本公開總體上涉及包括無級變速器(CVT)的傳動(dòng)系。更具體地，本公開涉及用于這種傳動(dòng)系的液壓滑移控制方法和裝置。

背景技術(shù)：

CVT在所有類型的車輛中非常有用，因?yàn)樗鼈兡軌蜻B續(xù)地改變原動(dòng)機(jī)的輸出與車輛的車輪或其它旋轉(zhuǎn)部件之間的速度比。

然而，一些車輛應(yīng)用通常需要在原動(dòng)機(jī)和車輪之間的所謂的變矩器，以a)阻止原動(dòng)機(jī)在阻止車輪旋轉(zhuǎn)時(shí)失速，以及b)當(dāng)變矩器滑動(dòng)時(shí)增加扭矩。這些應(yīng)用一般不是無級變速器的理想候選，因?yàn)镃VT的優(yōu)點(diǎn)由于使用變矩器而減輕。

因此，需要提供一種方法和裝置，其阻止在部分地或完全地阻止車輪旋轉(zhuǎn)時(shí)原動(dòng)機(jī)失速和扭矩倍增。

附圖說明

在附圖中：

圖1是根據(jù)說明性實(shí)施例的包括CVT和滑動(dòng)控制裝置的傳動(dòng)系的框圖；

圖2是控制液壓滑動(dòng)裝置的滑動(dòng)的方法的框圖；以及

圖3是示出原動(dòng)機(jī)的扭矩與RPM的關(guān)系和允許通過液壓滑動(dòng)裝置的扭矩與RPM的關(guān)系的曲線圖。

具體實(shí)施方式

一般地，目的是提供一種包括CVT的改進(jìn)的傳動(dòng)系。更具體地，目的是提供一種阻止原動(dòng)機(jī)失速的、用于包括CVT的傳動(dòng)系的液壓滑動(dòng)控制方法和裝置。

根據(jù)說明性實(shí)施例，提供一種控制傳動(dòng)系的滑移的方法，所述傳動(dòng)系包括：具有輸出的原動(dòng)機(jī)；無級變速器(CVT)，具有輸入和輸出，輸入連接到原動(dòng)機(jī)輸出；可控滑移水平的液壓滑動(dòng)裝置，具有輸入和輸出，輸入連接到CVT的輸出，所述方法包括以下步驟：確定原動(dòng)機(jī)的可用扭矩；以及控制液壓滑動(dòng)裝置的滑移水平，以允許可用扭矩通過液壓滑動(dòng)裝置，但如果所請求的扭矩大于可用扭矩則滑動(dòng)。

根據(jù)另一方面，提供一種傳動(dòng)系，包括：具有輸出軸的原動(dòng)機(jī)；用于確定輸出軸的速度的器件；CVT，具有輸入和輸出，輸入與原動(dòng)機(jī)的輸出軸連接；可控液壓滑動(dòng)裝置，具有輸入和輸出，輸入與CVT的輸出連接；控制器，控制在滑動(dòng)發(fā)生之前允許通過液壓滑動(dòng)裝置的扭矩水平；主控制器，與輸出軸速度確定器件和控制器連接，所述主控制器配置為確定原動(dòng)機(jī)的可獲得扭矩的可用部分，并且設(shè)置所述控制器，使得當(dāng)高于可用扭矩的扭矩試圖通過液壓滑動(dòng)裝置時(shí)，液壓滑動(dòng)裝置滑動(dòng)。

當(dāng)在權(quán)利要求和/或說明書中與術(shù)語“包括”結(jié)合使用時(shí)，詞“一”的使用可以表示“一個(gè)”，但它也與“一個(gè)或多個(gè)”、“至少一個(gè)”和“一個(gè)或多于一個(gè)”的意思一致。類似地，詞“另一”可以表示至少第二個(gè)或更多個(gè)。

