CN115143256A - 液压机械变速器及预热方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了用于液压机械变速器的方法和系统。在一个示例中，该方法包括响应于由发动机的起动引起的机械组件一部分的旋转，经由前进驱动离合器和反向驱动离合器的共同接合来阻塞液压机械变速器的输出轴。该方法进一步包括在前进驱动离合器和反向驱动离合器保持共同接合时对流体静压组件加压，其中机械组件与流体静压组件并联联接。

Description

液压机械变速器及预热方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年3月31日提交的标题为“液压机械变速器 及预热方法”的第63/169,146号美国临时申请的优先权。为了所有目的， 通过引用将上面列出的申请的全部内容并入本文。

技术领域

本公开涉及一种用于液压机械变速器的预热过程。

背景技术

诸如液压机械无级变速器(HVT)的液压变速器在许多任务中依 赖诸如油的液压流体。这些任务可包括流体静压单元中的功率矢量、流体 静压单元和离合器的控制，以及冷却和润滑。某些液压变速器可设计成在 特定的油粘度或在期望的粘度范围内起作用。例如，可运行一些变速器以 将油温维持在设定点温度附近或在期望的温度范围内。当在期望的温度范 围之外运行时，可能会出现变速箱部件的劣化以及变速箱性能的下降。发 明人因此认识到需要更快速地增加变速箱温度以避免部件劣化和变速箱性 能下降。

发明人开发了一种用于液压机械变速器的预热方法以至少部分解 决上述问题。液压机械变速器包括与流体静压组件并联联接的机械组件。 预热方法包括在发动机起动期间通过机械组件中的前进驱动离合器和反向 驱动离合器的接合来阻塞液压机械变速器的输出。该方法进一步包括，经 由基于液压马达速度参考的液压泵的运行来增加流体静压组件中的差压。 以这种方式，流体静压组件可快速加压以提高液压油温度，同时协调离合器运行以保持变速器的输出静止。因此，与之前的预热策略相比，冷启动 状况下发生的不希望的部件磨损和变速器性能下降可有效地减少。

在一个示例中，该方法还可包括，在阻塞输出轴之前，以速度控 制模式来运行流体静压组件，以使前进驱动离合器和反向驱动离合器同步。 以这种方式，离合器可有效地为输出轴阻塞做好准备。

更进一步地，在另一示例中，该方法还可包括在预热之后(例如， 在车辆发动的预期中)，在前进驱动离合器和反向驱动离合器分离之后， 将流体静压单元从速度控制模式切换到扭矩控制模式。以这种方式，变速 器可在速度和扭矩控制模式之间转换，以在例如预热和发动期间实现期望 的性能特性。

应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在详细描 述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关 键或必要特征，所要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此 外，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中指出的任 何缺点的实施方式。

附图说明

图1是车辆中的液压机械变速器系统的示意图。

图2和3是液压机械变速器中用于流体静压组件的控制系统的示 例。

图4至8描绘了图1中所示的用于液压机械变速器系统的预热序 列。

图9是用于液压机械变速器的运行的方法。

具体实施方式

图1示出了在车辆102或其他合适的机器平台中具有液压机械变 速器101(例如，液压机械无级变速器)的变速器系统100的示意图。在一 个示例中，车辆可以是非公路车辆，尽管在其他示例中变速器可部署在公 路车辆中。非公路车辆可以是其尺寸和/或最大速度使车辆无法在高速公路 上长时间运行的车辆。例如，车辆的宽度可能大于高速公路车道和/或车辆 最高速度可能低于高速公路的最大允许速度，例如。其中可部署车辆的行 业及其对应的运行环境包括林业、采矿、农业等。在任何一种情况下，车 辆都可设计为具有由液压和/或机械取力器(PTO)驱动的辅助系统。

变速器系统100可用作无级变速器(IVT)，其中变速器的传动 比以无限数量传动比点位的从负最大速度连续控制到正最大速度。以这种 方式，当与以离散比率运行的变速器相比时，变速器可实现较高水平的适 应性和效率。

变速器系统100可具有用于正向方向和反向方向的不对称的最 大输出速度。这种正反转速度不对称可使变速器能够实现期望的速度范围 的宽度。然而，已经考虑了其他合适的输出速度变化，诸如在正向和反向 方向上的对称输出速度，然而，这可能通过使用附加离合器而增加系统复 杂性。

变速器系统100可包括移动动力源104或从移动动力源104接收 动力，移动动力源诸如发动机、电动马达(例如，电动马达发电机)、它 们的组合等。因此，在一个示例中，内燃发动机和电动马达都可在混合构 造中旋转地联接到变速器系统100。在其他示例中，车辆可以是电池电动车 辆(BEV)，其中用于变速器的动力源是电动发电机。

动力源分离式离合器106还可设置在变速器中。分离式离合器 106构造成将动力源104与变速器联接和脱离。分离式离合器106以及本文 所述的其他分离式离合器在一个示例中可以是齿式离合器(dog clutch)， 或者在其他示例中可以是摩擦离合器。诸如锥齿轮的齿轮108、110可用于 将动力源104旋转地联接到输入轴112。如本文所述，齿轮可以是旋转并且 包括齿的机械部件，该齿的轮廓成形为与一个或多个对应的齿轮中的齿啮 合以形成允许旋转能量通过其传递的机械连接。

