器的传动系的滑动控制方法和装置。传动系包括液压滑动装置，其被控制为当高于可用扭矩的扭矩试图通过时滑动。因此，液压滑动装置阻止原动机失速。

Description

用于包括无级变速器的传动系的液压滑动控制方法和装置

技术领域

本公开总体上涉及包括无级变速器(CVT)的传动系。更具体地，本公开涉及用于这种传动系的液压滑移控制方法和装置。

背景技术

CVT在所有类型的车辆中非常有用，因为它们能够连续地改变原动机的输出与车辆的车轮或其它旋转部件之间的速度比。

然而，一些车辆应用通常需要在原动机和车轮之间的所谓的变矩器，以a)阻止原动机在阻止车轮旋转时失速，以及b)当变矩器滑动时增加扭矩。这些应用一般不是无级变速器的理想候选，因为CVT的优点由于使用变矩器而减轻。

因此，需要提供一种方法和装置，其阻止在部分地或完全地阻止车轮旋转时原动机失速和扭矩倍增。

附图说明

在附图中：

图1是根据说明性实施例的包括CVT和滑动控制装置的传动系的框图；

图2是控制液压滑动装置的滑动的方法的框图；以及

图3是示出原动机的扭矩与RPM的关系和允许通过液压滑动装置的扭矩与RPM的关系的曲线图。

具体实施方式

一般地，目的是提供一种包括CVT的改进的传动系。更具体地，目的是提供一种阻止原动机失速的、用于包括CVT的传动系的液压滑动控制方法和装置。

根据说明性实施例，提供一种控制传动系的滑移的方法，所述传动系包括：具有输出的原动机；无级变速器(CVT)，具有输入和输出，输入连接到原动机输出；可控滑移水平的液压滑动装置，具有输入和输出，输入连接到CVT的输出，所述方法包括以下步骤：确定原动机的可用扭矩；以及控制液压滑动装置的滑移水平，以允许可用扭矩通过液压滑动装置，但如果所请求的扭矩大于可用扭矩则滑动。

根据另一方面，提供一种传动系，包括：具有输出轴的原动机；用于确定输出轴的速度的器件；CVT，具有输入和输出，输入与原动机的输出轴连接；可控液压滑动装置，具有输入和输出，输入与CVT的输出连接；控制器，控制在滑动发生之前允许通过液压滑动装置的扭矩水平；主控制器，与输出轴速度确定器件和控制器连接，所述主控制器配置为确定原动机的可获得扭矩的可用部分，并且设置所述控制器，使得当高于可用扭矩的扭矩试图通过液压滑动装置时，液压滑动装置滑动。

当在权利要求和/或说明书中与术语“包括”结合使用时，词“一”的使用可以表示“一个”，但它也与“一个或多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的意思一致。类似地，词“另一”可以表示至少第二个或更多个。

如在本说明书和权利要求中所使用的，词“包括”(以及包括的任何形式)、“具有”(以及具有的任何形式)或“包含”(以及包含的任何形式)是包含性的或开放式的，并且不排除另外的未列举的元件或过程步骤。

术语“约”用于指示一值包括用于确定该值的装置或方法的误差的固有变化。

应当注意，表述“原动机”在本文和所附权利要求中被解释为内燃发动机(ICE)、涡轮发动机或任何其它机械动力产生元件或组件。

应当注意，代表无级变速器的表述“CVT”在本文中用于描述任何类型的CVT，包括环形CVT、双腔全环形CVT、半环形CVT、单腔环形CVT、静压CVT、可变直径滑轮CVT、磁性CVT、棘轮CVT和锥形CVT等。

应当注意，当在上下文中使用CVT时，表达“过驱动”在本文和所附权利要求中被解释为这样的条件：CVT比率使得CVT输出速度高于CVT输入速度。因此，(输出速度与输入速度的)CVT比率高于一比一(1：1)。

应当注意，当在上下文中使用CVT时，表述“欠驱动”在本文和所附权利要求中被解释为这样的条件：CVT比率使得CVT输出速度低于CVT输入速度。因此，(输出速度与输入速度的)CVT比率低于一比一(1：1)。

表述“连接”和“联接”是可互换的，并且应在本文和所附权利要求中广义地解释，以便包括机械部件或组件之间的任何协作或被动关联。例如，这些部件可以通过直接联接或连接而组装在一起，或者使用其它部件间接联接或连接。联接和连接也可以是远程的，使用例如磁场等。

表述“输入”，不参考诸如轴的特定部件，应在本文和所附权利要求中解释为包括物体、组件、系统或机构的任何可动部分，其用于接收来自相同或来自另一组件、系统或机构的机械功。类似地，表述“输出”应当被解释为包括用于传递机械工作的类似部件。

