CN1526057A - 变速器的液压控制回路 - Google Patents

Abstract

公开了一种变速器组件，其包括：具有输入和输出圆盘的环形轨道滚动牵引式变速器；由液压辊控制致动器所作用的辊，其位于圆盘之间以将扭矩从一个圆盘传递到另一圆盘；以及液压端部加载装置(200)，其被供应有处于端部荷载压力下的流体以施加端部荷载，以将圆盘和辊相互朝向地偏压，从而实现扭矩传递。组件还包括反作用压力提供装置，其与辊控制致动器相连以使它们可对辊施加可调节的反作用力。根据本发明，设置了液压控制的阀装置(204)以响应于反作用压力和端部荷载压力来控制端部荷载压力，从而在端部荷载和反作用压力之间保持一定的关系。还设有用于调节端部荷载和反作用压力之间的关系的另一调节装置(350)。

Description

变速器的液压控制回路

本发明涉及一种用于控制环形轨道滚动牵引式可连续变速单元(“变速器”)的液压回路，更具体地涉及用于控制这种变速器中的端部荷载的液压回路。

环形轨道滚动牵引式变速器本身是众所周知的。通过可旋转的同轴安装的圆盘的相对表面形成了一个或更典型为两个环形或部分环形的腔，并通过设于这些腔中的辊来在圆盘之间传递驱动。在这种变速器中已经知道，可将各辊安装在支架上，并将此支架连接到承受可控液压力的活塞上。所谓的“扭矩控制”操作可以众所周知的方式来实现，这是通过沿大致切向方向(相对于变速器圆盘的轴线而言)施加液压力并允许辊/支架沿以轴线为中心的圆形路径运动来实现的。辊可产生进动(即辊的轴线可旋转)，与众所周知的一样，辊产生进动以使其轴线总是与圆盘轴线相交。因此，当辊沿其圆形路径运动时，它也产生进动，辊的倾角变化使变速器的传动比发生变化。辊处于这样一个位置，即由活塞所施加到辊上的力与在辊和其相邻圆盘之间的界面处产生(通过所谓的“牵引流体”的薄膜的剪切)的相反的“反作用”力平衡。变速器所传递的扭矩是反作用力的函数。在稳态下液压力和反作用力平衡。

为了使变速器可传递扭矩，在辊/圆盘界面处和在“完全环形”式变速器中必须存在压力，这通常通过液压致动器来提供，其作用在变速器圆盘之一上以施加将圆盘朝向辊偏压的“端部荷载”。端部荷载的大小对变速器效率和性能具有重要意义。已经知道，可以在操作期间改变端部荷载。关于这一方面的一个重要参数是牵引系数。如果确定法向力是辊在圆盘之间的界面处施加在圆盘之一上(当然还有此圆盘作用在辊上)且沿正交于此界面的方向的力，那么牵引系数μ可简单地表达为反作用力(RF)与法向力(NF)之比：

               μ＝RF/NF

应当注意的是，通常来说，法向力并不精确地等于端部荷载，这是因为法向力沿与辊/圆盘界面的平面垂直的方向作用，这一方向只在一个特定的辊位置(对应于1∶1的变速器传动比)处平行于端部荷载的作用方向。通常来说，端部荷载和法向力通过辊角度的余弦而相关联。

过低的牵引系数对应于不必要地高的端部荷载和高的法向力，这会引起在辊/圆盘界面处产生较大的能量损耗，因此效率不高。过高的牵引系数在能量方向也是效率不高的，而且会导致变速器产生故障，在辊/圆盘界面处产生过度滑动，从而使辊在一些情况下快速地离开其正确的位置。因此必须防止这一可能性。

在所谓的“完全环形”变速器中，辊/圆盘界面处的能量损耗应从下述方面来考虑：(1)滑动，以及(2)旋转。滑动涉及到辊/圆盘的表面在其界面处沿周向的相对运动，其对应于辊和圆盘的转速不匹配。滑动损失随滑动程度的增大而增大。旋转涉及到在辊/圆盘界面处的两个表面的相对角运动。它由变速器的几何形状所引起，旋转的程度由此几何形状、辊的位置和变速器的速度决定。然而，因旋转而产生的能量损耗受到法向力大小的影响，因而与牵引系数相关。已经发现，表示了牵引系数的效率变化的曲线具有峰点，其表示旋转损失和滑动损失之间的最佳折衷。这必须被考虑在内以便在最佳效率下操作变速器。