机械PTO 113可联接到输出轴112。机械PTO 114可驱动诸如泵 (例如，液压泵、气动泵等)、绞盘、吊杆、床提升组件等的辅助系统。 为了完成传递到辅助部件的动力传递，PTO可包括接口、轴、外壳等。然 而，在其他示例中，PTO和/或分离式离合器可从变速器系统中省略。齿轮 116可联接到输出轴112。机械组件118还可包括在变速器系统100中。机 械组件118可包括轴112和/或齿轮116以及轴167，在此更详细地描述。 此外，变速器可包括轴120和齿轮122，该齿轮122旋转地联接到输出轴 112上的齿轮116。虚线124和图1中描绘的其他虚线指示部件表示部件之 间的机械连接，其有利于它们之间的旋转能量传递。

与齿轮122啮合的齿轮126可旋转地附接到充入泵128。充入泵 128可设计成将加压流体递送到变速器中的液压部件，诸如液压马达134(例 如，流体静压马达)、液压泵136(例如，流体静压泵)等。由充入泵加压 的流体可附加用于离合器致动器和/或变速器润滑。充入泵可包括活塞、转 子、外壳、腔室等以允许泵移动流体。机械组件118平行地旋转联接到流 体静压组件130(例如，流体静压单元)。此外，流体静压组件130可具 有U形设计，其中轴131、133分别用作液压泵136(例如，可变排量泵) 和液压马达134(例如，固定弯曲轴线马达)的机械接口，并且彼此平行并 且布置在组件的一侧上。这种U形布局允许减小流体静压组件的尺寸，并 且能够使得放弃使用高压软管，以降低制造成本以及流体静压单元劣化的可能性，如果需要。更进一步地，流体静压组件130可布置在变速器的与 充入泵128相反的一侧上和/或从离合器170、172轴向偏移。以这种方式布 置流体静压组件允许减小变速器的宽度和长度，并且允许简化变速器在车 辆中的安装。此外，流体静压组件中的马达和泵可封围在共同的外壳中以 增加变速器紧凑性。

机械组件118平行地旋转联接到流体静压组件130。流体静压 组件与机械组件的联接使变速器能够实现动力分流功能，其中动力可同步 地流过任一路径，以使通过系统的动力附加组合或再循环。这种动力分配 布置允许变速器的动力流高度适应于在各种运行状况下提高效率。因此， 在一个示例中，变速器可以是全动力分流变速器。

机械组件118可包括平行联接到流体静压组件的多个机械路径。 为了详细说明，轴167可用作第一机械路径(例如，分支)119和第二机械 路径(例如，分支)121的连接点。为了详细说明，第一机械路径119可在 某些运行状况期间提供从流体静压组件130的接口到第一行星齿轮组148 的环形齿轮158的旋转能量传递能力。此外，第二机械路径121可提供从 流体静压组件130的接口到第二行星齿轮组150的托架160的旋转能量传 递能力。以这种方式布置机械路径可允许变速器有效地实现传动比的期望 范围。

分离式离合器132可布置在流体静压组件130和轴120之间。分 离式离合器132构造成将机械组件118与流体静压组件130旋转地联接和 脱离。为了详细说明，分离式离合器可以是齿式离合器，在一个示例中。

流体静压组件130包括液压马达134(例如，流体静压马达)和 液压泵136(例如，流体静压泵)。此外，液压泵136可包括第一机械接口 138和第二机械接口140。第一机械接口138可旋转地联接到分离式离合器 132，并且第二机械接口140可旋转地联接到另一机械PTO 142。同样地， 机械PTO可用于驱动诸如空气压缩机、机械臂或悬臂、螺旋钻等的辅助车辆系统。以这种方式，变速器可适用于各种最终使用运行环境。具体地， 在图1中描绘的布置中提供多个PTO，使变速器系统能够满足各种不同类 型车辆的最终使用设计目标，如果需要。因此，系统的适用性扩大了，并 且变速器的客户吸引力增加了。

在一个示例中，液压泵136可以是可变排量双向泵。具体地，泵 可以是轴向活塞泵，在一种情况下。为了详细说明，在一个具体示例中， 轴向活塞泵可包括与活塞和汽缸相互作用的回转板，以经由回转角的变化 来改变泵的排量。然而，已经考虑了其他合适类型的可变排量双向泵。

液压马达134可以是固定排量双向马达(例如，固定弯曲轴线 马达)。当与可变排量马达相比时，固定弯曲轴线马达相对紧凑。该系统 因此可实现更高的空间效率，并对车辆中的其他系统造成更少的空间限制， 如果需要。然而，如果马达可调节性是以牺牲紧凑性为代价，则可使用替 代类型的泵和/或马达。例如，液压马达可以是可变排量马达。

