CN1376245A - 连续变速传动的速度改变控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种速度改变控制阀(7),它安装有阀柱(8),阀柱(8)包括能面向供应油压的输入口(7P)的台阶(83),和能各自面向形成在输入口(7P)两侧上的一对排出口(7D、7D)的台阶(84、85)。输出口(7L、7H)设置在速度改变控制阀(7)中,输出口(7L、7H)使液压油缸的第一和第二油腔能根据阀柱(8)的位移有选择地与输入口(7P)或排出口(7D)进行联通。在阀柱(8)的中性位置上,台阶(84、85)各自面向排出口(7D),台阶(83)的宽度L1设定成等于或大于输入口(7P)的宽度L1,而台阶(84、85)的宽度L3设定成这样一个宽度,在此宽度上,排出口(7D)能打开。

Description

连续变速传动的速度 改变控制装置
                    发明的技术领域
本发明涉及应用于机动车等的连续变速传动的速度改变控制装置的改进。
                      发明的背景
本技术中已知一类广泛使用的速度改变控制装置，它是应用油压的，如披露于Tokkai Heill-2302中的那样。
在此控制装置中，环形连续变速传动的速度改变控制阀采用阀柱的形式。阀柱连接至速度改变连杆上的中间点，该杆能自由摆动。速度改变连杆的一端连接至驱动器，另一端连接至机械反馈机构，它反馈动力滚轴的回轴角(旋转角)。
液压油缸的两个油腔的压差接受驱动器驱动的阀柱的位移而调节。耳轴支承动力滚轴，当耳轴在轴向受到驱动时，它引起动力滚轴回转，并为作用于动力滚轴的传动扭矩提供支承。
                       发明内容
在这种环形连续变速传动中，为了动力滚轴和输入、输出盘的滚动表面，轴承的润滑和冷却，需要大流量的润滑油。当油温高时，润滑油的流量必须更大，以便抑止动力滚轴的温度的不断上升，从而油泵的排出流量必须设定成大于应用行星齿轮组的自动传动情况。
但是，在前述现有技术的连续变速传动的速度改变控制装置中的速度改变控制阀的中性位置上时，如果口和阀柱台阶的关系设定成它们是欠连接的，以便满足速度改变控制稳定性和响应的双重条件，则当速度改变不进行时，即使处于中性位置，每个口也将打开一小部分。结果，油从输入口排放至排出口。用于速度改变控制的油与用于润滑的润滑油相同，因此，油泵的排出流量必须设定得更高。为确保既有足够的油流量以提供速度改变控制的油稳定性，又有足够的油流量用于润滑油，驱动油泵的发动机负载就增加。特别是，当发动机旋转速度低时，为确保足够的排出流量，对油泵特定的排出流量必须增大，从而油泵必须做得更大，油耗性能可能下降。
因此，根据以上问题的看法，本发明的目的是确保速度改变控制的稳定性，即使在处于速度改变控制阀的中性位置，排出流量减少时，也是如此，以便努力改进油耗性能。
为达到以上目的，本发明提出一种速度改变控制装置，用于连续变速传动，并包括：耳轴，它支承夹紧在自由旋转的输入/输出盘之间的动力滚轴，并能围绕轴线旋转和在轴向移动；液压油缸，它在轴向驱动耳轴和速度改变控制阀，它控制传送给此液压油缸的油压，其中，速度改变控制阀安装有自由位移的阀柱，该阀包括：阀柱，阀柱安装在速度改变控制阀内，并设置有第一台阶，它能面向供应输入压力的输入口和第二台阶，它们能各自面向一对形成在输入口两侧的排出口；第一和第二输出口，它们设置成能使设置于液压油缸中的第一和第二油腔得以按照阀柱的位移，有选择地与输入口或排出口联通；以及第一和第二台阶，在阀柱的中性位置，它们各自面向输入口和排出口，第一台阶的宽度设定成等于或大于输入口的宽度，而第二台阶的宽度则设定成一个宽度，在此宽度时，排出口能打开。
