CN1782474A - 用于连续可变传动装置的液压控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于连续可变传动装置的液压控制系统，它包括一由泵提供的流体压力源和一调节阀。泵的流体压力被引导到一主调节阀，该主调节阀为一可变槽轮控制件和一比率激活阀产生一控制压力信号，它把受压的主调节阀引导到可变带轮。一旦产生一压力信号的主调节阀中断和/或响应电子控制信号的中断，比率激活阀就可操作，以便通过一供给和排放孔系统在可变比率带轮处产生一控制压力。

Description

用于连续可变传动装置的液压控制系统

技术领域

本发明涉及动力用于动力传动装置(或机构)的液压控制系统，更具体地说是涉及用于控制连续可变传动装置中的比率系统的液压控制系统。

背景技术

至少一种类型的连续可变传动装置(CVT)采用了一柔性带或链以及带轮，带轮在其上具有至少一个可移动的槽轮，以便在输入带轮和带轮之间形成比率值。输出带轮或辅助带轮包括一滑动槽轮组件、一复位弹簧、一离心补偿器、一活塞。系统压力作用在活塞上，这样就把辅助带轮的一些槽轮一起夹紧在皮带或链上。

输入带轮或主带轮包括一滑动槽轮组件和一活塞。控制压力作用在活塞上，以便把槽轮挤压在一起，从而把皮带夹在这些槽轮之间。为了防止在皮带和槽轮之间发生打滑，在所有操作条件下都要求具有足够的夹紧力。小量的皮带打滑就可能对传动机构造成损害。

通过改变作用在主带轮上的作用力来控制传动比，从而允许皮带改变在带轮槽轮上的转动。通过降低作用在主带轮的活塞上的作用力来使传动比向一个低速传动状况改变，且通过增大作用在活塞上的液压作用力来使传动比向一个高速传动状况改变。

作用在主活塞或带轮上的压力通常由一比率控制阀来控制，该比率控制阀具有一输入信号，将槽轮的位置视为一个信号压力或其它的值，该信号压力或其它的值交替地在带轮活塞处供给和排放主压力流体，直到建立起所期望的比率。从活塞区域排出的任何液压流体都被返回到传动机构的池中。

通常，现有技术中的连续可变传动装置(CVT)在液压控制系统中发生压力值故障的情况下并不具有回复能力。在传统的控制实践中，主带轮内的压力控制分为两种类型，即间接控制和直接控制。

在间接的压力控制系统中，要么调节带轮位置，要么调节阀位置，以便保持一个理想的传动比。由于间接控制并不是直接控制带轮系统中的压力，因此，在快速改变比率和其它恶劣操作过程中，难以确保提供足够的压力来夹紧。

另一种压力控制系统是一种直接压力控制系统，它确实直接地控制带轮压力。这种控制系统在任何条件下都可以进行良好地夹紧控制。然而，当今在市场上可获得的大部分直接压力控制系统都属于难以接受的模式，其中，例如当阀发生卡堵或调节螺线管变得不起作用时，主带轮压力就会非常快地下降到一个低的数值。结果使得在传动装置中造成向低速传动快速移动。这会导致发动机超速运转，这是很不利的。当前许多采用压力直接控制的系统并不能解释向低速传动状况移动的所有失效模式。当前的提供了低速传动失效控制的系统采用硬件来提供这种失效模式保护。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于连续可变传动装置的改进的液压控制系统。

在本发明的一个方面，提供一种用于连续可变传动装置的可靠的压力控制系统。

在本发明的另一方面，控制系统提供电的和液压的中断，这通过少量的硬件就能导致一默认比率状况。

在本发明的另一方面，提供有两个控制阀，包括一个主调节阀和一个比率激活阀。

在本发明的另外一个方面，比率激活阀可有效地提供足够的控制压力，以在主调节发生故障时能保持一的默认比率。

在本发明的另外一个方面，比率激活阀在电子螺线管发生故障时能可有效地提供适合的控制压力，以形成一默认的比率。

在本发明的另一个方面，主调节阀可操作，以在标称操作状况下控制主带轮内的压力值。

附图说明

图1是用于标称操作状况中的连续可变传动机构的控制系统示意图；

图2是与图1相类似的图，其中的一个阀是不起作用的；

图3是与图1相类似的图，其中另一个阀是不起作用的；

图4是与图1相类似的图，表示出了主释放阀处于一交替位置中；

图5是一图表，表示出了图1所示的控制系统中带轮压力与控制压力之间的关系；

图6是与图5相类似的图表，表示出了图4所示的控制系统的压力关系；以及

图7是采用了本发明的一动力系统的示意图。

具体实施方式

参照附图，在各个附图中，相同的附图标记表示相同或相应的部件，从图7中可以看出，附图标记10总体上表示一动力系统，该动力系统10包括一发动机12；一连续可变的传动装置(CVT)14；一电子控制单元或模块16。发动机12具有一驱动轴18，该驱动轴18通过一选择性接合的离合器22与CVT 14的一主带轮20可操作地连接。主带轮20通过一柔性带或链24与一副槽轮(带槽的轮)或副带轮26传动连接，该副槽轮或副带轮26与一传动输出轴28传动连接。