液压管线144、146附接到每个马达和泵中的液压接口，以使流 体静压组件能够提供关于与流体静压组件130平行布置的机械分支的附加 和动力循环功能。例如，在附加动力模式下，来自流体静压组件和机械组 件的动力在行星齿轮组之一处组合并递送到变速器输出。在动力分流模式 下，动力通过流体静压组件再循环。因此，在某些状况下，液压泵136和 液压马达134可被运行以将动力从液压马达流到任意行星组件的太阳齿轮。 相反地，在其他情况下，液压泵136和液压达134可被运行以使动力流回 到齿轮组和机械分支。

变速器系统100进一步包括第一行星齿轮组148和第二行星齿轮 组150。第一行星齿轮组148可包括行星齿轮154在其上旋转的托架152。 行星齿轮154可与太阳齿轮156和环形齿轮158啮合。同样地，第二行星 齿轮组150可包括托架160、行星齿轮162、太阳齿轮164和环形齿轮166。 因此，第二行星齿轮组150也可以是简单的行星齿轮。此外，在每个行星布置中布置在行星齿轮和托架之间的轴承可促进其旋转。太阳齿轮和/或它 们所附接的轴还可具有联接到其上的轴承。轴承可以是滚子轴承(例如， 滚针轴承)、滚珠轴承或其他合适类型的轴承，它们能够使部件旋转同时 限制其他相对运动。

第二行星齿轮组150的托架160可旋转地联接到第一行星齿轮组 148的环形齿轮158。此外，第二行星齿轮组150的托架160可旋转地联接 到轴167。轴167可延伸通过延伸部186中的中心开口，在此更详细地描述。 该旋转附接方案可概念性地描述为平行附接到流体静压组件130的机械分 支的形成。

如本文所述，部件、组件等之间的平行附接表示两个部件或部件 组的输入和输出彼此旋转地联接。这种平行布置允许动力在某些情况下通 过流体静压组件再循环，或在其他情况下从机械和流体静压分支相加组合。 结果，变速器的适应性提高了。

第一和第二行星齿轮组148、150的太阳齿轮156、164可以彼此 旋转联接(例如，直接连接)。以这种方式附接太阳齿轮可以使变速器能 够达到期望的齿轮比、紧凑性和效率。

液压马达134可经由另一分离式离合器168旋转地联接到太阳齿 轮156，该另一分离式离合器168设计成使马达与行星齿轮组148旋转地连 接和断开。在一个示例中，分离式离合器可以是齿式离合器，其使用部件 之间的过盈配合来接合离合器。然而，在替代示例中，分离式离合器可以 是诸如摩擦离合器的另一种合适类型的离合器。

变速器系统100进一步包括反向离合器170、第一前进驱动离合 器172和第二前进驱动离合器174。更一般地，第一前进驱动离合器可称为 第一离合器或第一前进离合器，反向驱动离合器可称为第二离合器或反向 离合器，而第二前进驱动离合器可称为第三离合器或第二前进离合器。此 外，第一前进驱动离合器172和反向离合器170可同轴布置。

离合器170、172、174可以是摩擦离合器，每个都包括板、间隔 件等。这些离合器板可围绕公共轴线旋转，并且被设计成彼此接合和脱离， 以促进选择性动力传递到下游部件。以这种方式，离合器可闭合和打开以 将它们置于接合和脱离状态。在分离状态下，动力不通过离合器。相反， 在接合状态下，动力在变速器运行期间行进通过离合器。此外，离合器可 以是液压、电磁和/或气动致动的。例如，可经由液压活塞来调整离合器。 可调节性可以是连续的，在一个示例中，其中离合器可从部分接合状态过 渡到完全接合状态，其中在离合器中发生相对少量的动力损失。然而，在 其他示例中，可离散地调整离合器。

托架152可包括具有齿轮176的延伸部175，该齿轮176与齿轮 177啮合。齿轮177，在所示示例中，旋转地联接到反向离合器170和第一 前进离合器172。反向离合器170和第一前进离合器172显示为彼此相邻布 置并且可共用共同的旋转轴线。由于这种近端离合器布置，系统可展示出 更大的紧凑性，从而对相邻车辆系统造成更少的空间限制。替换地，反向 离合器可与第一前进离合器间隔开，但是这会降低系统的紧凑性。

齿轮179可位于反向离合器170的输出轴180上。类似地，齿轮 181可位于第一前进离合器172的输出轴182上。齿轮179、181两者可分 别经由齿轮183、184旋转地附接到系统输出轴171。以这种方式，在不同 的运行状况下，反向离合器和第一前进离合器两者都对变速器的输出递送 动力。

系统输出轴171可包括一个或多个接口185(例如，轭、齿轮、 链条、它们的组合等)。输出轴具体说明为具有两个输出。然而，变速器 可包括替代数量的输出。齿轮179经由与齿轮183啮合而旋转地联接到输 出轴。箭头191描绘了从变速器系统到驱动桥192和/或其他合适的下游车 辆部件的动力流，反之亦然。具有轴、接头等的传动系统可用于执行变速 器和轴之间的动力传递。应当理解，驱动桥可包括驱动轮。

设计成接合和脱离输出接口185的驻车制动机构141还可包括在 液压机械变速器101中。驻车制动机构141可包括卡钳、鼓和用于防止变 速器的输出旋转的其他合适的部件。驻车制动机构141可被机械地和/或液 压地致动。