应当注意，表述“非公路车辆”在本文中以及在所附权利要求中被解释为专门为非公路使用而设计的任何类型的车辆，包括建筑车辆和农用车辆。

用于包括无级变速器的传动系的液压滑动控制方法和装置的其它目的、优点和特征将在阅读下面通过参考附图仅以示例做出的其说明性实施例的非限制性描述时变得更加显而易见。

附图中的图1示出了传动系10，其包括ICE 12形式的原动机，CVT 14，液压滑动装置16，可选的辅助传动系部件18和控制器42。可选的辅助传动系部件18连接到负载20，例如非公路车辆的车轮。

如本领域技术人员将容易理解的，辅助传动系部件18可以包括多速度齿轮箱，和/或反向/正向机构，和/或范围选择器等。这些可选部件由控制器42控制并且可以向其提供数据。

第一轴22将ICE 12的输出和CVT 14的输入互连；第一轴的速度通过第一速度传感器24测量。第二轴26将CVT 14的输出和装置16的输入互连；第二轴26的速度通过第二速度传感器28测量。第三轴30将装置16的输出和可选的辅助传动系部件18的输入互连；第三轴30的速度通过第三速度传感器32测量。最后，第四轴34将可选的辅助传动系部件18的输出和负载20互连。

当然，本领域技术人员将理解，如果不存在辅助传动系部件18，则轴34将不存在，并且轴30将使装置16的输出和负载20互连。

通常，ICE 12与用户节气门控制36相关联，用户节气门控制36还向控制器42提供数据，例如加速踏板或控制杆。当然，ICE可以由控制器42直接控制并且向其提供操作数据，如可选的双向链路43所示。

传动系10包括比率控制器38，其配置为根据由用户经由用户比率控制40提供的比率或根据由主控制器42提供的比率来设置CVT 14的比率，如下文将描述的。从前面的描述可以理解，由主控制器42提供的比率优先于用户比率控制40。因此，主控制器42可以接管并指定CVT的比率。

液压滑动装置16包括行星齿轮系50，所述行星齿轮系50设置有限定其输入并连接到轴26的太阳齿轮52，互连到支架56的行星齿轮54，以及环形齿轮60，支架56连接到液压泵58的动力输入57，环形齿轮60限定装置16的输出并连接到轴30。换句话说，行星齿轮系包括太阳齿轮52形式的输入、以及环形齿轮60和行星支架56的相应形式的第一和第二输出。

液压泵具有连接到液压流体的储存器(未示出)的入口(未示出)和连接到可调节释放阀64的出口62。可调节释放阀64打开的压力可以通过释放阀控制器66调节，释放阀控制器66由主控制器42控制。释放阀控制器66可以被视为滑动控制器。

液压滑动装置16通常如下操作。释放阀控制器66配置为从控制器42获取扭矩值并控制释放阀64，使得液压泵58向支架56提供类似的制动扭矩，从而允许可用扭矩通过行星齿轮系50。因此，当超过制动扭矩时，释放阀64至少部分地打开，从而允许液压泵58旋转并且使通过行星齿轮系50的辅助扭矩转向。即使在轴26和30之间发生滑动，对应于由控制器42提供的扭矩值的扭矩仍将通过齿轮系50并到达负载20。

本领域技术人员对于构建适于在装置16中使用的技术的释放阀控制器没有问题。

来自第一和第二速度传感器24和28的速度数据被提供到主控制器42，使得控制器42可以实时确定CVT的实际比率。此外，第二和第三速度传感器28和32的速度数据被提供到滑动检测器46，滑动检测器46可以实时地确定装置16的滑移是否发生，并将该滑移水平数据提供到主控制器42。

如附图所示，辅助传动系部件18及其到主控制器42的连接是可选的并且示意性地示出。如上所述，辅助传动系部件18在那里表示例如允许不同齿轮比率插入在装置16和负载之间的常规多速度装置。由于这样的辅助传动系部件的构造和操作被认为是本领域技术人员已知的，因此将不在本文中进一步描述。

现在转到附图的图2，将描述用于包括无级变速器的传动系的滑动控制方法100。

方法100的第一步骤102包括确定来自原动机的可获得扭矩。参考图1，ICE 12形式的原动机具有取决于其输出轴的RPM的可获得扭矩。该表或建立在ICE中并且可以被提供到控制器42、已知并存储在控制器42中、或已经由传动系制造商建立并且存储在控制器42中。由于控制器42具有来自第一速度传感器24的速度数据，它可以实时查找可获得扭矩。

