專利名稱：連續(xù)變速傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可在兩種或更多種不同“狀態(tài)”下工作的連續(xù)變速傳動裝置，具體地，涉及連續(xù)變速傳動裝置的一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換控制。
背景技術(shù)：
比如機動車輛的連續(xù)變速傳動裝置需要有某個單元能夠提供無級的傳動比范圍。這種裝置在文中將稱作“變速器”。本發(fā)明尤其適用于所謂的環(huán)面座圈滾動推力型變速器，特別是，這種變速器處于扭矩控制的情況下。然而本發(fā)明還可應(yīng)用于其它類型的變速器。
圖1十分簡略地示出了一滾動推力型變速器的實例。附圖示出了“全環(huán)面”型變速器10。圖中，兩個輸入盤12、14安裝在傳動軸16上可隨其一起旋轉(zhuǎn)，并分別具有對著中央輸出盤26上相應(yīng)部分圓環(huán)面22、24的部分圓環(huán)面18、20，因此這些圓盤構(gòu)成兩個環(huán)形腔。輸出盤帶有軸頸因而可獨立于軸16旋轉(zhuǎn)。通過軸桿1和輸入盤12、14輸入的來自發(fā)動機或其它原動機的驅(qū)動力通過布置在環(huán)形腔內(nèi)的一組滾子傳遞給輸出盤26。圖中示出了一個具有代表性的滾子28，但通常在每個空腔內(nèi)設(shè)有三個這樣的滾子。由液壓端部加載裝置15施加在輸入盤12、14上的端部荷載提供了滾子和圓盤之間的壓力，實現(xiàn)驅(qū)動力的這種傳遞。如本技術(shù)領(lǐng)域中所熟知的以及如英國專利申請8429823中所介紹的，輸出盤的驅(qū)動力被傳遞給傳動裝置的其它部件如行星混合器，本文引用參考這些文獻(xiàn)的內(nèi)容。每個滾子通過軸頸安裝在相應(yīng)的支架30，支架30本身連接到液壓致動裝置32，于是能夠?qū)⒖烧{(diào)整的平移力施加到滾子/支架組合裝置。滾子/支架組合裝置除了能夠作平移運動之外，還可以繞致動裝置32的活塞31的軸線轉(zhuǎn)動以改變滾子的“傾角”，并使?jié)L子和圓盤之間的接觸面移動，從而能夠改變變速器的傳動比，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的。
所示變速器屬于本技術(shù)領(lǐng)域中已知的“扭矩控制”型。液壓致動裝置32施加控制力在滾子/支架，而為了保持平衡，該控制力必須由滾子上因圓盤表面18、20、22、24和滾子28之間傳遞扭矩所引起的反作用力抵消。如本技術(shù)領(lǐng)域公知的，滾子中心被迫沿著由相應(yīng)一對圓盤構(gòu)成的環(huán)形中心圓圈運動。由致動裝置32的位置確定的活塞31的軸線傾斜于這一中心圓圈的平面。這一角度被稱作“主銷后傾角”。眾所周知這種構(gòu)造方式的結(jié)果是工作時每個滾子自動移動和旋進(jìn)(繞活塞軸線轉(zhuǎn)動)到傳遞由致動裝置32的偏置力確定的反扭矩所需的位置和傾角。反扭矩是輸入和輸出變速器的扭矩之和。偏置力由液壓回路調(diào)節(jié)，流體通過該液壓回路輸送到液壓致動裝置32的活塞34兩側(cè)，施加的壓力分別通過液壓管路36和38進(jìn)行調(diào)節(jié)。
對于機動車輛和其它應(yīng)用來說，變速器通常不能獨自提供足夠?qū)挿秶膫鲃颖?。因此完整的傳動裝置通常不僅包括變速器而且還包括實現(xiàn)文中稱作“高”和“低”至少兩種狀態(tài)的齒輪裝置。多狀態(tài)連續(xù)變速傳動裝置在本技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的。在這里將只是簡要地介紹其原理。更詳細(xì)的內(nèi)容請參見如美國專利US 4464952或其對應(yīng)的歐洲專利EP 43184。本發(fā)明也適用于具有三種或多種狀態(tài)的傳動裝置，本申請人在其美國專利US 5564998及對應(yīng)的歐洲專利EP 679235中給出了這種構(gòu)造方式的實例。文中引用參考這些文獻(xiàn)的內(nèi)容。