第二行星齿轮组150的环形齿轮166可包括齿轮187定位于其上 的延伸部186。如虚线所示，齿轮187可旋转地附接到第二前进离合器174 中的齿轮188。齿轮188可联接到离合器174中的第一组板。离合器中的第 二组板可附接到输出轴189和齿轮190。齿轮190可旋转地联接到齿轮183， 如虚线所示。由于离合器和行星齿轮组的布置，变速器系统100实现了比 以前的液压机械变速器更高的效率和增强的驾驶性能、舒适性和生产率。

变速器系统100可附加包括润滑系统和可包括集油部的液压控 制系统。该润滑系统还可包括用于润滑齿轮和/或离合器的诸如泵、导管、 阀等的常规部件。

具有控制器194的控制系统193可进一步结合在变速器系统100 中。控制器194包括处理器195和存储器196。存储器196可保持存储在其 中的指令，这些指令在由处理器执行时使控制器194实行在此描述的各种 方法、控制策略等。处理器195可以包括微处理器单元和/或其他类型的电 路。存储器196可包括已知的数据存储介质，诸如随机存取存储器、只读 存储器、保持活动(keep alive)存储器、其组合等。

控制器194可接收来自定位在变速器系统100和/或车辆102的 不同位置中的传感器的车辆数据和各种信号。传感器可包括分别检测齿轮 116、齿轮184和齿轮176的速度的齿轮速度传感器197、198、199。以这 种方式，系统的输入和输出处的齿轮速度可与第一行星齿轮组148的输出 处的齿轮速度一起检测。然而，在其他示例中，至少一部分齿轮的速度可 由控制器建模。车辆还可包括扭矩传感器155。替代地，可对输出轴的扭矩 和/或速度进行建模。

控制器194可向液压泵136中的致动器或联接到泵的致动系统发 送控制信号，以调整泵的输出和/或液压流体流动的方向。附加地，离合器170、172、174可从控制器接收命令(例如，打开或关闭命令)，并且离合 器或联接到离合器的致动系统中的致动器可响应于接收到的命令来调整离 合器的状态。例如，离合器可经由液压控制的活塞来致动，尽管已经设想 了其他合适的离合器致动器。变速器系统中的其他可控部件包括液压马达 134、离合器106、离合器132、离合器168、动力源104等。这些可控部件 在关于接收控制命令和响应于经由致动器接收命令而调整组件的输出和/或 状态可类似地起作用。附加地或替代地，车辆电子控制单元(ECU)可设 置在车辆中以控制动力源(例如，发动机和/或马达)。此外，控制系统193 并且特别是具有存储器196和处理器195的控制器194可构造成执行本文 关于图4至8扩展的预热策略。

变速器系统100可包括输入装置149、151(例如，驱动输入装 置(例如，驱动踏板)、制动输入装置(例如，制动踏板)、齿轮选择器 等)。响应于驾驶员输入的输入装置151可产生动力请求。此外，变速器 系统可在需要时在驱动模式之间自动切换。为了详细说明，运行者可请求 前进或反向驱动模式速度变化，并且在需要时，变速器可增加速度并自动 地在与不同驱动模式相关联的驱动范围之间转换。此外，在一个示例中， 运行者可在车辆以前进驱动模式运行时请求反向驱动运行。在这样的示例 中，变速器可自动地启动前进和反向驱动模式之间的切换(例如，同步切 换)。以这种方式，与设计成用于手动驾驶模式调整的变速器相比，运行 者可更有效地控制车辆。然而，在其他示例中，该系统可设计成允许车辆运行者手动请求例如在前进驱动范围之间的模式改变。还应当清楚，可与 变速器串列地控制动力源。例如，当控制器收到请求的动力请求时，动力 源的输出速度可对应地提高。

图1中所示的液压机械变速器101可在不同的驱动范围(例如， 反向驱动范围、第一前进驱动范围和第二前进驱动范围)中运行。在每个 驱动范围中，通过流体静压组件的动力流可以是附加的或循环的，以提供 连续范围调整。为了详细说明，可在每个驱动范围内调整泵的排量，以实 现不同的速比。具体地，在一个示例中，可通过接合第一前进驱动离合器 172并且使其他离合器170、174脱离和/或保持其他离合器170、174的脱 离来进入第一前进驱动范围。可以以类似的方式发生进入其他驱动范围。 例如，第二前进驱动范围可通过接合第二前进驱动离合器174和使离合器 170、172脱离和/或保持离合器170、172的脱离来实施。此外，通过同时 接合第一前进驱动离合器172和反向离合器170，可将液压机械变速器101 置于阻塞状况。具体地，在一个示例中，如果变速器输出速度为零并且流 体静压泵排量接近上限排量(例如，最大排量)，则第一前进离合器和反 向离合器两者的差速速度都近似为零并且因此可关闭以便离合器阻塞。

图1和4至8中提供了具有x轴、y轴和z轴的坐标系。x轴可 以是横向轴线，y轴可以是纵向轴线，z轴可平行于重力轴线，尽管轴线的 许多方向都是可能的。

图2示出了用于具有液压泵204和液压马达206的流体静压组件 202的控制系统200。流体静压组件202是图1中描绘的流体静压组件130 的示例，并且为了简洁省略了多余的描述。