                        附图简述
图1是一张示意图，它表示按本发明提出的环形连续变速传动的部分速度改变机构和油压控制机构。
图2是一张平面图，它表示按本发明提出的环形连续变速传动的速度改变机构和油压控制机构的细节。
图3是一张前视图，它表示按本发明提出的环形连续变速传动的速度改变机构的细节。
图4是按本发明提出的速度改变控制阀的截面图。
图5是一张图表，它表示按本发明提出的速度改变控制阀的油压控制特征。
图6是一张速度改变控制阀的截面图，这时面向按本发明提出速度改变控制阀的输入口7P的台阶80为平接的。
图7表示本发明的第二实施例，是一张速度改变控制阀的截面图。
图8是一张示图，它说明形成于按第二实施例提出的阀柱中的台阶的形状。
图9相似于图5，但是是一张表示按第二实施例提出的速度改变控制阀的油压控制特征的图表。
图10相似于图4，但表示本发明的第三实施例，是一张速度改变控制阀的截面图。
图11相似于图4，但表示本发明的第四实施例，是一张速度改变控制阀的截面图。
图12相似于图8，但是是一张说明形成于按第四实施例提出的阀柱中的台阶的形状。
                  较优实施例的说明
图1至图4表示一种环形连续变速传动的速度改变控制装置。在图2和图3中，动力滚轴3、3夹紧在输入/输出盘5、6的相对表面之间。动力滚轴3由耳轴4通过偏心轴加以支承。耳轴4之下是轴部分4A，耳轴4连接至液压油缸1，轴部分4A在轴向受到驱动，并自由地被支承以便围绕轴线而旋转。轴部分4A连续地改变动力滚轴3的回转角(近似＝速度比，下文同)。
支承动力滚轴3的多个耳轴4各自包括轴部分4A。如图1和图2所示，这些轴部分4A中的一个轴部分4A与前进进动偏心轮2和倒退进动偏心轮2R设置成单体结构。前进速度改变控制阀7和倒退速度改变控制阀7R也相互平行地设置。
进动偏心轮2、2R将轴向位移和围绕轴的位移(回转角)相应地反馈给前进反馈连杆54和倒退反馈连杆154，进动偏心轮2、2R以单体结构成形于轴部分4A的下端。倾斜表面20成形于此进动偏心轮2上。倾斜表面20引导反馈连杆54、154的啮合构件55a、155a。
反馈连杆54由L形构件形成，与进动偏心轮2相啮合的啮合构件55a设置在其一个端部上。而与速度改变连杆9的啮合构件90相啮合的球58则设置在另一端。啮合构件90大致成形成在图2X-Y平面中的U字形状，并在其内周边与球58进行滑移接触。
反馈连杆54被自由地支承，以便围绕枢轴转动轴60进行枢轴转动，而设置在另一端的球58则在图的X轴方向进行位移。
此球58啮合成形于速度改变连杆9的一端上的啮合构件90，速度改变连杆9将速度改变控制阀7连接至步进马达50，速度改变控制阀7在机动车向前行驶时，向液压油缸1输入和排出油。这形成基于进动偏心轮2和反馈连杆54的机械反馈机构的结构。
啮合构件91成形于速度改变连杆9的另一端上。啮合构件91啮合从滑移器52突出的销钉52a。滑移器52受步进马达50在轴向的驱动，步进马达50通过减速机构51起驱动器的作用。
此外，阀柱8在速度改变控制阀7之内滑移，阀柱8的杆80通过连接构件53的销钉53a连接至速度改变连杆9的预定位置上。
弹簧81平行于连接构件53地设置在连接构件53与阀体70之间。弹簧81设置成，反馈控制在速度改变连杆9的啮合部分90、91与球58或销钉53a之间没有松动，或反馈连杆54没有松动时，得以精确地进行。