主带轮20具有一控制活塞30，而副带轮26具有一控制活塞32。控制活塞30和32与控制单元16相连。控制系统16响应主带轮20和副带轮26之间建立传动比的操作条件发出指令或压力信号。主带轮20和副带轮26之间的传动比在轴18和轴28之间建立传动比或速度比。

图1表示出了控制系统16的一部分，它包括一液压泵34，该液压泵由发动机12驱动。液压泵34从一传统的箱或池36中抽取流体，并且通过一管路压力通道38供给液压流体。管路压力通道38通过一系统调节阀40与一主控制阀42和一比率激活阀44连通。

系统调节阀40响应偏压弹簧46的作用力建立通道38内的压力和控制通道48内的压力。控制通道48内的压力是由传统的可变排放的螺线管阀来建立起来，该螺线管阀是一电子控制模块16的一部分。如已知的，电子控制模块包括一可预编程的数字计算机，该数字计算机根据不同的系统信号来起作用，以建立起压力水平。用于本系统的优选的压力控制件是一可变排放式螺线管，它根据可变排放口的打开和关闭来提供一控制压力。这些类型的压力控制机构是已知的。

通道48中的流体压力作用在阀40的一控制部件52上，以形成一控制信号，这个控制信号受控制部件52和一部件56之间的差面积54上的压力抵抗或反作用。阀40响应控制偏压力和作用在差面积54上的压力以形成流体通过一排放通道58的回流，这就把过多的流体排放到传统的池36和泵34的泵入口。通道38内的压力通过通道48内的流体压力控制在一范围内。

主调节阀42包括一阀芯60，该阀芯可滑动地设置在一阀腔62内。阀芯60具有三个基本上等直径的部件64，66，68和一个大直径的部件70。阀42还包括一控制或偏压弹簧72。该偏压弹簧72促使阀腔62内的阀芯60向左。阀腔62与一对入口73和74连通，这对入口与通道38中的流体呈连续的流体连通。通道38通过一孔或限制部76与这对入口73和74连通。

阀部件70与阀腔62相互配合，以形成一偏压腔室78，该偏压腔室78被设置成通过一通道82中的一孔或限制部80呈流体连通。通道82是一条控制压力通道，它从控制部50接收加压信号。阀腔62还包括一对主供给口84，86。主供给口84和86通过一孔或限制部88呈流体连通。所述口86与比率激活阀44呈流体连通。

腔室78中的来自通道82的流体压力与偏压弹簧72协作起作用，促使阀芯60向左，如图1所示。阀芯60的向左移动提供了口86和73之间的连通，由此在通道38和一主供给通道90之间形成流体连通。主供给通道90中的流体通过孔88和口84返回，以作用在部件68和70之间的差面积上，从而抵消腔室78中的压力作用力以及偏弹簧72的作用力。

当通道90中的流体压力足够高时，通道82中的偏压力和偏压弹簧72的作用力将被平衡，且主供给通道90中的压力将受到限制。如果通道82中的控制压力增大，那么，主供给通道90中的压力就会增大，反之亦然。

比率激活阀44包括一阀芯92，该阀芯可滑动地设置在一阀腔94内。阀芯92包括三个等直径的阀部件96，98，100。阀部件100与阀腔94相互配合，以形成一控制腔室102，该控制腔室与通道82呈流体连通。阀部件96与阀腔94相互配合，以形成一弹簧腔室103，在该弹簧腔室内设置有一弹簧104。弹簧腔室103通过一排放通道与传动机构的池36连通。阀腔94通过一口106与主通道38连通，通过一口108与通道90连通，通过一口110与一带轮供给通道112连通。

腔室102中的压力促使阀芯92克服弹簧104而向左移动，以在口108和110之间形成流体连通，从而，通道112中的流体压力就等于通道90中的流体压力。如上所述，响应由电子控制部50所发出的压力信号，主调节阀42对通道90中的流体压力进行控制。

通道112与一对控制腔室114和116连通，这对控制腔室位于主带轮20上。这些控制腔室中的每个控制腔室都具有一有效活塞面积118和120，当这些有效面积受压时，这些有效面积就会促使带轮20的一可移动槽轮122向右移动，以使皮带或链24在可移动槽轮122和一固定槽轮124之间向外移动。当然，这会使CVT 14的传动比从一个低速传动状况改变到高速(超速)传动状况。因此，腔室116和114中的压力控制着CVT 14的传动比。

比率激活阀44还具有一对口126和128，这对口通过一通道130连通。通道130通过一孔或限制部132与传动装置的池36连通。当比率激活阀44在弹簧104的作用下处于其最右状况时，口106和126主呈流体连通。因此，通道130通过一孔或限制部134与通道38呈流体连通。