用于控制变速器的已知液压回路采用了一对液压管线来将处于可调压力下的液压流体供应到辊控制活塞的相对侧，这样就使反作用力可以变化。为了提供对端部荷载的调节，采用了“高压占优(highpressure wins)”式阀装置来将流体从处于更高压力的管线中供应到液压式端部荷载致动器的工作腔中，这样就在反作用力和法向力之间形成了一定的关系(或者，考虑到法向力与辊角度的上述余弦变化，更准确地说是在反作用力和端部荷载之间形成了一定的关系)。在本申请人的在先欧洲专利EP0894210及其对应的美国专利US6030310中介绍了一种这样的装置，其详细地公开了一种实用的端部加载装置，根据美国法律，它们的内容通过引用结合于本文中。在这种装置中，端部荷载致动器实际上具有两个工作腔，一个腔从高压管线中被供应压力以施加端部荷载，一个腔由低压管线来产生可降低端部荷载的相反的力。在这种装置中，可通过适当地选择尤其是端部荷载致动器中的活塞面积来有效地预设定牵引系数。

端部荷载到辊控制致动器的液压连接使得能够与反作用力一致地快速改变端部荷载。这种液压连接是非常有利的，这是因为机动车辆传动装置中的变速器实际上承受到快速和剧烈的“扭矩尖峰”，例如在制动时，为了根据需要来提供足够的端部荷载以调节这种尖峰(并且避免变速器因牵引系数过度增加而产生故障)，需要相应的快速的端部荷载调节。在上述装置中，扭矩尖峰的产生会导致高压管线中产生相应的压力增大，这会通过液压元件自动且迅速地传递到端部荷载致动器上。

然而，这种系统存在着一些问题。在一些装置中已经发现会产生较差的压力响应，尤其是在将变速器的端部荷载与辊的反作用力相匹配中存在着时滞。不可避免的，变速器及其液压元件的顺应性意味着需要一定体积的流体来使端部荷载产生变化。流动例如可被端部荷载致动器元件的弯曲而吸收。与液压元件中的流动限制相结合，结果是在反作用压力和端部荷载压力之间存在显著的时滞，因此在端部荷载和反作用力之间存在短暂的不匹配。这种不匹配在反作用力快速变化的期间产生，如同产生瞬时扭矩尖峰一样。在极端的情况下，存在着变速器产生故障的相关危险。

应当注意的是，EP0894210提供了一种采用液压控制阀来控制端部荷载压力的装置。这种阀具有滑柱，其受到端部荷载压力本身以及来自变速器的双动式辊控制活塞两侧的相对压力的影响。滑柱的位置由这三个信号之间的平衡决定。端部荷载致动器通常与提供增压流体的泵相连，阀控制端部荷载致动器的排放口，这样，排放口可响应于过大的端部荷载压力而打开，并力降低。此装置可将牵引系数保持在稳定的水平，并且未设置牵引系数的调节。

希望能够提供牵引系数的受控调节，以便能增大效率并将多种可变因素考虑在内，例如变速器牵引流体的温度。在起动之后，起初为较冷的牵引流体逐渐地变暖，其特性也因此发生变化。适当的牵引系数也类似地变化，这对端部荷载的相应修正是有利的。

这种根据温度来调节牵引系数的需要已经在先有美国专利6162144中得到承认，此专利已转让给General Motors公司，然而用于实现这种调节的液压回路(见此专利中的图3)仅采用了脉宽调制阀来将一定百分比的端部荷载压力馈送给端部荷载致动器的第二腔，其通过克服端部荷载压力而起作用，因此可调节地降低端部荷载。端部荷载调节中的另一问题即时滞在此专利中未得到解决。另外已经认识到，实现此专利中所提出的回路是非常困难的，尤其是提供能够执行所需功能的脉宽调制阀。

还应当注意到，牵引系数的调节可在已知类型的上述液压回路中实现，其具有通到辊控制活塞的相对侧的两个液压供应管线以及高压占优型装置，用于将压力从一个管线提供到端部荷载致动器中，这是通过一起调节两个管线中的压力以增大或减小高压(以及端部荷载)而不改变决定反作用力的两个管线之间的压力差来实现的。然而，这一方法未解决端部荷载的时滞问题，并使变速器辊的控制复杂化。

本发明人已经认识到，为了解决端部荷载的时滞和牵引系数的调节这两个问题，需要双重模式的端部荷载的压力控制，这在上述现有技术中并未出现过。

根据本发明的第一方面，提供了一种变速器组件，包括：具有输入和输出圆盘的环形轨道滚动牵引式变速器；由液压辊控制致动器所作用的辊，其位于圆盘之间以将扭矩从一个圆盘传递到另一圆盘；液压端部加载装置，其被供应有处于端部荷载压力下的流体以施加端部荷载，以将圆盘和辊相互朝向地偏压，从而实现扭矩传递；以及反作用压力提供装置，其与辊控制致动器相连以使它们可对辊施加可调节的反作用力，所述组件还包括：液压控制的阀装置，其可响应于反作用压力和端部荷载压力来控制端部荷载压力，从而在端部荷载和反作用压力之间保持一定的关系；以及用于调节端部荷载和反作用压力之间的所述关系的调节装置。

