CN106838301B - 一种无级变速器金属带夹紧力控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无级变速器金属带夹紧力控制装置及控制方法，控制装置包括金属带式无级变速器、液压装置及变速控制器；金属带式无级变速器的主动带轮和从动带轮处分别设有一个温度传感器和一个转速传感器；液压装置包括油箱和油泵；所述的油泵的进口与油箱连通，油泵的出口分别与流量控制阀及压力控制阀的进油口连通，流量控制阀的出油口通过管道连通至主动带轮和从动带轮之间，压力控制阀的出油口与从动带轮的液压缸连接；温度传感器、转速传感器、位移传感器、流量控制阀和压力控制阀分别与变速控制器连接。本发明能够直接测量金属带侧边的温度，精度更高且不会延时；本发明提高了变速箱使用寿命，且提高了金属带的传动效率。

Description

一种无级变速器金属带夹紧力控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种无级变速器金属带夹紧力控制装置及控制方法。

背景技术

无级变速器通过连续改变金属带在带轮上的接触半径来实现传动比的连续调节，主动带轮通过金属带将动力传递到从动带轮，对金属带施加合适的夹紧力是实现动力可靠高效传递重要前提。多年的研究与实践表明，当金属带与带轮之间存在一定的相对滑动时，其传动效率最高。但当金属带滑移时，金属片与带轮之间摩擦副的温度会升高，增大系统零部件部件的热负荷，加剧传动部件及润滑油的破坏。因此，在夹紧力控制中同时考虑摩擦副的温度和滑移率是同时提高传动效率和使用寿命的有效途径。

针对无级变速器金属带夹紧力控制问题，专利文献CN102414485B公开了一种带式无级变速器的控制和方法，通过监视实际副液压中的振荡分量与实际的变速器变速比中的振荡分量之间的相位差来推算带的打滑状态，并基于推算结果对实际副液压进行控制，从而保持预定的带打滑状态。该装置和方法没有考虑在允许金属带与带轮之间存在打滑后润滑油温度上升带来的对润滑油和系统零部件的破坏。专利文献CN104919224A公开了一种无级变速器的控制装置，通过传感器检测润滑油用于润滑之前的温度以及用于润滑之后的温度，经过ECU计算估计润滑油润滑时的温度，同时监测无级变速器的变速比， 基于此温度和变速比来校正施加在金属带上的夹紧力。该装置保护了金属带和带轮以及润滑油受到高温破坏，但在对夹紧力进行调整时，没有对金属带的滑移率进行检测，不能保证金属带处于一个高效传递的滑移状态下。对摩擦副温度的检测是通过进油口和出油口的温度进行估算，精度不够且存在延时问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、控制精度高且能够提高金属带式无级变速器传动效率和使用寿命的无级变速器金属带夹紧力控制装置及控制方法。

本发明采用的技术方案是：一种无级变速器金属带夹紧力控制装置，包括金属带式无级变速器、液压装置及变速控制器；所述的金属带式无级变速器的主动带轮和从动带轮处分别设有一个温度传感器和一个转速传感器；所述的液压装置包括油箱、油泵、流量控制阀及压力控制阀；所述的油泵的进口与油箱连通，油泵的出口分别与流量控制阀及压力控制阀的进油口连通，流量控制阀的出油口通过管道连通至主动带轮和从动带轮之间，压力控制阀的出油口与从动带轮的液压缸连接；所述的流量控制阀和压力控制阀的回油口连回油箱，温度传感器、转速传感器、位移传感器、流量控制阀和压力控制阀分别与变速控制器连接。