设计成控制液压泵204的回转板角度的液压控制活塞208进一步 包括在控制系统200中。第一压力控制阀210和第二压力控制阀212与液 压控制活塞208流体连通。具体地，压力控制阀与活塞的相对侧上的腔室 流体连通。因此，使腔室中的压力变化会改变活塞的位置。此外，液压控 制活塞208的调整改动了液压泵204的回转板角度。管线250表示压力控制阀210、212和液压控制活塞208之间的液压连接。

此外，在控制系统中，控制器中的压力控制功能214对第一和第 二压力控制阀210、212提供电流。压力控制功能214可作为指令存储在控 制器的存储器中，控制器诸如如上关于图1所述的控制器194。压力控制功 能214接收来自设计成分别感测液压管线220、222中的压力的压力传感器 216、218的输入。管线252、254表示压力传感器216、218和压力控制功 能214之间的电子信号的传递以及控制信号从压力控制功能到压力控制阀 210、212的传递。

控制系统200可在变速器预热策略期间使用以增加流体静压组 件202中的压差。流体静压单元中的高压将提供动力损失的大量增加，显 著增加变速箱内部的热量产生。在本文中根据图4至8更详细地讨论了预 热策略的细节。

图3描绘了用于具有液压泵204和液压马达206的流体静压组件 202的另一控制系统300。控制系统300再次包括将加压流体(例如，油) 递送到液压控制活塞208的腔室的第一和第二压力控制阀210、212。应当 理解，图2至3所示的两种控制系统可用于图1所绘的变速器系统100中。 为简洁起见，省略了对重叠的控制系统组件的冗余描述。

控制系统300进一步包括对压力控制阀210、212供应电流的马 达速度控制功能302。马达速度控制功能302可以是储存在控制器的存储器 中的软件模块。马达速度控制功能302可使用期望的马达速度304和感测 的马达速度306作为输入。马达速度306可从联接到液压马达206的马达 速度传感器308传递。另一方面，期望的马达速度304可由使用发动机速 度312作为输入的期望的马达速度计算模块310确定。

控制系统300可通过使用泵排量控制而控制液压马达206的速度 来实施预热方法。期望的速度可基于发动机速度自动计算。速度控制功能 可在阀210、212中提供期望的控制电流以获得对应于期望的马达速度的期 望的泵排量。流体静压组件可以速度控制模式运行以同步变速器中的离合 器，诸如前进和反向离合器。

图4至8示出了用于具有液压机械变速器101的变速器系统100 的预热序列。通过增加流体静压组件130中的压力来实现快速预热。这种 升高的压力对应地增加了动力损失并因此增加加速器中的热量产生。可以 理解，图4至8中描绘的预热序列适用于包括至少一个行星齿轮组和至少 两个速度/扭矩源的其他变速器。

具体转向图4，描绘了预热序列中的第一步骤，其中动力源104 (例如，发动机)关闭。因此，流体静压组件130被减压，并且机械组件 118是基本上静止的。接下来，如图5所示，动力源104的起动可启动机械 组件118的一部分的旋转，并且特别是充入泵128的旋转。以这种方式， 变速器中的油压开始升高。在发动机起动期间的机械动力路径在500处指示。发动机的起动可涉及使用例如起动马达来旋转发动机。响应于发动机 起动，机械组件118中的托架160、环形齿轮158和轴120开始旋转。

如图6所示，通过驻车制动机构141的运行，输出轴171的旋转 被抑制，如600所示。当驻车制动机构141接合时，动力源104继续起动 并引起机械组件118中的托架160、环形齿轮158和轴120的旋转，如经由 机械动力路径602所指示的。在图6中，充入泵128继续接收旋转输入并 且因此油压继续增加，同时驻车制动机构阻塞输出轴171的旋转。

接下来在预热序列中，流体静压组件130使用速度控制功能来运 行，以实现如图7所示的期望的马达速度设定点。例如，流体静压组件可 使用图3所示的控制策略来运行。以速度控制模式运行流体静压组件允许 同步第一前进驱动离合器172和反向驱动离合器170。此外，在这部分预热 期间，驻车制动机构继续阻塞输出轴171的运动，如704所示。在预热序 列的这部分期间，图7中描绘了机械动力路径700和液压动力路径702。因 此，充入泵128继续增加油的压力。

一旦离合器同步，离合器170、172就接合，以将变速器的输出 置于阻塞状状，如图8中的800所示。一旦实现离合器阻塞，如果需要， 可释放驻车制动机构141。然而，在另一示例中，可保持驻车制动器接合。 随后，流体静压组件130运行以增加液压并达到用于液压流体的阈值温度 以启动车辆发动。图8还示出了在这部分预热期间通过变速器的机械动力路径802和液压动力路径804。在图8中，液压马达136的速度控制可持续 直到需要车辆发动为止。在发动期间，流体静压单元可从速度控制模式切 换到扭矩控制模式，其中液压单元被控制以遵循马达的扭矩设定点。相反， 以速度控制模式，液压单元被控制以遵循速度设定点。此外，在发动期间， 离合器170、172的阻塞状况可被释放。例如，可释放反向离合器以允许变 速器在前进驱动方向上推进车辆。以这种方式从速度控制模式切换到扭矩 控制模式能够使变速器的性能增强。