图2中，当动力滚轴3回转至L0侧时，连接至轴部分4A的耳轴的进动偏心轮2也旋转至图中的L0侧。因此，图3所示的啮合构件55a下降。另一方面，当进动偏心轮2旋转至Hi侧时，啮合构件55a在图3中上升。速度改变连杆9连接至球58，其另一端根据动力滚轴3的回转被驱动至图2的L0或Hi侧。
因此，当步进马达50根据速度改变控制装置30给出的目标速度比使滑移器52伸出或收缩时，阀柱8根据速度改变连杆9的一端的位移而移动。由于此移动，速度改变控制阀7的输入口7P与输出口7H或输出口7L联通。具体讲，速度改变控制阀将加压油输入至加压油油缸1的油腔1A或油腔1B，并在轴向驱动耳轴4。
动力滚轴3根据耳轴的轴向位移而回转，并改变速度比。此回转角运动通过耳轴4的轴部分4A、进动偏心轮2和反馈连杆54传送至速度改变连杆9的另一端。当目标速度比与真实速度比符合时，液压油缸1的压差将阀柱8驱动至一个位置，它所具的值对应动力滚轴3的传动扭矩。
当环形连续变速传动不带负载，或它位于接近无负载的行驶状态时，阀柱8设定在中性位置，这时台阶83-85如图2和图4所示地，各自面向输入口7P和输出口7H、7L，从而液压油缸1的压差实际为0。
现在，如图2和图4所示地，排出口7D、7D成形在速度改变控制阀7的阀体70上的输入口7P的两侧。此外，输出口7L、7H相应地成形于输入口7P与排出口7D、7D之间。
输出口7H与图3所示的液压油缸1的油腔1A联通，而输出口7L同样地与油腔1B联通。例如输入口7P接受来自油泵或类似物(未表示)的液压系统操作压力PL的油压，而排出口7D与槽(未表示)联通，油排出至槽中。如图4所示，这些口成形成在阀体70的内周边上的环形凹槽。
在中性位置上，并处于速度不改变的基本无负载状态时，台阶83(第一台阶)成形成面向输入口7P，而台阶84、85(第二台阶)各自成形成面向一对排出口7D、7D。在这些台阶中，台阶84设置在输出口7L的一侧，而台阶85设置在输出口7H的一侧。
成形于阀柱8中的台阶83-85、输入口7P与排出口7D、7D之间的关系设定成如图4所示。
具体地讲，如果输入口7P的宽度是L，而面向的台阶83的宽度(轴向尺寸)是L1，
L1≥L
台阶83的宽度L1等于或大于输入口7P的宽度L，在阀柱8的中性位置上，台阶83阻断了输入口7P。当台阶83的宽度L1大于输入口7P的宽度L时，下文称为超搭接，而当台阶83的宽度L1与输入口7P的宽度L相符时，下文称为平接。
如果排出口7D、7D的宽度是Ld，台阶84、85的宽度是L3，
L3＞Ld。
台阶84、85的宽度L3小于排出口7D的宽度Ld，在阀柱8的中性位置上，排出口7D、7D略微打开。当台阶84、85的宽度小于排出口7D的宽度Ld时，下文称为欠搭接。
在中性位置时，台阶84设置在一个位置上，其中排出口7D与输出口7L联通，同样台阶85设置在一个位置上，其中排出口7D与输出口7H联通。
具体说来，在图4中，如果面向输入口7P的台阶83与面向排出口7D的台阶84之间的轴向间距是X1，而输入口7P与排出口7D之间的轴向间距是XV，两者之间的关系是
X1≥XV。
在阀柱8的中性位置时，面向台阶84的排出口7D与输出口7L联通。设置在图4左手侧的台阶85按同等方法成形，因而在中性位置时，台阶85设置成，相对的排出口7D与输出口7H联通。
一个预定的间隙设定在阀柱8的台阶83-85的外径与阀体70的内径之间。结果，即使面向输入口7P的台阶83是超搭接的，加压油也通过此间隙漏至输出口7L、7H和排出口7D、7D。