在低狀態(tài)下，從變速器得到的傳動比范圍對應(yīng)于整個傳動裝置的低傳動比范圍。實際上已經(jīng)知道通過使用求和周轉(zhuǎn)旁路可使低狀態(tài)包括前進(jìn)檔和倒退檔以及“空檔”，“空檔”時傳動裝置的速降是無限大的，因此不管其輸入端旋轉(zhuǎn)其輸出端是靜止的。在高狀態(tài)下，變速器傳動比對應(yīng)于較高的傳動比范圍。為了能夠從一種狀態(tài)平滑過渡到另一種狀態(tài)，齒輪裝置選擇成，在某一變速器傳動比下，不管所選擇的是高狀態(tài)還是低狀態(tài)，整個傳動裝置提供的傳動比是相同的。這稱作“同步傳動比”，而且通過確保狀態(tài)變化只在變速器工作于這一傳動比時發(fā)生，可以使?fàn)顟B(tài)變化時的震動降到最低。
要使整個傳動裝置從其傳動比范圍的某一極限(最高倒檔)移動至另一極限(最高前進(jìn)擋)，包括首先使變速器從其范圍的某一極限移動至另一極限，接著改變狀態(tài)，然后使變速器通過其范圍回復(fù)。因此，在某一狀態(tài)(通常是低狀態(tài))下，變速器傳動比的降低會使整個傳動裝置的傳動比增大。在另一種狀態(tài)(通常是高狀態(tài))下，需要增大變速器傳動比以提高整個傳動裝置的傳動比。因此，在狀態(tài)變化時，每個致動裝置32的作用方向必須反向。
在使用上述類型扭矩控制變速器的傳動裝置時，為了保持扭矩的連續(xù)性，當(dāng)狀態(tài)變化時必須改變變速器控制壓力的大小。與在高狀態(tài)下(此時變速器輸出端和傳動裝置輸出端之間的有效傳動比較高)相比，在低狀態(tài)下(它能夠有效地在變速器輸出端和傳動裝置輸出端之間提供低齒輪傳動比)，給定的變速器反扭矩(對應(yīng)于變速器活塞34兩側(cè)給定的壓差)在傳動裝置輸出端產(chǎn)生較大的扭矩?？紤]到這一因素，必須對施加在變速器活塞上的壓差大小進(jìn)行調(diào)整以避免狀態(tài)變化時可能使輸出扭矩產(chǎn)生可察覺的變化。
在使用求和行星混合器的這種傳動裝置中，高和低狀態(tài)一般通過離合器來選擇。一種已知的狀態(tài)變化管理方式包括以下步驟(將只考慮從低狀態(tài)到高狀態(tài)的變化，因為從高狀態(tài)到低狀態(tài)的變化基本上是一個相反過程)i.首先通過低狀態(tài)離合器的嚙合選擇低狀態(tài)。當(dāng)傳動比上升時，控制電子裝置檢測變速器是否達(dá)到同步傳動比并在適當(dāng)時候使高狀態(tài)離合器嚙合。在這種情況下，高和低狀態(tài)離合器嚙合，行星混合器的輸入和輸出被鎖定在一起，因此整個傳動裝置的傳動比固定在同步傳動比。實際上，這形成了第三種工作狀態(tài)，文中稱作“固定同步傳動比”；ii.當(dāng)傳動裝置處于固定同步傳動比時，控制管路36、38中壓力的第一和第二控制閥進(jìn)行調(diào)整，以在活塞34上形成適合于下一狀態(tài)(高)的壓差。如上所述，將壓差的方向反向并調(diào)整其大小。這些調(diào)整不會對傳動裝置扭矩產(chǎn)生即時效果，因為傳動比是固定的；和iii.使低狀態(tài)離合器脫離以實現(xiàn)轉(zhuǎn)變到高狀態(tài)。
這一過程是軟件控制的并要花費一點時間，在某些情況下有半秒鐘。實際上，上面所提到的本申請人的美國專利4464952介紹了進(jìn)入新狀態(tài)所需的離合器分離可以延遲，直至發(fā)動機轉(zhuǎn)速與最佳運行所需的轉(zhuǎn)速相差預(yù)定的值，從而在狀態(tài)變化過程中有意加入停頓，而此時傳動裝置保持在固定同步傳動比。
兩個離合器和變速器的控制壓力全都由電動閥控制，而狀態(tài)改變時的變化通過電路來管理。