在一个优选实施例中，调节装置的作用是降低端部荷载压力，因此在调节装置不起作用时端部荷载压力将增大。

阀装置最好可将与端部荷载压力相关的输入和与反作用压力相关的输入进行比较，并根据此比较来控制端部荷载压力。

在本发明的另一优选实施例中，阀装置包括先导控制阀，其可从与反作用压力供应装置的连接中接收液压反作用压力的输入信号。

在本发明的另一优选实施例中，辊控制动器是双动式的，并与第一和第二反作用压力供应装置相连，它们的压力在确定施加给所述辊的作用力时相反，在第一和第二供应装置上连接有另一阀装置，以便将两个压力中的更高压力引向阀装置。

阀装置最好设置成可接收来自调节装置的端部荷载调节信号作为另一输入，并响应于此来修正端部荷载压力。

在一个这样的实施例中，阀装置包括阀滑柱，调节装置包括用于对阀滑柱施加可调偏压力的致动器。

致动器可通过弹簧件连接到阀滑柱上。

在另一优选实施例中，组件还包括压力修正装置，其接收反作用压力和端部荷载压力中的一个作为输入压力，并修正此压力以形成作为输入压力的函数的输出压力，并将此输出压力施加到阀装置上。

压力修正装置最好包括两个限流器，它们串联在一起，通过它们可将输入压力引导到压力接收器(pressure sink)中，限流器中的一个可以变化，输出压力从这两个限流器中之间得到。

阀装置可具有至少两种状态，在这两种状态中可将端部加载装置分别连接到

(1)高压流体源，和

(2)压力接收器。

阀装置最好还具有用于隔离端部加载装置的状态。

尤其优选的是，可根据所测量的变速器的操作参数来电子式地控制调节装置。

根据本发明的第二方面，提供了一种变速器组件，包括：具有输入和输出圆盘的环形轨道滚动牵引式变速器；液压活塞促动辊，其位于所述圆盘之间并可在它们之间传递牵引；以及端部加载装置，其用于施加液压力以偏压圆盘使其相互间接合，所述组件还包括：

(a)用于供应反作用回路压力的装置，反作用回路压力是施加给辊活塞的压力的函数；

(b)含有处于储能器压力下的液压流体的储能器；

(c)可在第一位置和第二位置之间切换的导阀装置，其在第一位置处可将反作用回路压力连接到端部加载装置上，在第二位置处可将储能器与端部加载装置相连，阀装置被作为端部加载装置中的压力的函数的作用力而朝向第一位置偏压，并被作为反作用回路压力的函数的作用力而朝向第二位置偏压。

根据本发明的第三方面，提供了一种变速器组件，包括：具有输入和输出圆盘的环形轨道滚动牵引式变速器；液压活塞促动辊，其位于所述圆盘之间并可在它们之间传递牵引；以及端部加载装置，其用于施加液压力以偏压圆盘使与辊相接合，所述组件还包括：

(a)用于供应反作用回路压力的装置，此反作用回路压力与施加给辊活塞的压力相关；

(b)高压流体源；和

(c)可在第一位置和第二位置之间切换的导阀装置，其在第一位置处可将反作用回路压力连接到端部加载装置上，在第二位置处可将高压流体源与端部加载装置相连，阀装置被与端部加载装置中的压力相关的作用力而朝向第一位置偏压，并被与反作用回路压力相关的作用力而朝向第二位置偏压。

下面将参考附图并通过示例来介绍本发明的具体实施例，在附图中：

图1是包括有端部荷载机构的代表性但被一定程度地简化的变速器剖视图，以及包含有作为本发明的一些特征的用于变速器的控制回路的示意性图示；

图2到7是体现了本发明的一些特征的另一控制回路的示意性图示；

图8，9和10是体现了本发明的另一控制回路的示意性图示；和

图11是显示了本发明的操作的曲线图。

图1中示意性示出的变速器2包括一对输入转子圆盘78，79、输出转子圆盘4，以及多个位于它们之间以便通过本领域的技术人员众所周知的方式来传递扭矩的辊12，因此这里不再对其进行详细介绍。在变速器2的端部设有端部荷载组件5，其代表性形式包括一个简单的液压腔6，其中填充了一定压力下的液压流体。腔6中的压力轴向地作用在荷载圆盘78上，使得它将辊12夹紧在圆盘4，78，79之间，并能够在变速器上传递扭矩。如上所述，可以调节端部荷载的大小以便达到适当的牵引系数。