如在本說明書和權(quán)利要求中所使用的，詞“包括”(以及包括的任何形式)、“具有”(以及具有的任何形式)或“包含”(以及包含的任何形式)是包含性的或開放式的，并且不排除另外的未列舉的元件或過程步驟。

術(shù)語“約”用于指示一值包括用于確定該值的裝置或方法的誤差的固有變化。

應(yīng)當(dāng)注意，表述“原動(dòng)機(jī)”在本文和所附權(quán)利要求中被解釋為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(ICE)、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)或任何其它機(jī)械動(dòng)力產(chǎn)生元件或組件。

應(yīng)當(dāng)注意，代表無級變速器的表述“CVT”在本文中用于描述任何類型的CVT，包括環(huán)形CVT、雙腔全環(huán)形CVT、半環(huán)形CVT、單腔環(huán)形CVT、靜壓CVT、可變直徑滑輪CVT、磁性CVT、棘輪CVT和錐形CVT等。

應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)在上下文中使用CVT時(shí)，表達(dá)“過驅(qū)動(dòng)”在本文和所附權(quán)利要求中被解釋為這樣的條件：CVT比率使得CVT輸出速度高于CVT輸入速度。因此，(輸出速度與輸入速度的)CVT比率高于一比一(1：1)。

應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)在上下文中使用CVT時(shí)，表述“欠驅(qū)動(dòng)”在本文和所附權(quán)利要求中被解釋為這樣的條件：CVT比率使得CVT輸出速度低于CVT輸入速度。因此，(輸出速度與輸入速度的)CVT比率低于一比一(1：1)。

表述“連接”和“聯(lián)接”是可互換的，并且應(yīng)在本文和所附權(quán)利要求中廣義地解釋，以便包括機(jī)械部件或組件之間的任何協(xié)作或被動(dòng)關(guān)聯(lián)。例如，這些部件可以通過直接聯(lián)接或連接而組裝在一起，或者使用其它部件間接聯(lián)接或連接。聯(lián)接和連接也可以是遠(yuǎn)程的，使用例如磁場等。

表述“輸入”，不參考諸如軸的特定部件，應(yīng)在本文和所附權(quán)利要求中解釋為包括物體、組件、系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)的任何可動(dòng)部分，其用于接收來自相同或來自另一組件、系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)的機(jī)械功。類似地，表述“輸出”應(yīng)當(dāng)被解釋為包括用于傳遞機(jī)械工作的類似部件。

應(yīng)當(dāng)注意，表述“非公路車輛”在本文中以及在所附權(quán)利要求中被解釋為專門為非公路使用而設(shè)計(jì)的任何類型的車輛，包括建筑車輛和農(nóng)用車輛。

用于包括無級變速器的傳動(dòng)系的液壓滑動(dòng)控制方法和裝置的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將在閱讀下面通過參考附圖僅以示例做出的其說明性實(shí)施例的非限制性描述時(shí)變得更加顯而易見。

附圖中的圖1示出了傳動(dòng)系10，其包括ICE 12形式的原動(dòng)機(jī)，CVT 14，液壓滑動(dòng)裝置16，可選的輔助傳動(dòng)系部件18和控制器42?？蛇x的輔助傳動(dòng)系部件18連接到負(fù)載20，例如非公路車輛的車輪。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解的，輔助傳動(dòng)系部件18可以包括多速度齒輪箱，和/或反向/正向機(jī)構(gòu)，和/或范圍選擇器等。這些可選部件由控制器42控制并且可以向其提供數(shù)據(jù)。

第一軸22將ICE 12的輸出和CVT 14的輸入互連；第一軸的速度通過第一速度傳感器24測量。第二軸26將CVT 14的輸出和裝置16的輸入互連；第二軸26的速度通過第二速度傳感器28測量。第三軸30將裝置16的輸出和可選的輔助傳動(dòng)系部件18的輸入互連；第三軸30的速度通過第三速度傳感器32測量。最后，第四軸34將可選的輔助傳動(dòng)系部件18的輸出和負(fù)載20互連。