上述三個步驟提供了管理狀態(tài)變化的有效方法并能夠?qū)崿F(xiàn)平滑過渡。盡管如此，還是需要在這方面作出改進(jìn)。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了某些相關(guān)的問題a.發(fā)動機進(jìn)入固定同步傳動比時加速。往往需要在傳動比下降的同時發(fā)動機很快加速。在司機想要快速增大動力時，傳統(tǒng)的自動齒輪箱和發(fā)動機通過“換低檔”來做到這一點。在雙狀態(tài)連續(xù)變速傳動裝置中，這會導(dǎo)致不良的狀態(tài)變化。當(dāng)發(fā)動機加速而傳動比下降時，發(fā)動機的扭矩一部分作用于從動輪部分，一部分克服慣性(發(fā)動機的，以及傳動裝置某些部件的)。當(dāng)進(jìn)入固定同步傳動比時，即傳動比鎖定時，發(fā)動機加速率必須下降，因而克服慣性的發(fā)動機扭矩減小，導(dǎo)致車輪上的扭矩增大。離開同步傳動比會使車輪上的扭矩下降。司機可察覺這些扭矩變化。
b.固定同步傳動比的時間。在正常工作時(離開固定同步傳動比)，對于恒定的動力需求，控制軟件通常提供大致上是恒定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。當(dāng)處于固定同步傳動比時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速必須與汽車速度成比例地升降。如果當(dāng)汽車加速時發(fā)生狀態(tài)變化，那么處于固定同步傳動比的同時必須提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速(因為在這種情況下傳動比是固定的，因此車輪轉(zhuǎn)速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速成正比)，而且在離開固定同步傳動比之后，必須使發(fā)動機回到最佳轉(zhuǎn)速，這就可能需要對發(fā)動機或傳動裝置的設(shè)定作出某些調(diào)整。
c.離開同步傳動比的壓力誤差。如果變速器控制輸入(比如上述壓差)離開固定同步傳動比時沒有精確地設(shè)置為新狀態(tài)，那么將會產(chǎn)生扭矩不連續(xù)性。這是因為，固定同步傳動比時很大程度上取決于發(fā)動機扭矩的車輪扭矩，在離開這一狀態(tài)時，再次變?yōu)楹艽蟪潭壬先Q于變速器控制輸入。
有些扭矩不連續(xù)性實際上可通過所謂的“傳動系統(tǒng)調(diào)緊(drive linewind up)”進(jìn)行調(diào)節(jié)。汽車傳動系統(tǒng)具有某些柔順性而可以吸收小的震動，但只是在震動足夠短暫的時候。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是使連續(xù)變速傳動裝置的狀態(tài)變化得到改善。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種連續(xù)變速傳動裝置，包括傳動裝置輸入端；傳動裝置輸出端；連續(xù)變速傳動單元(“變速器”)，能夠提供連續(xù)可變的變速器傳動比；和齒輪傳動裝置，設(shè)置成可將變速器以低狀態(tài)或高狀態(tài)連接在傳動裝置輸入端和傳動裝置輸出端之間，因此傳動裝置輸出端可從傳動裝置輸入端以與變速器傳動比相關(guān)的傳動比驅(qū)動，變速器傳動比和整體傳動比之間的關(guān)系在所述兩種狀態(tài)下是不同的，齒輪傳動裝置包括嚙合和分離所述低狀態(tài)的第一液壓致動離合機構(gòu)，嚙合和分離所述高狀態(tài)的第二液壓致動離合機構(gòu)，并能提供同步傳動比，此時低狀態(tài)及高狀態(tài)在恒定變速器傳動比下的變化不會使傳動比發(fā)生改變，且傳動裝置設(shè)有包括換檔油閥的液壓裝置，換檔油閥控制液壓壓力施加到第一和第二離合機構(gòu)，因此換檔油閥的形態(tài)變化導(dǎo)致一個離合機構(gòu)從嚙合變?yōu)榉蛛x，另一個離合機構(gòu)從分離變?yōu)閲Ш?，從而?dǎo)致傳動裝置從一種狀態(tài)變化到另一種狀態(tài)。