限制部134和132形成一个供给-排放系统，该供给-排放系统控制着通道130内的压力，并且由于口128和110在部件98和100之间呈流体连通，因此，该供给-排放系统也控制着通道112中的压力。这样，腔室114和116中的流体压力由供给排放孔134和132控制。这些孔设计成用于在可移动槽轮122处提供足够的压力，以在CVT 14内形成默认传动比状况，从而为操作者提供足够的驱动条件，以便使车辆返回到修理地点。

当主调节阀42被卡住时就会发生图2所示的状况。电子控制模块50通过感测一个传动比朝向低速传动的比率变化的未经命令的移动，就可断定调节阀被卡住了。这样，当主调节阀42在打开状况下被卡住使得主调节供给通道压力接近零时，电子控制模块50就会在通道82中阻止或不发出一可变排放的螺线管压力信号。

图3中表示出了处于与图2相类似条件下的控制；然而，在这种条件下，由于电子控制模块或电子控制模块中的可变排放的螺线管的故障，系统在通道82中就失去排放控制压力。在这种条件下，通道82中的可变排放信号丢失，从而在偏压弹簧72的力的作用下，在通道90中产生压力，这个压力不足以提供所期望的控制功能。

因此，在弹簧104的作用下，比率激活阀44再次向右移动，从而如上面所描述的那样，使供给-排放孔134和132能有效地在通道112中形成压力水平，以及在CVT14内建立所述传动比。于是，无论何时发生调节阀卡住或电子控制信号发生故障，都使CVT处于默认比率状况，这种默认比率状况被一直保持直到该系统被修理为止。

图1，2和3中表示出的控制系统具有一主释放阀或最大系统压力阀136，它包括一球138和一控制弹簧140。这些类型的调节或系统控制阀都是已知的。在调节阀造成过大压力或通道112内的压力变得过大的情况下，阀136可有效地把控制系统内的压力限制到一预定值。

除了一主释放阀142直接设置在通道112中以外，图4所示的控制系统与图1所示的控制系统基本上相同。主释放阀或最大系统压力阀142提供与阀136相同的功能。然而，应当注意到，阀136设置在供给孔134和排放孔132之间，从而使得通道130中的压力得到控制，以及通道112中的压力也得到控制。然而，图4所示的系统把阀142设置在比率激活阀44的下游，从而，通道112中的压力受到直接控制。

把主释放阀设置在供给孔134和排放孔132之间，这对于主带轮的设计是很有利的。已经知道，当一调节阀和一最大系统压力释放阀142都试图在相同的范围内调节回路压力时，就难以获得一种稳定的液压。如果系统最大压力释放阀设置在比论激活阀44下游的主带轮回路处，如图4所示，标称的释放压力就需要被提高，以便在考虑到误差的情况下，最低的释放压力高于最高的经调节的主供给压力。结果是，带轮压力结构极限需要被提高，以便在最大系统压力阀进行控制的系统中，带轮不会被高压力损坏。当然，这会增加传动装置的成本和质量。图6中表示出了这种系统的带轮压力特性。

通过把主释放阀设置在供给孔124和排放孔132之间，比率激活阀44就确保主供给调节阀42和最大系统压力释放阀136决不会同时去调节带轮压力。结果是，主供给调节阀42和最大系统释放阀136都具有最大压力，这些最大压力能被设定成带轮的结构强度极限。这就允许带轮设计保持不变。图5中表示出了这种类型的构件或阀状况的压力特性。

应当注意，在图5中，最大主带轮压力被限定到一个值。

如图6所示，系统释放压力的最小压力值必须被限定到一个位于代表一压力值的线144以下的值。该线144所代表的压力值就是带轮的结构强度极限。然而，当最大主释放压力阀136定位在通道130中时，最大系统压力和带轮的结构强度极限都处于由线146所代表的一压力处，如图5所示。线146所代表的压力要显著低于线144所代表的压力。

Claims (5)

1.一种用于连续可变传动装置的液压控制系统，它包括：

控制活塞；

流体压力源，用于以系统压力来输送流体；

电子控制单元，用于提供控制压力功能；

调节阀，其与所述流体压力源和所述电子控制单元相连，并且可操作的产生经调节的供给压力；以及

比率激活阀，其具有第一位置和第二位置，所述第一位置是由所述电子控制单元建立的，用于把所述经调节的供给压力引导至所述控制活塞；而所述第二位置是由偏压元件建立的，用于使来自流体压力源的流体以经减小的压力与所述控制活塞连通。

2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述比率激活阀的所述第二位置中的经减小的压力水平是由供给孔和排放孔机构产生的。

3.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，其还包括压力控制阀装置，当所述比率激活阀位于所述第二位置时，所述压力控制阀装置把所述控制活塞处的流体压力限制到一最大压力值。

4.根据权利要求2所述的液压控制系统，其特征在于，在所述排放孔下游设置压力控制阀装置，用于把所述控制活塞处的流体压力限制到一最大压力值。

5.根据权利要求2所述的液压控制系统，其特征在于，在所述供给孔和所述排放孔之间呈流体连通地设置压力控制阀装置，用于把所述控制活塞处的流体压力限制到一最大压力值，且只有当所述激活阀处于所述第二位置时，所述压力控制阀装置才在所述液压控制系统中进行操作。

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