图9示出用于液压机械变速器的运行的方法900。在一个示例中， 方法900可由上文关于图1至8描述的变速器系统和组件来执行。然而， 在其他示例中，方法900可使用其他合适的变速器系统和组件来实施。此 外，该方法可作为存储在存储器中、由控制器中的处理器执行的指令。因 此，执行方法步骤可以包括：接收来自传感器的输入，并且发送和/或接收 指令，这些指令使用如前所述的致动器触发关联部件的调整。

在901，该方法包括起动发动机。例如，启动马达可用于起动发 动机。接下来在902处，该方法包括确定运行状况。运行状况可包括发动 机速度、输入装置位置(例如，加速器或制动踏板位置)、换挡选择器位 置、车速等。运行状况可经由传感器输入和/或建模来确定。

在904处，该方法判断是否启动发动机预热序列。该发动机预热 判断可考虑输入装置位置(例如，加速器踏板位置、制动踏板位置、钥匙 位置等)。例如，该方法可判断应该响应于钥匙开启而启动预热，反之亦 然。

如果确定不应当启动预热(在904处为“否”)，则方法移动 到906，在该处方法包括维持当前的变速器控制策略。例如，液压机械变速 器可与动力系统中的发动机一起保持关闭。

相反，如果确定应启动预热序列(在904处为“是”)，则方法 前进到908，在该处方法包括接合驻车制动器以防止变速器的输出轴的旋 转。例如，驻车制动器可经由控制器机械地或液压地致动。因此，可自动 实施步骤908。替代地，步骤908可在发动机起动之后和在判定框904之前 自动实施。在这样的示例中，驻车制动器接合可在步骤908处保持。

在910处，该方法包括实施液压马达的速度控制。例如，可调整 液压泵的排量以遵循目标液压马达速度参考。具体地，可使用反馈控制策 略，其中使用控制功能来调整泵的排量，该控制功能测量期望的电机速度 与检测到的电机速度的偏差。离合器因此可以为随后的离合器阻塞做好准 备。

在912处，该方法包括同时接合第一前进离合器和反向离合器以 阻塞变速器的输出。以这种方式，离合器可共同闭合以保持变速器的输出 静止。可以理解，该方法还可包括在前进和反向离合器接合期间保持驻车 制动机构的接合。在一个示例中，可在离合器接合之后保持驻车制动器接 合。以这种方式，由于变速器输出的冗余制动，可降低车辆意外移动的可 能性。替代地，驻车制动器可在前进和反向离合器接合之后脱离。

在914处，该方法包括控制流体静压单元以实现期望的压力和 油温。具体地，在一个示例中，流体静压单元可从速度控制切换到扭矩控 制，其中液压马达被控制以实现目标油压。以这种方式，可提高变速器性 能。一旦达到温度设定点，流体静压单元可从速度控制模式切换到扭矩控 制模式并且可启动车辆发动。方法900允许快速加热液压机械变速器中的 流体，由此增加变速器的寿命并降低由于低油温导致的部件劣化的可能性。

本文描述的液压机械变速器和方法的技术效果是为了减少变速 器预热时间，当与之前的预热方法相比时，该技术效果减少了部件磨损并 增强了例如在冷车启动期间的变速器性能。

图1和4至8示出了带有各个部件的相对定位的示例构造。如果 示出为彼此直接接触或直接联接，则至少在一个示例中，这样的元件可以 分别称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，示出为彼此 连续或相邻的元件可以分别是彼此连续或彼此相邻的。作为示例，放置为 彼此共面地接触的组件可以称为共面地接触。作为另一示例，在至少一个 示例中，定位成彼此间隔开、其间仅具有间隔而没有其它部件的元件可以 被如此称呼。作为又一示例，彼此上/下、彼此相对侧或彼此左/右地示出的 元件可以相对于彼此如此称呼。此外，如附图中所示，在至少一个示例中， 最顶上的元件或元件的位置可称为部件的“顶部”，而最底下的元件或元件 的位置可称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上 方/下方可以是相对于附图的竖直轴线并且用于描述附图中的元件相对于彼 此的定位。这样，在一个示例中，在其它元件上方示出的元件垂直地位于 其它元件上方。作为又一个示例，在附图中描绘的元件的形状可以被称为 具有如此形状(例如，诸如圆形的、直线的、平面的、弯曲的、圆滑的、 倒角的、成角度的等)。此外，在一个示例中，彼此同轴的元件可以被如 此称呼。此外，在至少一个示例中，示出为彼此相交的元件可以被称为相 交元件或彼此相交。更进一步，在一个示例中，示出为在另一个元件内或 在另一个元件外的元件可以如此称呼。在其它示例中，彼此偏离的元件可 以如此称呼。