现在来看本发明的此实施例的控制回路7，应当理解，变速器的主辊12′的轴10安装在双头辊支架活塞18的中空轴16的腔14内。此活塞形成有相对的活塞头20，21，其在液压荷载的作用下可在同轴的圆柱形顶盖23，24内滑动，并可围绕轴16的轴线自由地旋转。在实际中通常优选双动式活塞，这个活塞头的相对表面均暴露在流体中，然而为了方便理解，使用了在此图中显示为等效的双头活塞装置。在任一种情况下，活塞的反作用力取决于施加在活塞的两个表面上的液压压力差。

在顶盖23，24的端壁和侧壁上分别形成了液压流体入口26，27和出口29，30，通过多个类似的供应支线25，25a并经供应支线25，25a中的限流器31，31a来对一组从动辊支架活塞18的顶盖供应流体。作用在其余辊的相应从动支架活塞18上的压力与顶盖23，24上的压力相关，因此在平衡时所施加的反作用力相等。

控制回路包括由油泵32，33提供的两个液压流体源，油泵能够从油池35中将例如处于0到50巴之间的液压流体传送到左侧和右侧的上游流动管线37和38中，这些管线将流体分别传送到主活塞18′的液压缸入口26和27及从动活塞18中。然而，这种泵将不会提供处于这些压力下的液压流体，除非与各液压出口29，30相连的控制阀58，59受到足够的限制。管线37和38之间的交叉连接43通过止回阀45和46的“高压占优”设置而相连通，并通过管道48与另一控制回路100相连通，控制回路100的输出连接到端部荷载机构5的液压腔6中。这就保证了无论两个压力管线37，38中的哪一个处于高压(在下文中称为“反作用回路压力”)，此控制回路100总是供应有一定压力的流体。

顶盖23和24的出口29和30通过下游的左侧和右侧管线55和56而通到两个压力控制阀58和59的入口，压力控制阀58和59形成为电-液压定比压力控制阀，其操作将在下文中介绍。左侧和右侧流体管线在控制阀58和59的下游的标号68处相连，之后可操作接头70来提供用于传动的通用润滑的流体。这可通过减压阀72而保持在适当的背压下。

另外的控制回路100包括往复滑阀102，其形式为双先导操作的方向控制阀，并具有：第一进口，用于从“高压占优”式阀装置45，46中经端部荷载排放阀104来接收反作用回路压力；与高压流体源相连的第二进口，这一流体源在此实施例形成为液压力储能器106；以及与端部荷载机构5的液压腔6直接相连的出口。排放阀104是流量控制阀，其允许沿正向(即朝向控制回路100)的自由流动，但会调节和限制回到反作用回路的反向流动，这是因为阀会排放出任何高于预定水平的多余反向流动(例如，阀允许通常为0.5升/分钟的最大反向流动并排放出任何多余的流量)。

往复滑阀102被弹簧108朝向如图1所示的位置偏压，其中排放阀104的输出与往复滑阀102的出口相连，因而与端部荷载机构5的液压腔6相连。然而，阀的位置还由两个先导压力决定。第一先导压力由管线110直接从端部荷载机构5的液压腔6中获得，并在任何时候均对应于腔6中的液压压力。第二先导压力从施加在一个从动活塞18上的两个压力中较高的那个中并通过零流量往复滑阀112且经管线111获得。阀112由活塞出口和流量限流器31，31a之间的某些位置处的流体压力来促动，这些位置最好尽可能接近活塞出口，这是因为这些压力最能代表存在于液压缸18′内的实际压力。

如本领域的技术人员所理解的那样，阀112可由来自两个不同的从动活塞18的相对侧的压力来促动，这是因为施加在各活塞18的相同侧的压力是相同的。在图中，为方便起见，压力从同一活塞的两个端部中获得。或者，阀112可由主活塞18′的相对侧上的压力来促动，然而如果活塞装有液压端部止动机构的话，那么这可能会带来问题。

两个先导压力反向地作用在先导控制的往复滑阀102上，因此，往复滑阀102可用作比较器，将施加到变速器控制缸上的较高压力与端部荷载压力进行比较。由于往复滑阀102反作用于一个从动活塞18内的受到流量限流器31，31a的限制的压力，并且由于来自变速器控制缸的领示信号要求不存在流动，因此，阀112的输出是液压缸中的压力和反作用力的最准确的指示。特别是，它克服了由压力损失(还有时滞)所引起的错误压力指示的可能性，这些压力损失发生在端部荷载加载以及端部荷载机构5的液压腔6内存在缓慢的压力升高时。