當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，如果不存在輔助傳動(dòng)系部件18，則軸34將不存在，并且軸30將使裝置16的輸出和負(fù)載20互連。

通常，ICE 12與用戶節(jié)氣門控制36相關(guān)聯(lián)，用戶節(jié)氣門控制36還向控制器42提供數(shù)據(jù)，例如加速踏板或控制桿。當(dāng)然，ICE可以由控制器42直接控制并且向其提供操作數(shù)據(jù)，如可選的雙向鏈路43所示。

傳動(dòng)系10包括比率控制器38，其配置為根據(jù)由用戶經(jīng)由用戶比率控制40提供的比率或根據(jù)由主控制器42提供的比率來設(shè)置CVT 14的比率，如下文將描述的。從前面的描述可以理解，由主控制器42提供的比率優(yōu)先于用戶比率控制40。因此，主控制器42可以接管并指定CVT的比率。

液壓滑動(dòng)裝置16包括行星齒輪系50，所述行星齒輪系50設(shè)置有限定其輸入并連接到軸26的太陽齒輪52，互連到支架56的行星齒輪54，以及環(huán)形齒輪60，支架56連接到液壓泵58的動(dòng)力輸入57，環(huán)形齒輪60限定裝置16的輸出并連接到軸30。換句話說，行星齒輪系包括太陽齒輪52形式的輸入、以及環(huán)形齒輪60和行星支架56的相應(yīng)形式的第一和第二輸出。

液壓泵具有連接到液壓流體的儲(chǔ)存器(未示出)的入口(未示出)和連接到可調(diào)節(jié)釋放閥64的出口62。可調(diào)節(jié)釋放閥64打開的壓力可以通過釋放閥控制器66調(diào)節(jié)，釋放閥控制器66由主控制器42控制。釋放閥控制器66可以被視為滑動(dòng)控制器。

液壓滑動(dòng)裝置16通常如下操作。釋放閥控制器66配置為從控制器42獲取扭矩值并控制釋放閥64，使得液壓泵58向支架56提供類似的制動(dòng)扭矩，從而允許可用扭矩通過行星齒輪系50。因此，當(dāng)超過制動(dòng)扭矩時(shí)，釋放閥64至少部分地打開，從而允許液壓泵58旋轉(zhuǎn)并且使通過行星齒輪系50的輔助扭矩轉(zhuǎn)向。即使在軸26和30之間發(fā)生滑動(dòng)，對應(yīng)于由控制器42提供的扭矩值的扭矩仍將通過齒輪系50并到達(dá)負(fù)載20。

本領(lǐng)域技術(shù)人員對于構(gòu)建適于在裝置16中使用的技術(shù)的釋放閥控制器沒有問題。

來自第一和第二速度傳感器24和28的速度數(shù)據(jù)被提供到主控制器42，使得控制器42可以實(shí)時(shí)確定CVT的實(shí)際比率。此外，第二和第三速度傳感器28和32的速度數(shù)據(jù)被提供到滑動(dòng)檢測器46，滑動(dòng)檢測器46可以實(shí)時(shí)地確定裝置16的滑移是否發(fā)生，并將該滑移水平數(shù)據(jù)提供到主控制器42。

如附圖所示，輔助傳動(dòng)系部件18及其到主控制器42的連接是可選的并且示意性地示出。如上所述，輔助傳動(dòng)系部件18在那里表示例如允許不同齒輪比率插入在裝置16和負(fù)載之間的常規(guī)多速度裝置。由于這樣的輔助傳動(dòng)系部件的構(gòu)造和操作被認(rèn)為是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，因此將不在本文中進(jìn)一步描述。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖的圖2，將描述用于包括無級變速器的傳動(dòng)系的滑動(dòng)控制方法100。