因此，在实际上无负载的中性位置上，台阶83超搭接并封闭输入口7P，而台阶84、85欠搭接，因而排出口7D、7D打开一个预定的小量。与液压油缸1的油腔1A、1B连接的输出口7L、7H与排出口7D、7D相联通。
结果，在液压油缸1的油腔1A、1B中的油通过输出口7L、7H排出，直至压差基本为0。
当关闭输入口7P的台阶83超搭接时，依赖于阀柱8的轴向位移的液压油缸1的控制特性由实线示于图5中。
图5中，阀柱8的位移量为0的位置取作中性位置。当阀柱8的轴向位移在图中为正时，油腔1B的油压增加，发生向L0侧的速度改变，这时耳轴4上升。当阀柱8的位移方向在图中为负时，发生向Hi侧的速度改变，其中油腔1A的油压增加。
在中性位置上，输入口7P被超搭接的台阶83所关闭，但是有一个与通过间隙的泄漏流量有关的油压施加至口上。
当阀柱8在轴向从其中性位置移开时，一个排出口7D关闭，而另一排出口7D的开口量增加。因此，输入口7P与一个输出口联通，而开口量则根据阀柱8的轴向位移而增加。结果，液压油缸1的一个油腔的油压增加，而另一油腔的油压下降，所以压差增加。由于此压差，发出了有关驱动耳轴4或作用在动力滚轴3上的传动扭矩的命令。
例如，当阀柱8在正向移动时，面向台阶84的排出口7D关闭，而面向台阶85的排出口7D的开口量增加。结果，输入口7P与输出口7L联通，液压油缸1的油腔1B的油压上升。
由于输入口7P的开口量按照阀柱8的轴向位移而增加，油腔1A的油压增加至输入压力。另一方面，油腔1B与排出口7D联通，油压下降，从而液压油缸1的压差增加。结果，耳轴4向着速度比L0侧被驱动。
当阀柱8在负向被驱动时，油腔1A的油压于以上逆向地增加，耳轴4被驱动至速度比Hi侧。
这里，将描述在中性位置时输入口7P、排出口7D与台阶83-85之间的关系。在输入口7P侧，在输出口7L、7H联通，而输入口7P密封时，存在两种情况。在排出口7D侧，在输出口7L、7H联通，而排出口7D密封时，也存在两种情况。因此，总共可能有4种组合，它们如下表所示。
                          表1
输入口-输出口  排出口-输出口     可控性     流量
    联通     联通     稳定     大
    联通     关闭     不稳定     中等
    关闭     联通     稳定     中等
    关闭     关闭     不稳定     小
在无负载状态，为消除液压油缸1的压差，在输入口7P侧存在两种组合。一种情况是输入口7P与输出口7L、7H联通，而输入口7P密封。另一情况是压差产生于输出口7L、7H与输入口7P之间。同样，在排出口7D侧存在两种组合以消除液压油缸1的压差。一种情况是排出口7D、7D与输出口7L、7H联通，而排出口7D密封。另一情况是压差产生于输出口7L、7H与排出口7D之间。
在这4种组合的中性位置中，当油耗流量最大，输入口7P和排出口7D均联通时，台阶83-85欠搭接。
其次，当油耗流量大，且输入口7P和排出口7D之一密封时，台阶83或台阶84、85之一超搭接。
当油耗流量最小，两个口均关闭时，台阶83-85超搭接。
另一方面，对于速度改变控制的稳定性而言，当排出口7D关闭时，控制不稳定，当排出口7D联通时，则稳定。