如上所述，往复滑阀102具有由弹簧108提供的偏压，使得在往复滑阀移动到储能器106与端部荷载相连的备选位置之前，端部荷载压力必须降低至最大反作用回路压力之下的超过弹簧108的预加荷载的量(通常为1巴的区域内)。

因此，对于端部荷载压力超过反作用回路压力、以及反作用回路压力超过端部荷载压力的量小于弹簧108的偏压的情况下，往复滑阀将“高压占优”式阀装置45，46的输出与端部荷载机构5的腔6相连。这就保证了与变速器的反作用回路压力和端部荷载压力相匹配的精确的稳态压力，并使系统处于稳态条件下。

当端部荷载压力低于反作用回路压力的量超过弹簧108的预加荷载时，先导控制的往复滑阀102移动至其备选位置，将端部荷载组件5的腔6与储能器106(其通常加载到约50到55巴的压力下)相连。然后端部荷载腔6由储能器供压，然而由于阀102的滑柱在完全行程处存在着面积差，因此在阀102向回运动以将端部荷载腔6与反作用回路供给相连之前，端部荷载必须升高到反作用回路压力之上。

在实践中已经发现，往复滑阀102会在瞬时状态下在其两个末端位置之间来回运动。阀很少保持与储能器相连以使储能器压力完全地施加到端部荷载腔6中达到足够的时间长度，由于无论何时在端部荷载腔6中施加不同的压力，控制往复滑阀的位置的压力也因此而变化。

上述的结果是在瞬时状态期间，在先导操作的往复滑阀102根据需要来回滑动以加满端部荷载压力时，端部荷载被步进式地施加。对反作用压力中的瞬时“尖峰”的反应是很快的。此系统允许使用较小的机械阀，因此它能实现快速响应。

如果端部荷载组件中的压力需求下降(作为施加到变速器控制活塞上的压力降低的结果)，那么来自端部荷载腔6的任何多余的流量(超过预定的限制)将通过端部荷载排放阀104排到油池中，而不是流回到反作用回路，这样就保证了良好的无压力时间。

图2到10显示了更示意性形式的各种其它的变速器控制回路，图中只包括了与端部荷载控制直接相关的那些部件。在图2到10中采用相同的标号来表示共同的部件。首先参考包括了所有这些标号的图2。端部荷载致动器的标号为200，与上述一样，端部荷载致动器具有工作腔202，其通过往复滑阀204来供应处于工作压力下的流体，往复滑阀204形成为双先导操作的方向控制阀，其在各种情况下均可接收表示了端部荷载的工作压力的液压领示信号。在图2到10中显示的各实施例中，这是通过通道206来实现的，通道206还可与往复滑阀的第一端口207和工作腔202相连。图2到10全部只显示了一个代表性的辊控制活塞210，其在这些图中示意性地显示于液压缸212内，从而形成了双动式装置，活塞210的相对表面通过与图1所示回路中的支线25，25a相对应的各支线214，216来接收液压流体。在图2到10中省略了用于在支线214，216中产生可调压力以控制辊的反作用力的那些液压回路的部件，但它们可与图1中的相同。支线214，216包括有限流器218，220，其功能是提供辊运动的缓冲。高压占优式阀装置222具有与代表性辊控制液压缸212的各侧相连的各输入端。这些连接形成于液压缸和各限流器218，220之间，以便使阀装置222可以最小的时滞经管道225来传递反作用回路压力中较高的那个，从而用作作用于往复滑阀204上并与表示了端部荷载压力的信号相反的第二先导压力信号。在图2到10中的各幅图中，与图1所示的实施例相似，往复滑阀204的第二端口223与高压流体源相连，高压流体源包括通过泵226、减压阀228和止回阀230而保持在所需压力下的液压储能器224，其方式为本领域的技术人员所熟知。