方法100的第一步驟102包括確定來自原動(dòng)機(jī)的可獲得扭矩。參考圖1，ICE 12形式的原動(dòng)機(jī)具有取決于其輸出軸的RPM的可獲得扭矩。該表或建立在ICE中并且可以被提供到控制器42、已知并存儲(chǔ)在控制器42中、或已經(jīng)由傳動(dòng)系制造商建立并且存儲(chǔ)在控制器42中。由于控制器42具有來自第一速度傳感器24的速度數(shù)據(jù)，它可以實(shí)時(shí)查找可獲得扭矩。

當(dāng)然，如果所使用的原動(dòng)機(jī)具有該特征，則可獲得扭矩可以由原動(dòng)機(jī)直接提供到控制器42。

附圖中的圖3示出了對于特定ICE的可獲得扭矩與RPM的關(guān)系。

根據(jù)瞬時(shí)可獲得扭矩，控制器42在步驟104中確定可用扭矩?？捎门ぞ氐陀诳色@得扭矩，并提供安全裕度以防止ICE 12失速。

再次，圖3示出了對于特定ICE的可用扭矩與RPM的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)注意，在低RPM下，可用扭矩不跟隨可獲得扭矩。其原因?qū)⒃谙挛闹姓f明。

應(yīng)當(dāng)注意，圖3所示的可用扭矩是ICE 12的輸出處的可用扭矩。在ICE下游的CVT 14的使用允許該可用扭矩由CVT 14修改。實(shí)際上，扭矩作為CVT的比率的函數(shù)被乘。因此，控制器使用其對瞬時(shí)CVT比率的獲知來確定在液壓滑動(dòng)裝置16的輸入處的可用扭矩，并且該值被用于接下來的步驟。換句話說，圖3的可用扭矩曲線圖通過控制器42作為CVT比率的函數(shù)偏移。

在步驟106中，控制器42經(jīng)由釋放閥控制器66控制釋放閥64，使得通過液壓泵58將制動(dòng)扭矩施加到支架56，以阻止其旋轉(zhuǎn)。制動(dòng)扭矩的量由控制器42作為可用扭矩的函數(shù)確定。因此，如果請求的扭矩大于可用扭矩，則釋放閥64至少部分地打開并且發(fā)生支架56的旋轉(zhuǎn)，這導(dǎo)致液壓滑動(dòng)裝置16的滑移。

因此，如果例如通過阻止非公路車輛的車輪旋轉(zhuǎn)而施加阻擋負(fù)載，則由車輪請求的并且因此試圖通過裝置16的扭矩急劇地增加并且快速地超過可用扭矩。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，釋放閥64至少部分地打開，因?yàn)檎埱蟮呐ぞ卮笥谟梢簤罕?釋放閥組合提供到支架56的制動(dòng)扭矩。釋放閥的這種打開允許支架56的旋轉(zhuǎn)，阻止ICE 12失速并保護(hù)包括CVT 14的傳動(dòng)系的各個(gè)部件。實(shí)際上，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，如果ICE的輸出軸在ICE操作時(shí)被阻止旋轉(zhuǎn)，則ICE將失速。因此，裝置16在預(yù)定可調(diào)節(jié)扭矩水平之上的滑移確保了ICE的輸出軸不會(huì)被阻止旋轉(zhuǎn)。

方法100可以在那里停止。因此，它將循環(huán)回到步驟102并重復(fù)上述步驟。

然而，由于傳動(dòng)系10包括可以固有地修改速度比率并因此修改液壓滑動(dòng)裝置16輸入處的可獲得扭矩的CVT，因此可選地將輔助步驟添加到方法100以改進(jìn)傳動(dòng)系10的可用性。

步驟108涉及確定液壓滑動(dòng)裝置16的滑移水平。這由滑動(dòng)檢測器46完成，滑移水平數(shù)據(jù)被提供到主控制器42。

如果滑移是非零，在步驟110中，控制器42分支到步驟112。換句話說，如果存在滑動(dòng)，則執(zhí)行步驟112。

在步驟112中，控制器42接管比率控制38并指示CVT 14的比率?？刂破?2配置為使得CVT的比率與裝置16的滑移成比例地減小。實(shí)際上，由于可用扭矩隨著CVT比率減小而增加，裝置16的滑移設(shè)定點(diǎn)由控制器42自動(dòng)修改并且滑移可以穩(wěn)定、減小和/或停止。