当然，如果所使用的原动机具有该特征，则可获得扭矩可以由原动机直接提供到控制器42。

附图中的图3示出了对于特定ICE的可获得扭矩与RPM的关系。

根据瞬时可获得扭矩，控制器42在步骤104中确定可用扭矩。可用扭矩低于可获得扭矩，并提供安全裕度以防止ICE 12失速。

再次，图3示出了对于特定ICE的可用扭矩与RPM的关系。应当注意，在低RPM下，可用扭矩不跟随可获得扭矩。其原因将在下文中说明。

应当注意，图3所示的可用扭矩是ICE 12的输出处的可用扭矩。在ICE下游的CVT14的使用允许该可用扭矩由CVT 14修改。实际上，扭矩作为CVT的比率的函数被乘。因此，控制器使用其对瞬时CVT比率的获知来确定在液压滑动装置16的输入处的可用扭矩，并且该值被用于接下来的步骤。换句话说，图3的可用扭矩曲线图通过控制器42作为CVT比率的函数偏移。

在步骤106中，控制器42经由释放阀控制器66控制释放阀64，使得通过液压泵58将制动扭矩施加到支架56，以阻止其旋转。制动扭矩的量由控制器42作为可用扭矩的函数确定。因此，如果请求的扭矩大于可用扭矩，则释放阀64至少部分地打开并且发生支架56的旋转，这导致液压滑动装置16的滑移。

因此，如果例如通过阻止非公路车辆的车轮旋转而施加阻挡负载，则由车轮请求的并且因此试图通过装置16的扭矩急剧地增加并且快速地超过可用扭矩。当这种情况发生时，释放阀64至少部分地打开，因为请求的扭矩大于由液压泵/释放阀组合提供到支架56的制动扭矩。释放阀的这种打开允许支架56的旋转，阻止ICE 12失速并保护包括CVT 14的传动系的各个部件。实际上，如本领域技术人员所公知的，如果ICE的输出轴在ICE操作时被阻止旋转，则ICE将失速。因此，装置16在预定可调节扭矩水平之上的滑移确保了ICE的输出轴不会被阻止旋转。

方法100可以在那里停止。因此，它将循环回到步骤102并重复上述步骤。

然而，由于传动系10包括可以固有地修改速度比率并因此修改液压滑动装置16输入处的可获得扭矩的CVT，因此可选地将辅助步骤添加到方法100以改进传动系10的可用性。

步骤108涉及确定液压滑动装置16的滑移水平。这由滑动检测器46完成，滑移水平数据被提供到主控制器42。

如果滑移是非零，在步骤110中，控制器42分支到步骤112。换句话说，如果存在滑动，则执行步骤112。

在步骤112中，控制器42接管比率控制38并指示CVT 14的比率。控制器42配置为使得CVT的比率与装置16的滑移成比例地减小。实际上，由于可用扭矩随着CVT比率减小而增加，装置16的滑移设定点由控制器42自动修改并且滑移可以稳定、减小和/或停止。

控制传动系10的一种可能的方式是控制滑移以使其稳定。这通过逐渐改变CVT比率、直到装置滑移保持基本上恒定来完成。

步骤112循环回到步骤102。

如果在步骤110中没有检测到滑移，则执行步骤114。在该步骤中，CVT比率的控制逐渐返回到用户，因为可用扭矩足以驱动负载20。这是逐渐完成的，以阻止驾驶行为的突然改变，这对用户驾驶感觉是有害的。在这些情况下，传动系的性能可以由用户控制。该步骤返回到步骤102以循环方法100。

回到图3，可用扭矩图可以分为三个区域。低RPM区域202、中RPM区域204和高RPM区域206。

在低RPM区域202中，可用扭矩被设置为显著低于可获得扭矩。因此，装置16的滑移在这些速度处将更加明显。在该区域中，可用扭矩被设置为足够低，以阻止输出的旋转，或者根据期望的驾驶感觉在给定小负载时允许输出的“蠕变”。

在中RPM区域204中，可用扭矩随着RPM线性增加，但仍然显著低于来自原动机的可获得扭矩。因此，装置滑移将随着RPM的增加而减小，已经发现这向操作者提供更好的驾驶感觉。当然，中RPM区域的线性不是必须的，并且可以使用其他函数。

最后，在高RPM区域206中，可用扭矩以安全裕度跟随可用扭矩。

作为传动系10的应用的示例，将简要描述装载拖拉机的操作。这种拖拉机常需推动障碍物，例如当其铲斗被填充时。在这种情况下，必须阻止ICE失速。通过提供如本文所提出的传动系，ICE失速将通过释放阀的选择性打开而被阻止，这将导致装置16的滑移，并且通过CVT比率的控制来增加提供到车轮的扭矩。除了根据车辆的期望速度致动节气门控制之外，没有操作者的特殊干预。

如本领域技术人员将容易理解的，主控制器42可以集成比率控制器38、释放阀控制器66、滑动检测器46和/或辅助传动系部件18。

如本领域技术人员将理解的，尽管在本文中示出和描述了单独的速度传感器24，该传感器也可以与ICE 12集成。换句话说，用于确定输出轴的速度的器件可以是独立的或与原动机集成。