这些图中所显示的回路相互不同，其中的一个不同之处在于往复滑阀的第三端口232的连接。然而在各种情况下，往复滑阀204为三位阀，其在不同的位置用于：

i.将各端口相互隔开，如图中所示的位置；

ii连接第一和第二端口207，223，以将液压流体压力从储能器224中传递到端部荷载致动器200的工作腔202中；或

iii.连接第一和第三端口207，232，以将端部荷载工作腔202连接到回路中的起压力接收器作用的部分中。

在所有这些回路中，通到压力降的路径包括有限流器234，其功能如下所述。

具体地来看图2，可以看到，往复滑阀204的第三端口232通过限流器234连接到通向油池240的排放导管中。这里并未如图1所示回路那样将反作用回路压力连接到端部荷载工作腔202中。然而反作用回路压力的确对端部荷载压力具有控制作用，这是因为往复滑阀204因其先导输入而可对这两个压力进行比较。如果反作用回路压力超过端部荷载压力，这表示端部荷载不足，那么阀204滑动到上述位置(ii)(滑柱处于最右端位置)，将储能器204与端部荷载致动器200相连，因而增大了端部荷载，这一直持续到达到所需的压力为止，在此时阀将滑动回到位置(i)以将端部荷载保持在稳定的水平。另一方面，如果反作用回路压力相对于端部荷载压力降低到足够低的水平，那么阀滑动到位置(iii)，允许端部荷载工作腔202经限流器234进行排放，这一直持续到端部荷载和作用在往复滑阀204上的反作用回路压力再次平衡以允许阀回到其位置(i)位置。

限流器234控制端部荷载的下降速率，确保在重复的瞬时具有良好的端部荷载牵引，并对来自储能器224的所需流量施加限制，不论对系统的干扰频率有多高。在一定的激励频率之上，端部荷载保持为较高。在稳态条件和无穷频率情况之间存在着最大平均储能器流量，其发生于一定的频率和大小的压力干扰下。高压流体源224，226的容量可据此来选择。

应当注意的是，在此代表性实施例中由往复滑阀204进行的端部荷载和反作用回路压力之间的比较可进行加权处理。承受两个先导压力的阀滑柱的面积不必相等，它们之间的比值可用于设定牵引系数。而且阀的滑柱通常用机械弹力来偏压。

图3所示回路与图2所示回路的不同之处在于，通过从限流器234通到高压占优式阀装置222、并因此通到辊控制回路的高压侧的管道250来提供压力接收器。

图4所示回路对应于图3所示回路，然而在通向压力接收器的路径(这同样由经阀装置222通到辊控制回路中的管道250来提供)中采用了流量控制(调节)阀260来代替限流器234。流量控制阀260控制端部荷载的排放速率，并通过管道250将调节后的流量发送给辊控制回路，端部荷载的大部分排放流量通过阀260排放出去，并经排放通道262排到油池中。这就防止了在端部荷载释放时反作用回路压力中断。

图5所示回路与图3所示回路的不同之处在于，端部荷载释放由另一高压占优式阀装置270来提供，此阀装置270经通到限流器234的管道272来接收排放流体，并通过它的出口274，276中的哪一个处于高压来将其传送到主辊控制回路中，其处于相关的辊限流器218，220之外。

图6显示了图5所示回路的一个扩展，两个回路之间的不同在于，图5所示的限流器234被流量控制阀280所代替。它起着与图4所示回路中的阀260类似的功能，控制端部荷载的排放速率，并在排放期间将调节后的流量发送到反作用回路中，其余流量经排放通道282排放到油池中。这就在端部荷载释放时防止了辊控制回路压力的中断。

图7显示了可增设到任一所示回路中的故障保护装置。备用管道290将高压占优式装置222中的较高反应回路压力引导到常闭止回阀292中，而常闭止回阀292又与端部荷载致动器200相连。如果因某一原因(例如回路故障)端部荷载应当相对于反作用压力降低到一个不可接受的低水平，这会产生端部加载不足的危险而引起变速器的牵引失效，那么阀292就打开，提供了用于由反作用回路加载的端部荷载的低阻力路径。然后，在此实施例中形成为压差开关的操作传感器294，指示传动装置的电子控制部件(PCU)已经出现了问题，促发进行适当的控制以保护传动装置，并且在一些实施例中还为驾驶员提供报警信号。

虽然上述实施例允许快速和有效的端部荷载控制，解决了已经讨论过的端部荷载的时滞问题，然而必须解释的是，它们如何能允许调节反作用回路压力和端部荷载之间的关系，并因此调节变速器的牵引系数。图8和9显示了这样一种实施例，其中可有效地对反作用回路压力和端部荷载压力的比较进行“加权”，从而调节两个压力之间的关系并因此达到牵引系数。在所示实施例中，采用往复滑阀204来执行这一比较，加权通过往复滑阀的滑柱的可调偏压来进行，这实际上提供了另一控制输入。从下面的介绍中可以清楚，这种方法可应用于任一上述回路中。

图8所示的回路对应于图7所示的回路，不同之处在于，螺线管300作用在往复滑阀204的滑柱上，以便对其施加可调节的偏压力，将滑柱朝向端部荷载释放位置(iii)、即图中的左侧推动。偏压力的大小由传动装置PCU302来控制。因此，往复滑阀204只在反作用回路压力超过了端部荷载先导力和螺线管偏压力之和时才处于端部荷载加载位置(ii)。因此，这一特征使得PCU在端部荷载水平上引入了可调节的负补偿，以便将牵引系数到增大最佳水平，从而潜在地提高效率。这一控制可根据测得的工作参数来进行，这些参数例如为由PCU作为输入301而接收到的工作温度或实际上占主导的变速器的辊位置。