这是因为，当速度改变从排出口7D、7D关闭的状态通过打开一个排出口7D而实施时，与此排出口7D联通的油腔的油压快速下降。特别是，当输入口7P正联通时，控制在液压油缸1的油腔压力从高压状态快速下降时变得不稳定。此外，在中性位置附近产生一个不敏感区，在图5中用点划线表示，控制的响应也下降。
为满足速度改变控制阀7中的速度改变控制稳定性和减少油耗流量的双重条件，必须满足以下条件。在中性位置时，台阶83必须超搭接或与输入口7P平接以关闭它，而台阶84、85必须欠搭接排出口7D，从而它与输出口7L、7H联通。这样，有可能获得速度改变控制稳定性和油耗流量的减少，对油压泵特定的排出流量下降，它抑止了发动机负载，从而改进了油耗性能。
当台阶83与输入口7P平接时，台阶83的宽度L1设定成等于输入口7P的宽度L，如图6所示。关于这情况下的控制特性，由于从台阶83的角流出的泄漏流量增加，中性位置时的油腔1A、1B的油压高于超搭接的情况，如由图5的双点线所示。
图7至图9表示第二实施例。在此实施例中，预定的切口设置在第一实施例的台阶83的端面上。结构的其余特点与第一实施例的那些相同。
在中性位置时，面向输入口7P的台阶83被设定成所具的宽度L1等于或大于输入口7P的宽度1。在中性位置时，台阶83超搭接或与输入口7P平接，并关闭输入口7P。此外，若干弧形切口83A、83A成形于台阶83的两个端面的相对杆80为对称的位置上，如图7和图8所示。
如果切口83A、83A成形于其中的台阶83的薄部分83B的宽度是L2，
L2≥L，如图7所示。在阀柱8的中性位置上，薄部分83B欠搭接输入口7P，或与输入口7P平接，而宽度L1的厚部分83C超搭接输入口7P，或与输入口平接，并关闭部分输入口7P。薄部分83B的宽度L2是两个端面上的切口83A、83A的轴向间隔。
在此情况，在中性位置上，油压通过薄部分83B的两个端面的切口83A、83A与输入口7P之间的间隙施加至输出口上。当负载从无负载状态开始增加，并实施速度变化控制时，产生阀柱8的轴向位移，而输入口7P在包括切口83A的薄部分83B中部分打开。结果，液压系统操作压力PL从输出口施加至油腔上，阀柱8移动。厚部分83C进入输入口7P的开口后，输入口7P在台阶83的整个周边上打开，于是油压根据阀柱8的轴向位移量而施加。
因此，油压能在油压控制范围的最小值和最大值的附近连续和平稳地改变，所以速度改变控制能实施得更为平稳。
当产生阀柱8从中性位置出发的轴向位移时，油压由于切口83A而能迅速增加，响应加强，速度改变控制稳定性得到改进。同时，由于薄部分83B的宽度L2布置成是平接或欠搭接的，流向油腔，其中油压下降，则泄漏流量能迅速下降，在速度改变控制阀7中的油耗流量能进一步受到抑止，因而油耗性能能得到改进。
图10表示本发明的第三实施例，其中预定切口设置在前述第二实施例的台阶84、85的端面上。如台阶83的情况一样，薄部分84B的宽度L4制作成小于排出口7D的宽度Ld，而台阶84、85的宽度L3设定成等于或大于排出口7D的宽度Ld。结构的其余特点与第二实施例的那些相同。在中性位置时，面向排出口7D的台阶84、85被设定成所具的宽度L3等于或大于排出口7D的宽度Ld。另一方面，切口84A、84A如前述第二实施例的台阶83的情况一样，成形于杆80的轴向对称位置上，在中点位置上，它们超搭接或平接，以便关闭排出口7D。还有，如果成形有切口84A、84A的台阶84的薄部分84B的宽度是L4，
L4＜Ld如图10所示。在阀柱8的中性位置上，薄部分84B欠搭接排出口7D，而宽度为L3(即台阶84的宽度)的厚部分84C超搭接输入口7P，或与输入口7P平接，它封闭部分排出口7D。图10中，由于能面向排出口对7D、7D的台阶84、85具有相同的结构，因此只描述了台阶84，台阶85的说明被省略。