因此在根據(jù)本發(fā)明的傳動裝置中，一個離合機構(gòu)嚙合與另一個離合機構(gòu)分離的相對定時不是由軟件而是通過液壓裝置控制的，所以能夠?qū)崿F(xiàn)快速狀態(tài)變化。實際上一個離合機構(gòu)嚙合與另一個離合機構(gòu)的分離可以同時進(jìn)行。
優(yōu)選的是，所述換檔油閥是雙形態(tài)閥門，當(dāng)處于其中一種形態(tài)時可使傳動裝置采取低狀態(tài)，而當(dāng)處于另一種形態(tài)時使傳動裝置采取高狀態(tài)。
在某些實施例中，離合機構(gòu)可以具有制動器的形式，而不是上述的離合器。比如通過制動行星混合器的一個選定部件?？梢試Ш掀渲幸环N狀態(tài)或另一種狀態(tài)。
換檔油閥無須直接控制所述第一和第二離合機構(gòu)。在一優(yōu)選實施例中，換檔油閥是可施加液壓控制壓力到離合器控制閥的電控閥門，離合器控制閥還可控制液壓壓力施加到第一和第二離合機構(gòu)。優(yōu)選的是，所述離合器控制閥具有雙形態(tài)，當(dāng)處于一種形態(tài)時將第一離合機構(gòu)連接至高壓并排空第二離合機構(gòu)，而當(dāng)處于另一種形態(tài)時將第二離合機構(gòu)連接至高壓并排空第一離合機構(gòu)。
在本發(fā)明的一個更為優(yōu)選的實施例中，變速器屬于扭矩控制型，包括至少一個液壓致動裝置，其作用力可確定變速器的反扭矩，換檔油閥控制施加到致動裝置的液壓壓力，因此換檔油閥的形態(tài)變化可使致動裝置的作用方向反向，從而使變速器反扭矩反向。通過使用單個閥門來引發(fā)狀態(tài)變化時所要求的(i)離合機構(gòu)形態(tài)的變化，以及(ii)變速器反扭矩的反向，這些事件的定時可接近同步。
優(yōu)選的是，換檔油閥的形態(tài)變化還可導(dǎo)致驅(qū)動力大小的變化。通過這種方式，狀態(tài)變化時維持車輪扭矩所需的反扭矩大小的改變可以由液壓裝置而不是由軟件管理。更為優(yōu)選的這類構(gòu)造方式包括提供可調(diào)的第一和第二變速器控制壓力的裝置，以及具有第一形態(tài)和第二形態(tài)的開關(guān)閥，其中開關(guān)閥處于第一形態(tài)時施加第一變速器控制壓力到液壓致動裝置的第一側(cè)，處于第二形態(tài)時施加第二變速器控制壓力到液壓致動裝置的第二側(cè)，因此開關(guān)閥形態(tài)的變化使致動裝置的作用力大小和方向產(chǎn)生變化。開關(guān)閥最好與換檔油閥分開設(shè)置，且換檔油閥的液壓輸出可控制開關(guān)閥的形態(tài)。
優(yōu)選的是，控制壓力輸送到一減壓閥，其輸出壓力構(gòu)成第二變速器控制壓力。減壓閥可以使第一和第二控制壓力之間保持基本上恒定的比率。
發(fā)動機用于制動汽車車輪時，為了提供超越行駛的狀態(tài)，要求在不改變狀態(tài)的情況下使變速器反扭矩的方向反向。在優(yōu)選實施例中，通過提供連接在開關(guān)閥和液壓致動裝置之間的轉(zhuǎn)換閥來實現(xiàn)，因此轉(zhuǎn)換閥形態(tài)的變化使液壓致動裝置的作用方向反向，不發(fā)生狀態(tài)變化。優(yōu)選的是，轉(zhuǎn)換閥獨立于換檔油閥，由電控制。