控制傳動(dòng)系10的一種可能的方式是控制滑移以使其穩(wěn)定。這通過逐漸改變CVT比率、直到裝置滑移保持基本上恒定來完成。

步驟112循環(huán)回到步驟102。

如果在步驟110中沒有檢測到滑移，則執(zhí)行步驟114。在該步驟中，CVT比率的控制逐漸返回到用戶，因?yàn)榭捎门ぞ刈阋则?qū)動(dòng)負(fù)載20。這是逐漸完成的，以阻止駕駛行為的突然改變，這對用戶駕駛感覺是有害的。在這些情況下，傳動(dòng)系的性能可以由用戶控制。該步驟返回到步驟102以循環(huán)方法100。

回到圖3，可用扭矩圖可以分為三個(gè)區(qū)域。低RPM區(qū)域202、中RPM區(qū)域204和高RPM區(qū)域206。

在低RPM區(qū)域202中，可用扭矩被設(shè)置為顯著低于可獲得扭矩。因此，裝置16的滑移在這些速度處將更加明顯。在該區(qū)域中，可用扭矩被設(shè)置為足夠低，以阻止輸出的旋轉(zhuǎn)，或者根據(jù)期望的駕駛感覺在給定小負(fù)載時(shí)允許輸出的“蠕變”。

在中RPM區(qū)域204中，可用扭矩隨著RPM線性增加，但仍然顯著低于來自原動(dòng)機(jī)的可獲得扭矩。因此，裝置滑移將隨著RPM的增加而減小，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這向操作者提供更好的駕駛感覺。當(dāng)然，中RPM區(qū)域的線性不是必須的，并且可以使用其他函數(shù)。

最后，在高RPM區(qū)域206中，可用扭矩以安全裕度跟隨可用扭矩。

作為傳動(dòng)系10的應(yīng)用的示例，將簡要描述裝載拖拉機(jī)的操作。這種拖拉機(jī)常需推動(dòng)障礙物，例如當(dāng)其鏟斗被填充時(shí)。在這種情況下，必須阻止ICE失速。通過提供如本文所提出的傳動(dòng)系，ICE失速將通過釋放閥的選擇性打開而被阻止，這將導(dǎo)致裝置16的滑移，并且通過CVT比率的控制來增加提供到車輪的扭矩。除了根據(jù)車輛的期望速度致動(dòng)節(jié)氣門控制之外，沒有操作者的特殊干預(yù)。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解的，主控制器42可以集成比率控制器38、釋放閥控制器66、滑動(dòng)檢測器46和/或輔助傳動(dòng)系部件18。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，盡管在本文中示出和描述了單獨(dú)的速度傳感器24，該傳感器也可以與ICE 12集成。換句話說，用于確定輸出軸的速度的器件可以是獨(dú)立的或與原動(dòng)機(jī)集成。

應(yīng)當(dāng)理解，用于包括無級變速器的傳動(dòng)系的滑動(dòng)控制方法和裝置在其應(yīng)用中不限于附圖中所示和上文所述的結(jié)構(gòu)和部件的細(xì)節(jié)。用于包括無級變速器的傳動(dòng)系的滑動(dòng)控制方法和裝置能夠具有其它實(shí)施例并且能夠以各種方式實(shí)施。還應(yīng)當(dāng)理解，本文使用的措辭或術(shù)語是為了描述而不是限制的目的。因此，盡管上文已經(jīng)通過其說明性實(shí)施例描述了用于包括無級變速器的傳動(dòng)系的滑動(dòng)控制方法和裝置，但是在不脫離本發(fā)明的精神、范圍和性質(zhì)的情況下，可以對其進(jìn)行修改。