应当理解，用于包括无级变速器的传动系的滑动控制方法和装置在其应用中不限于附图中所示和上文所述的结构和部件的细节。用于包括无级变速器的传动系的滑动控制方法和装置能够具有其它实施例并且能够以各种方式实施。还应当理解，本文使用的措辞或术语是为了描述而不是限制的目的。因此，尽管上文已经通过其说明性实施例描述了用于包括无级变速器的传动系的滑动控制方法和装置，但是在不脱离本发明的精神、范围和性质的情况下，可以对其进行修改。

Claims (18)

1.一种控制传动系的滑移的方法，所述传动系包括：具有输出的原动机；无级变速器(CVT)，其具有输出和连接到原动机的输出的输入；可控滑移水平的液压滑动装置，其具有输出和连接到CVT的输出的输入，所述方法包括以下步骤：

确定原动机的可用扭矩；以及

控制液压滑动装置的滑移水平，以允许可用扭矩通过液压滑动装置，但是如果所请求的扭矩大于可用扭矩则滑动。

2.如权利要求1所述的滑移控制方法，还包括：

检测液压滑动装置的滑移水平；以及

设置作为液压滑动装置滑移水平的函数的CVT比率，以便增加可用扭矩。

3.如权利要求1所述的滑移控制方法，其中，可用扭矩确定包括获取原动机的可获得扭矩以及确定作为可获得扭矩的函数的可用扭矩。

4.如权利要求1所述的滑移控制方法，其中，液压滑动装置包括行星齿轮组件，所述行星齿轮组件设置有一个输入以及第一和第二输出；所述输入限定液压滑动装置的输入；所述第一输出限定液压滑动装置的输出；所述第二输出连接到设置有可控释放阀的液压泵；滑移控制包括将释放阀控制为如果请求的扭矩大于可用扭矩则允许液压泵旋转。

5.一种传动系，包括：

原动机，具有输出轴；

用于确定输出轴的速度的器件；

CVT，具有输出和与原动机的输出轴连接的输入；

可控液压滑动装置，具有输出和与CVT的输出连接的输入；

滑动控制器，对在滑动发生之前允许通过液压滑动装置的扭矩水平进行控制；以及

主控制器，与输出轴速度确定器件和滑动控制器连接；所述主控制器配置为确定原动机的可获得扭矩的可用部分，并且设置滑动控制器，使得当高于可用扭矩的扭矩试图通过液压滑动装置时，液压滑动装置滑动。

6.如权利要求5所述的传动系，还包括确定可控液压滑动装置的滑移水平的器件。

7.如权利要求6所述的传动系，其中，滑移水平确定装置包括输入速度传感器和输出速度传感器，所述输入速度传感器确定可控液压滑移装置的输入速度；所述输出速度传感器确定所述可控液压打滑装置的输出的速度。

8.如权利要求7所述的传动系，其中，输入和输出速度传感器将速度数据提供到滑动检测器，所述滑动检测器比较来自两个传感器的速度数据以确定滑移水平。

9.如权利要求8所述的传动系，其中，滑动检测器将滑移水平数据提供到主控制器。

10.如权利要求8所述的传动系，其中，滑动检测器与主控制器集成。

11.如权利要求6所述的传动系，还包括设置CVT的输出/输入比率的比率控制器；比率控制器连接到主控制器以便由其控制；主控制器配置为当液压滑动装置的滑移被检测时修改CVT比率。

12.如权利要求11所述的传动系，其中，比率控制器配置为当检测到滑移时减小CVT比率。

13.如权利要求11所述的传动系，其中，比率控制器与主控制器集成。

14.如权利要求5所述的传动系，其中，可控液压滑动装置包括行星齿轮组件，所述行星齿轮组件设置有一个输入以及第一和第二输出；所述输入限定液压滑动装置的输入；所述第一输出限定液压滑动装置的输出；所述第二输出连接到设置有可调节释放阀的液压泵；滑动控制器配置为将可调节释放阀控制为如果请求的扭矩大于可用扭矩则允许液压泵旋转。

15.如权利要求14所述的传动系，其中，滑动控制器配置为控制可调节释放阀，使得液压泵将基本上等于可用扭矩的制动扭矩施加到第二输出。

16.如权利要求14所述的传动系，其中，行星齿轮组件的输入由太阳齿轮限定，第一输出由环形齿轮限定，并且第二输出由行星支架限定。

17.如权利要求5所述的传动系，其中，用于确定原动机的输出轴的速度的器件包括将速度数据提供到主控制器的速度传感器。

18.如权利要求5所述的传动系，其中，滑动控制器与主控制器集成。