在以下段落中将进一步描述本发明。在一个方面，提供了一种用 于液压机械变速器的运行的方法。该方法包括响应于由联接到液压机械变 速器的发动机或马达的旋转引起的机械组件的一部分的旋转，经由前进驱 动离合器和反向驱动离合器的共同接合来阻塞液压机械变速器的输出轴， 其中机械组件与静压组件并联联接；并且在前进驱动离合器和反向驱动离 合器保持共同接合的同时对流体静压组件加压。在一个示例中，该方法还可包括在阻塞输出轴之前，以速度控制模式运行流体静压组件以使前进驱 动离合器和反向驱动离合器同步。在又一个示例中，该方法还可包括在前 进驱动离合器和反向驱动离合器的共同接合之前，接合联接到输出轴的驻 车制动机构；并且在前进驱动离合器和反向驱动离合器的共同接合之后， 使驻车制动机构脱离。

在另一方面，提供了一种包括机械组件的液压机械变速器，该机 械组件包括行星齿轮组；流体静压组件，其与机械组件并联联接；前进驱 动离合器和反向驱动离合器，它们联接到机械组件和输出轴；控制器，其 包括：指令，在被执行时，在机械组件接收来自动力源的旋转输入时，指 令使控制器：经由前进驱动离合器和反向驱动离合器的共同接合来阻塞液 压机械变速器的输出轴，其中机械组件与流体静压组件并联联接；在前进 驱动离合器和反向驱动离合器保持共同接合的同时对流体静压组件加压。

在又一方面，提供了一种用于液压机械变速器的预热方法，该方 法包括响应于由发动机起动引起的机械组件一部分的旋转，以速度控制模 式运行流体静压组件以同步前进驱动离合器和反向驱动离合器，其中前进 驱动离合器和反向驱动离合器联接到机械组件，并且其中机械组件与流体 静压组件并联联接；经由前进驱动离合器和反向驱动离合器的共同接合来 阻塞液压机械变速器的输出轴；以及在前进驱动离合器和反向驱动离合器保持共同接合的同时对流体静压组件加压。该方法还可包括在前进驱动离 合器和反向驱动离合器同步之前和同步期间，启动和保持联接到输出轴的 驻车制动机构的接合。该方法还可包括，在一个示例中，在阻塞输出轴之 后，脱离或保持驻车制动机构的接合。

在任意方面或这些方面的组合中，流体静压组件可包括液压泵和 液压马达；并且对流体静压组件加压可包括运行液压控制活塞以调整液压 泵的排量。

在任意方面或这些方面的组合中，对流体静压组件加压可包括增 加联接到液压泵和液压马达的液压管线之间的压差。

在任意方面或这些方面的组合中，控制器可包括：指令，在被执 行时，当机械组件接收来自发动机或马达的旋转输入时，指令使控制器： 调整流体静压组件中的液压泵以实现对应于流体静压组件中的液压马达的 速度的目标泵排量。

在任意方面或这些方面的组合中，前进驱动离合器和反向驱动离 合器可联接到行星齿轮组的托架。

在任意方面或这些方面的组合中，前进驱动离合器和反向驱动离 合器可同轴布置。

在任意方面或这些方面的组合中，液压机械变速器还可包括联接 到输出轴的驻车制动机构，并且其中控制器包括：指令，在被执行时，在 前进驱动离合器和反向驱动离合器共同接合之前，指令使控制器：接合驻 车制动机构。

在任意方面或这些方面的组合中，第一前进驱动离合器和反向驱 动离合器可以是摩擦离合器。

在任意方面或这些方面的组合中，第一前进驱动离合器和反向驱 动离合器可同轴布置。

在任意方面或这些方面的组合中，变速器还可包括与第一前进驱 动离合器轴向偏移的第二前进驱动离合器。

在任意方面或这些方面的组合中，该方法还可包括在前进驱动离 合器和反向驱动离合器脱离之后从速度控制模式切换到扭矩控制模式。

在任意方面或这些方面的组合中，该方法还可包括在前进驱动离 合器和反向驱动离合器脱离之后从速度控制模式切换到扭矩控制模式。

在任意方面或这些方面的组合中，该方法还可包括在前进驱动离 合器和反向驱动离合器的共同接合之前，接合联接到输出轴的驻车制动机 构。

在任意方面或这些方面的组合中，流体静压组件可包括液压泵和 液压马达，并且对流体静压组件加压可包括运行液压控制活塞以调整液压 泵的排量；以及对流体静压组件加压可包括增加联接到液压泵和液压马达 的液压管线之间的压差。

在任意方面或这些方面的组合中，前进驱动离合器和反向驱动离 合器可液压地运行并且同轴布置。

在另一表述中，提供了一种液压机械无级变速器(HVT)，在一 个示例中，该液压机械无级变速器包括与机械支路并联联接的流体静压单 元，该机械支路包括联接到同轴布置的前进和反向驱动离合器的行星齿轮 组。HVT进一步包括控制器，该控制器包括指令，在被执行时，在联接到 机械支路的发动机起动期间，指令使控制器同步接合前进和反向驱动离合 器，并经由流体静压单元中流体静压泵的排量的调整来增加流体静压单元 中的压差。