在此情况，当在中性位置上时，油从形成于薄部分84B端面上的切口84A与排出口7D之间的间隙中排出。因此，当负载从无负载状态开始增加，并实施速度改变控制时，当阀柱8的位移在轴向产生时，排出口7D在切口84A处打开。从此状态起，台阶84的端面根据阀柱8的位移开始移动。结果，排出口7D从仅由切口84A引起的开口平稳地移动至沿台阶84的整个周边全部打开的状态，加压油的排出量平衡地增加。因此，油压控制特性基本等同于前述第二实施例的图9的那些特性。此外，液压油缸1的油腔1A、1B中的平均压力通过输出口7L、7H而下降，因此，液压油缸1的密封件和环等的耐用性加强。
切口84A可只设置在面向输出口的台阶84中。
图11和图12表示第四实施例，其中，前述第二实施例的切口83A具有半圆形状，并沿轴向而伸展。结构的其余特点等同于第二实施例的那些特点。
若干半圆形切口83A′成形于相对作为轴线的杆80为对称的位置上。可在端面上成形例如4个切口83A′，并如图所示地沿轴向而伸展。
通过将这些切口83A′设置于轴对称位置上，来自输入口的油压作用在台阶83上，从而阻止它被推向阀体70的内周边，这样，阀柱8能正确地运行，且可靠性得以改进。
切口83A′的形状可按照控制特征根据要求加以选择。此外，如果这些切口83A′设置在面向排出口7D的台阶84、85上，也能获得相同的效果和优越性。
在前述实施例中，速度改变控制阀成形成，得以通过速度改变连杆9驱动安装在阀体70内的阀柱8，速度改变连杆9则连接至步进马达50和机械反馈机构，但本发明并不限于这种配置。例如，速度改变控制阀可以是这样的一种阀，其中一个口成形于安装在阀体内周边之内的套筒上，而连接至机械反馈机构、并被步进马达50驱动的阀柱则安装在此套筒的内周边之内，如披露于Tokkai Sho 63-130954中的。
存挡于1999年9月30日的日本申请No.11-278669的内容通过参考而包含于文中。
此发明的实施例，其中对专利权或特许权提出了申请，限定如下：

Claims (3)

1.一种速度改变控制装置，用于连续变速传动，并包括：
耳轴，它支承夹紧在自由旋转的输入/输出盘之间的动力滚轴，并能围绕轴线旋转和在轴向移动；
液压油缸，它在轴向驱动耳轴；和
速度改变控制阀，它控制传送给此液压油缸的油压，其中
速度改变控制阀安装有自由位移的阀柱，该阀包括：
阀柱，阀柱安装在速度改变控制阀内，并设置有第一台阶，它能面向供应输入压力的输入口；和第二台阶，它们能各自面向一对形成在输入口两侧的排出口；
第一和第二输出口，它们设置成能使设置于液压油缸中的第一和第二油腔得以按照阀柱的位移有选择地与输入口或排出口联通；以及
第一和第二台阶，在阀柱的中性位置，它们各自面向输入口和排出口。
第一台阶的宽度设定成等于或大于输入口的宽度，而第二台阶的宽度则设定成一个宽度，在此宽度时，排出口能打开。
2.如权利要求1所述的一种用于连续变速传动的速度改变控制装置，其特征在于，切口从第一台阶的两个端面起沿台阶的外周边而形成，而这些切口端部分之间的间距设定成等于或小于输入口的宽度。
3.如权利要求1所述的一种用于连续变速传动的速度改变控制装置，其特征在于，能使排出口得以在阀柱的中性位置时打开的切口成形于一个第二台阶的端面上，而第二台阶的宽度设定成等于或大于排出口的宽度。
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