这一模式的牵引系数控制可称为“减法式”，这是因为由螺线管300提供给往复滑阀204的额外的可变输入用于降低端部荷载。这具有在螺线管300产生故障时提供故障保护的优点。如果螺线管产生故障而无法施加偏压力，那么其效果是增大端部荷载，这会降低效率，但仍能为变速器功能提供足够的端部荷载，使得车辆可进入到“缓行回家模式”。

在图9中设置了螺线管310，其可将往复滑阀204沿朝向储能器加载位置(ii)的方向偏压(与螺线管300的动作方向相反)。因此，阀只有在端部荷载先导力足以克服反作用压力先导力与螺线管310所施加的偏压力之和时才从储能器加载位置中滑出。同样，螺线管的偏压力由PCU302来控制，因此它就为端部荷载水平设定了正补偿。此“额外的”控制同样可用于调节牵引系数以提高效率。

应当清楚，图1到7所示的回路中的任一往复滑阀204可接收额外的控制信号，例如来自螺线管如300或310中的信号，以实现根据本发明的牵引系数调节。

本领域的技术人员应当认识到，往复滑阀204的功能可以多种方式应用到实践中。例如，希望不要将螺线管302直接固定到阀滑柱上，这是因为螺线管的质量较大，阀的响应速度会因此而受到影响。一种更实用的选择是将螺线管和滑柱通过弹簧相连，这样，螺线管可用于对滑柱施加可调节的平均作用力。另一选择是使螺线管或一些其它的致动器可调节形成了阀端口的阀204的套筒位置，以便提供所需的补偿。

显然，螺线管300，310的功能是调节端部荷载压力和反作用回路压力之间的关系。然而这种调节可以其它方式来实现。在图10中显示了另一选择。如同上述回路一样，提供到端部荷载致动器200的工作腔202中的压力由三位往复滑阀204控制，阀的滑柱受到来自工作腔202的连接206的第一先导压力信号和相反的源于高压占优式装置222的第二先导压力信号的作用。然而在图10所示的回路中，此第二先导压力信号是可调节的。高压占优装置222的输出通过第一和第二限流器350，352的系列组合而连接到排放端，而不是直接引到往复滑阀204的滑柱上。第二先导压力信号在连接到第一和第二限流器350，352之间的某点处的管道354中获得，限流器中的一个在PCU302的控制下提供可变的限制。在图10中，这一功能由第一限流器350来执行，其形式为电子控制阀。

第一和第二限流器与电子电路中的分压器类似。先导流连续地通过限流器，这一流动足够小，不会显著改变从高压占优式装置222中得到的反作用压力。

在从高压占优式装置到油池(在这里以标号354表示，其当然处于大气压力下)的流动中，流体所经历的总压力降等于反作用回路压力。忽略中间管道中的流动阻力，此压力降在两个限流器350，352上产生。第一限流器350上的压力降ΔP₁与第二限流器352上的压力降ΔP₂之比由两个限流器的流动阻力决定，并且(虽然形成第一限流器350的阀未被调节)大体上保持恒定，这与流量变化和反作用回路压力的变化无关。然而，调节限流器350允许相应地调节ΔP₁与ΔP₂之比。

因此，反作用回路压力的可调部分施加到往复滑阀204上以用作第二先导压力信号。这样，通过控制可变限流器350，就可以调节端部荷载和反作用回路压力之间的关系。

虽然图8和9涉及针对这一关系的“减法式”和“加法式”调节，然而图10显示了一种可实现“乘法式”调节的方式。图11是用于说明这一不同的曲线图，其中反作用回路压力(或与之等效的变速器反作用扭矩)CP显示在水平轴线上，而端部荷载EL显示在垂直轴线上。直线A表示了在未使用螺线管300，310或可变限流器350的调节的情况下通过使用往复滑阀204而形成的这两个变量之间的(理想化)关系。

端部荷载与反作用回路压力之比是恒定的。换句话说，忽略上述余弦因素，直线A对应于恒定的牵引系数。直线B显示了如图8所示回路实现的端部荷载的减法式调节的效果。与反作用力和端部荷载压力相关的直线斜率保持不变，但直线垂直地偏移，不再经过原点。因此，一个压力与另一压力之比不再是恒定的。因此，牵引系数随反作用回路压力的变化而改变。直线C显示了加法式调节，同样存在不恒定的牵引系数。另一方面，直线D显示了由图10所示回路实现的乘法式调节。其斜率与直线A的斜率不同，但直线仍通过原点，表示调节的效果是将牵引系数改变到一个新值，尽管反作用回路压力发生改变，但这一值仍保持稳定。