要注意的是，本文包括的示例控制和估计例程可与各种变速器和 /或动力系统构造一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指 令存储在非暂态存储器中，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他 变速器和/或车辆硬件结合的控制器的控制系统来执行。此外，方法的若干 部分可以是在现实世界中采取的用以改变装置状态的物理动作。本文描述 的特定例程可以代表任何数量的诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线 程等的处理策略中的一个或多个。这样，所示出的各种动作、操作和/或功 能可以以所示出的顺序、并行地来执行，或者在某些情况下省去。同样， 实现本文描述的示例性示例的特征和优点的处理顺序不是必要的，而是为 了便于说明和描述而提供。取决于使用的特定策略，可以重复地执行所示 的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/ 或功能可以图形地表示待被编程到车辆和/或变速器控制系统中的计算机 可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过在包括 各种硬件部件并且与电子控制器结合在一起的系统中执行指令来执行。如 果需要，可以省略本文所述的一个或多个方法步骤。

尽管以上已描述了各种实施例，但应当理解，它们作为示例而非 限制或约束呈现。可以理解，本文公开的构造和例程本质上是示例性的， 并且这些具体示例不应被认为是限制性的，因为可以进行多种变化。例如， 以上技术可以应用于包括不同类型的推进源的动力系统，所述推进源包括 不同类型的电动机器、内燃发动机和/或变速器。本公开的主题包括本文公 开的各种系统和构造以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。对相关领域的技术人员来说显而易见的是，所公开的 主题可以以其他特定的形式实施而不脱离本主题的精神。

所附权利要求特别指出了被认为是新颖且非显而易见的某些组 合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。 应当将这样的权利要求理解为包括一个或多个这样的元件的结合，既不需 要也不排除两个或多个这样的元件。在本申请或相关申请中，可以通过修 改本权利要求或通过提出新权利要求来主张所公开的特征、功能、元件和/ 或特性的其它组合和子组合。这样的权利要求，无论是在范围上与原始权利要求相比更宽、更窄、相同或不同，都被认为包括在本公开的主题范围 内。

Claims (15)

1.一种用于液压机械变速器的运行的方法，包括：

响应于由联接到所述液压机械变速器的发动机或马达的旋转引起的机械组件一部分的旋转，经由前进驱动离合器和反向离合器的共同接合来阻塞所述液压机械变速器的输出轴，其中所述机械组件与流体静压组件并联联接；以及

在所述前进驱动离合器和所述反向驱动离合器保持共同接合时对所述流体静压组件加压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在阻塞所述输出轴之前，以速度控制模式运行所述流体静压组件以使所述前进驱动离合器和所述反向离合器同步。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：在所述前进驱动离合器和所述反向驱动离合器脱离之后从所述速度控制模式切换到扭矩控制模式。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述前进驱动离合器和所述反向驱动离合器共同接合之前，接合联接到所述输出轴的驻车制动机构。

5.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：在所述前进驱动离合器和所述反向驱动离合器保持共同接合时保持所述驻车制动机构的接合。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述流体静压组件包括液压泵和液压马达；以及

对所述流体静压组件加压包括运行液压控制活塞以调整所述液压泵的排量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述流体静压组件加压包括增加联接到所述液压泵和所述液压马达的液压管线之间的压差。

8.一种液压机械变速器，包括：

机械组件，所述机械组件包括行星齿轮组；

流体静压组件，所述流体静压组件与所述机械组件并联联接；

第一前进驱动离合器和反向驱动离合器，所述第一前进驱动离合器和所述反向驱动离合器联接到所述机械组件和输出轴；以及

控制器，所述控制器包括：

指令，在被执行时，当所述机械组件接收来自动力源的旋转输入时，所述指令使所述控制器：

经由所述第一前进驱动离合器和所述反向驱动离合器的共同接合来阻塞所述液压机械变速器的输出轴；以及

在所述第一前进驱动离合器和所述反向离合器保持共同接合时对所述流体静压组件加压。

9.根据权利要求8所述的液压机械变速器，其特征在于，所述控制器包括：

指令，在被执行时，当所述机械组件接收来自所述动力源的旋转输入时，所述指令使所述控制器：

调整所述流体静压组件中的液压泵以实现对应于所述流体静压组件中的液压马达的速度的目标泵排量。

10.根据权利要求8所述的液压机械变速器，其特征在于,所述第一前进驱动离合器和所述反向驱动离合器联接到所述行星齿轮组的托架。

11.根据权利要求8所述的液压机械变速器，其特征在于,所述第一前进驱动离合器和所述反向驱动离合器同轴布置。

12.根据权利要求8所述的液压机械变速器，其特征在于，还包括：联接到所述输出轴的驻车制动机构，并且其中所述控制器包括：

指令，在被执行时，在所述第一前进驱动离合器和所述反向驱动离合器共同接合之前，所述指令使所述控制器：

接合所述驻车制动机构；以及

指令，在被执行时，在所述第一前进驱动离合器和所述反向驱动离合器共同接合之后，所述指令使所述控制器：

保持所述驻车制动机构的接合。

13.根据权利要求8所述的液压机械变速器，其特征在于,所述第一前进驱动离合器和所述反向驱动离合器是摩擦离合器。

14.根据权利要求13所述的液压机械变速器，其特征在于,所述第一前进驱动离合器和所述反向驱动离合器同轴布置。

15.根据权利要求8所述的液压机械变速器，其特征在于，还包括：从所述第一前进驱动离合器轴向偏移的第二前进驱动离合器。

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