上述的无级变速器金属带夹紧力控制装置中，还包括位移传感器，所述的位移传感器靠近金属带式无级变速器的主动带轮可动盘设置。

上述的无级变速器金属带夹紧力控制装置中，所述的流量控制阀和压力控制阀的回油口与油箱连接的管道上设有滤清器。

上述的无级变速器金属带夹紧力控制装置中，所述的温度传感器采用的是非接触式温度传感器。

一种无级变速器金属带夹紧力的控制方法，包括如下步骤：

1）变速控制器通过主动带轮和从动带轮处的温度传感器分别监测采集金属带侧面与主动带轮和从动带轮脱离后的温度；

2）变速控制器通过转速传感器分别测量主动带轮和从动带轮的转速，通过位移传感器测量主动轮可动盘的轴向位移，并计算滑移；

3）变速控制器通过采集得到的金属带侧面的最高温度和计算得到的滑移率，通过压力控制阀对从动带轮的液压缸中压力进行控制。

上述的无级变速器金属带夹紧力控制方法中，步骤2）中，滑移率的计算公式为： V=（N-M）/N，式中：N为主动带轮和从动带轮的转速比，M为变速比。

上述的无级变速器金属带夹紧力的控制方法中，步骤3）的具体操作步骤如下：

当金属带的最高温度大于等于润滑油最大允许工作温度，且金属带滑移率等于0时,则逐步降低从动带轮液压缸的压力至金属带开始发生滑移；

当金属带的最高温度大于等于润滑油最大允许工作温度，且金属带滑移率大于0且小于3%时，则逐步加大从动带轮液压缸的压力；

当金属带的最高温度大于等于润滑油最大允许工作温度，且金属带滑移率大于等于3%时，则逐步加大从动带轮液压缸的压力至金属带滑移率小于3%；

当金属带最高温度小于润滑油最大允许工作温度，且金属带滑移率等于0时，则逐步降低从动带轮液压缸的压力直至金属带开始发生滑移；

当金属带最高温度小于润滑油最大允许工作温度，且金属带滑移率大于0，小于3%时,则保持从动带轮液压缸的压力不变；

当金属带最高温度小于润滑油最大允许工作温度，且金属带滑移率大于等于3%时，则逐步加大从动带轮液压缸的夹紧力，直至滑移率小于3%。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的无级变速器金属带夹紧力控制装置结构简单，操作方便，本发明的无级变速器金属带夹紧力控制装置设有温度传感器，能够直接测量金属带侧边的温度，相比于通过间接测量润滑油的温度来估算摩擦副的温度，精度更高且不会延时； 本发明总体上降低了从动带轮液压缸的压力，减小了系统压力损失。本发明根据温度和滑移率提供了变速器可能的6种工作状态的控制方法，判断准则简单，在遇到干扰时能够迅速判断并进行夹紧力控制操作，抗干扰性强；在本发明的控制下，无级变速器能够更长时间地工作在最高温度小于润滑油最大允许工作温度,且金属带滑移率大于0，小于3%的状态，提高了变速箱使用寿命，且提高了金属带的传动效率。

附图说明

图1是本发明的无级变速器金属带夹紧力控制装置的结构示意图。

图2是本发明的无级变速器金属带夹紧力的控制方法的流程图。

图中：1.发动机，2.联轴器，3.液力变矩器，4.位移传感器，5.主动带轮，6.金属带，7.温度传感器，8.转速传感器，9.行星轮系，10.变速控制器，11.流量控制阀，12.压力控制阀，13.油泵，14.油箱，15.滤清器，16.温度传感器，17.负载，18.齿轮组，19.从动带轮，20.转速传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的无级变速器金属带夹紧力控制装置，包括金属带式无级变速器、位移传感器4、液压装置及变速控制器10。所述的金属带式无级变速器的主动带轮5处设有一个温度传感器7和一个转速传感器8，从动带轮19处也设有一个温度传感器16和一个转速传感器20，所述的温度传感器7和温度传感器16采用的是非接触式温度传感器。所述的位移传感器4靠近金属带式无级变速器的主动带轮5的可动盘设置。

所述的液压装置包括油箱14、油泵13、流量控制阀11及压力控制阀12；所述的油泵13的进口与油箱14连通，油泵13的出口分别与流量控制阀11及压力控制阀12的进油口连通，流量控制阀11的出油口通过管道连通至主动带轮5和从动带轮19之间，对金属带6、主动带轮5及从动带轮19冷却。压力控制阀12的出油口与从动带轮19的液压缸连接，能控制液压缸夹紧金属带。所述的流量控制阀11和压力控制阀12的回油口连回油箱14，流量控制阀11和压力控制阀12连回油箱14的管道上设有滤清器15。所述的温度传感器7、转速传感器8、温度传感器16、转速传感器18、位移传感器4、流量控制阀11和压力控制阀12分别与变速控制器10连接，变速控制器10能够通过温度传感器7和温度传感器16采集金属带侧面与带轮脱离后的温度；能够通过转速传感器8和转速传感器18采集主动带轮5和从动带轮19的转速信息；能够控制流量控制阀11和压力控制阀12的开度。

如图2所示，本发明的无级变速器金属带夹紧力的控制方法，包括如下步骤：

1）变速控制器10通过主动带轮5和从动带轮19处的温度传感器7、16分别监测采集金属带6侧面与主动带轮5和从动带轮19脱离后的温度。

2）变速控制器10通过转速传感器8和转速传感器18分别测量主动带轮5和从动带轮19的转速，通过位移传感器测量主动轮可动盘的轴向位移，并计算滑移率V=（N-M）/N，式中：N为主动带轮5和从动带轮19的转速比，M为变速比。