应当理解，图8，9和10所示的回路采用了液压控制的往复滑阀，以便保持端部荷载和反作用压力之间的关系。由于是液压控制的，此阀具有很快的响应时间，可以足够快速地作出反应以保持足够的牵引，即使在快速“瞬时”如在快速的车辆制动或加速期间也是如此，在这一期间短暂产生了很高的变速器扭矩要求。用于调节此关系的螺线管302或限流阀350被电子式地控制，因此响应较慢，然而所需的调节(例如对应于流体温度)可更慢地执行而不会损害变速器的功能。

Claims (17)

1.一种变速器组件，包括：具有输入和输出圆盘的环形轨道滚动牵引式变速器；由液压辊控制致动器所作用的辊，其位于所述圆盘之间以将扭矩从一个圆盘传递到另一圆盘；液压端部加载装置，其被供应有处于端部荷载压力下的流体以施加端部荷载，以便将所述圆盘和辊相互朝向地偏压，从而实现扭矩传递；以及反作用压力提供装置，其与所述辊控制致动器相连以使它们可对所述辊施加可调节的反作用力，所述组件还包括：液压控制的阀装置，其可响应于所述反作用压力和端部荷载压力来控制所述端部荷载压力，从而在所述端部荷载和反作用压力之间保持一定的关系；以及用于调节所述端部荷载和反作用压力之间的所述关系的调节装置。

2.根据权利要求1所述的变速器组件，其特征在于，所述调节装置的作用是降低所述端部荷载压力，因此在所述调节装置不起作用时，所述端部荷载压力将增大。

3.根据权利要求1或2所述的变速器组件，其特征在于，所述阀装置可用于将与所述端部荷载压力相关的输入和与所述反作用压力相关的输入进行比较，并根据所述比较来控制所述端部荷载压力。

4.根据上述权利要求中任一项所述的变速器组件，其特征在于，所述阀装置包括先导控制阀，其可从与所述反作用压力供应装置的连接中接收液压反作用压力的输入信号。

5.根据上述权利要求中任一项所述的变速器组件，其特征在于，所述辊控制动器是双动式的，并与第一和第二反作用压力供应装置相连，它们的压力在确定施加给所述辊的作用力时相反，在所述第一和第二供应装置上连接有另一阀装置，以便将所述两个压力中的更高压力引到阀装置中。

6.根据权利要求3所述的变速器组件，其特征在于，所述阀装置设置成可接收来自所述调节装置的端部荷载调节信号作为另一输入，并响应于此来修正所述端部荷压力。

7.根据权利要求6所述的变速器组件，其特征在于，所述阀装置包括阀滑柱，所述调节装置包括用于对所述阀滑柱施加可调节的偏压力的致动器。

8.根据权利要求7所述的变速器组件，其特征在于，所述致动器通过弹簧件连接到所述阀滑柱上。

9.根据上述权利要求中任一项所述的变速器组件，其特征在于，所述组件还包括压力修正装置，其接收所述反作用压力和端部荷载压力中的一个作为输入压力，并修正此压力以形成作为所述输入压力的函数的输出压力，并将所述输出压力施加到所述阀装置上。

10.根据权利要求9所述的变速器组件，其特征在于，所述压力修正装置包括两个限流器，它们串联在一起，通过它们可将所述输入压力引导到压力接收器中，所述限流器中的一个可以变化，所述输出压力从这两个限流器中之间得到。

11.根据权利要求9或10所述的变速器组件，其特征在于，到所述修正装置中的所述输入压力为反作用压力。

12.根据上述权利要求中任一项所述的变速器组件，其特征在于，所述阀装置可具有至少两种状态，在这两种状态中可将所述端部加载装置分别连接到

(1)高压流体源，和

(2)压力接收器。

13.根据权利要求12所述的变速器组件，其特征在于，所述阀装置还具有用于隔离所述端部加载装置的状态。

14.根据权利要求12或13所述的变速器组件，其特征在于，所述压力接收器包括处于大气压力下的排出口。

15.根据权利要求12或13所述的变速器组件，其特征在于，所述压力接收器包括通到所述反作用压力供应装置中的连接。

16.根据权利要求12到15中任一项所述的变速器组件，其特征在于，所述压力接收器的连接通过用于限制所述阀装置的流体通过量的限流器。

17.根据上述权利要求中任一项所述的变速器组件，其特征在于，所述调节装置根据测得的变速器工作参数来电子式地控制。

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