3）变速控制器10通过采集得到的金属带6侧面的最高温度Tm和计算得到的滑移率V，通过压力控制阀12对从动带轮19的液压缸中压力进行控制；其具体操作如下：

状态1：当金属带6的最高温度Tm大于等于润滑油最大允许工作温度Th，且金属带滑移率等于0时,则逐步降低从动带轮液压缸的压力至金属带开始发生滑移。a1)、若在金属带发生滑移之前最大温度Tm已降至润滑油最大允许工作温度Th以下，则转至状态4；a2)、若在金属带开始滑移瞬间，最大温度Tm还是大于润滑油最大允许工作温度Th，则降低发动机输出功率同时增加冷却油量，实现对变速箱的保护。

状态2：当金属带6的最高温度Tm大于等于润滑油最大允许工作温度Th，且金属带滑移率大于0且小于3%时，则逐步加大从动带轮液压缸的压力。b1)、若金属带在停止滑移前Tm降低至Th以下，则转至状态5；b2)、若金属带停止滑移的瞬间，Tm还是大于Th,则降低发动机输出功率同时增加冷却油流量，实现对变速箱的保护。

状态3：当金属带6的最高温度Tm大于等于润滑油最大允许工作温度Th，且金属带滑移率大于等于3%时，则逐步加大从动带轮液压缸的压力至金属带滑移率小于3%。c1)、若Tm小于Th,则转至状态5；c2)、若Tm大于等于Th，则转至状态2。

状态4：当金属带6的最高温度Tm小于润滑油最大允许工作温度Th，且金属带滑移率等于0时，则逐步降低从动带轮液压缸的压力直至金属带开始发生滑移。d1)、若开始滑移了Tm小于Th，则转至状态5；d2)、若开始滑移了且Tm大于等于Th，则转至状态2。

状态5：当金属带6的最高温度Tm小于润滑油最大允许工作温度Th，且金属带滑移率大于0，小于3%时,则保持从动带轮液压缸的压力不变。

状态6：当金属带6的最高温度Tm小于润滑油最大允许工作温度Th，且金属带滑移率大于等于3%时，则逐步加大从动带轮液压缸的夹紧力，直至滑移率小于3%。e1)、若滑移率V小于3%时，最大温度Tm大于Th,转至状态2；e2)、若滑移率V小于3%时，最大温度Tm小于Th,转至状态5。

Claims (3)

1.一种无级变速器金属带夹紧力控制方法，其所采用的无级变速器金属带夹紧力控制装置，其特征是：包括金属带式无级变速器、液压装置及变速控制器；所述的金属带式无级变速器的主动带轮和从动带轮处分别设有一个温度传感器和一个转速传感器；所述的液压装置包括油箱、油泵、流量控制阀及压力控制阀；所述的油泵的进口与油箱连通，油泵的出口分别与流量控制阀及压力控制阀的进油口连通，流量控制阀的出油口通过管道连通至主动带轮和从动带轮之间，压力控制阀的出油口与从动带轮的液压缸连接；所述的流量控制阀和压力控制阀的回油口连回油箱，温度传感器、转速传感器、位移传感器、流量控制阀和压力控制阀分别与变速控制器连接；

包括如下步骤：

1）变速控制器通过主动带轮和从动带轮处的温度传感器分别监测采集金属带侧面与主动带轮和从动带轮脱离后的温度；

2）变速控制器通过转速传感器分别测量主动带轮和从动带轮的转速，通过位移传感器测量主动轮可动盘的轴向位移，并计算滑移率；

3）变速控制器通过采集得到的金属带侧面的最高温度和计算得到的滑移率，通过压力控制阀对从动带轮的液压缸中压力进行控制。

2.根据权利要求1所述的无级变速器金属带夹紧力控制方法，步骤2）中，滑移率的计算公式为： V=（N-M）/N，式中：N为主动带轮和从动带轮的转速比，M为变速比。

3.根据权利要求1所述的无级变速器金属带夹紧力控制方法，步骤3）的具体操作如下：

当金属带的最高温度大于等于润滑油最大允许工作温度，且金属带滑移率等于0时,则逐步降低从动带轮液压缸的压力至金属带开始发生滑移；

当金属带的最高温度大于等于润滑油最大允许工作温度，且金属带滑移率大于0且小于3%时，则逐步加大从动带轮液压缸的压力；

当金属带的最高温度大于等于润滑油最大允许工作温度，且金属带滑移率大于等于3%时，则逐步加大从动带轮液压缸的压力至金属带滑移率小于3%；

当金属带最高温度小于润滑油最大允许工作温度，且金属带滑移率等于0时，则逐步降低从动带轮液压缸的压力直至金属带开始发生滑移；

当金属带最高温度小于润滑油最大允许工作温度，且金属带滑移率大于0，小于3%时,则保持从动带轮液压缸的压力不变；

当金属带最高温度小于润滑油最大允许工作温度，且金属带滑移率大于等于3%时，则逐步加大从动带轮液压缸的夹紧力，直至滑移率小于3%。