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種連續(xù)變速傳動裝置，包括傳動裝置輸入端；傳動裝置輸出端；連續(xù)變速單元(“變速器”)，能夠提供連續(xù)可變的變速器傳動比；和齒輪傳動裝置，設(shè)置成可將變速器以低狀態(tài)或高狀態(tài)連接在傳動裝置輸入端和傳動裝置輸出端之間，于是傳動裝置輸出端可從傳動裝置輸入端以與變速器傳動比相關(guān)的傳動比驅(qū)動，傳動比和變速器傳動比之間的關(guān)系在所述兩種狀態(tài)下是不同的，齒輪傳動裝置包括嚙合和分離低狀態(tài)及高狀態(tài)的機構(gòu)，并能提供同步傳動比，此時低狀態(tài)及高狀態(tài)在恒定變速器傳動比下的變化不會使傳動比發(fā)生改變，且傳動裝置還包括控制機構(gòu)，通過同時引發(fā)下一個狀態(tài)的嚙合以及與當(dāng)前狀態(tài)的分離實現(xiàn)狀態(tài)的變化。


現(xiàn)在將參考附圖來介紹只是作為實例的本發(fā)明具體實施例，附圖中圖1十分簡略地示出了已知的扭矩控制的環(huán)面座圈滾動推力型變速器的主要部件；圖2十分簡略地示出了適合實施本發(fā)明的多狀態(tài)傳動裝置的主要部件；圖3示出了實施本發(fā)明的液壓變速器控制裝置的布置圖；圖4至7示出了用于液壓變速器控制裝置的可供選擇的反饋回路的布置圖；和圖8示出了可提供“端部加載”和“液壓限位”功能的控制裝置的具體特征。
具體實施例方式
所要介紹的具體實施例可用于帶有液壓控制裝置的全環(huán)面滾動推力型變速器，但是本發(fā)明也適用于其它類型的變速器。這些實施例是汽車傳動裝置，但是本發(fā)明也可應(yīng)用于其它用途的傳動裝置。
圖2十分簡略地示出了本發(fā)明可應(yīng)用的一種傳動裝置，其中發(fā)動機或其它原動機E通過傳動裝置輸入端I、輸入齒輪組R1以及低狀態(tài)離合器L可連接到行星旁路或混合器M的行星齒輪架部分CP，發(fā)動機還連接到變速器V的一側(cè)，變速器V的另一側(cè)通過中間齒輪傳動裝置R2可驅(qū)動(或者在某些工作條件下驅(qū)動)混合器M的恒星齒輪部分SP。通過最后驅(qū)動齒輪組R3和高狀態(tài)離合器H連接的軸S，驅(qū)動力輸出到變速器V的輸出側(cè)，軸S還通過齒輪組R3連接到混合器M的內(nèi)齒圈AG。
工作時，與高狀態(tài)離合器H分離，與低狀態(tài)離合器L嚙合，驅(qū)動行星齒輪架部分CP(通過離合器L)和恒星齒輪部分SP(通過變速器)，使內(nèi)齒圈AG根據(jù)這兩者的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。內(nèi)齒圈通過齒輪傳動裝置R3驅(qū)動輸出軸S。這是低狀態(tài)。
在高狀態(tài)下，只有高狀態(tài)離合器H嚙合，驅(qū)動力通過變速器和齒輪傳動裝置R2、R3傳遞給輸出軸。因此在高狀態(tài)下行星混合器M基本上是自由飛輪，其行星齒輪架部分CP能夠自由轉(zhuǎn)動，因而不會顯著影響傳動比。
當(dāng)處于固定同步傳動比時，兩個離合器都嚙合，恒星齒輪SP和內(nèi)齒圈AG鎖定在一起。行星齒輪架部分CP由發(fā)動機通過齒輪傳動裝置R1驅(qū)動，因此傳動比固定在同步傳動比。在這種情況下變速器必須處于相應(yīng)的預(yù)定傳動比。
這種構(gòu)造方式本身為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員公知。其具體實施方式
已在許多著作中敘述因而將不在此加以介紹。上面所提到的美國專利5564998示出了一種適當(dāng)?shù)凝X輪傳動裝置構(gòu)造方式。也可以采用其它的離合器和齒輪傳動裝置構(gòu)造方式，只要其具有提供兩種(或多種)不同狀態(tài)的功能。
現(xiàn)在參考圖3，圖中示出了控制狀態(tài)變化并提供控制信號給變速器的液壓回路。高和低狀態(tài)離合器同樣用H和L表示。這里狀態(tài)變化過程由螺線管換檔油閥110啟動，螺線管換檔油閥110從高壓(50巴較為合適)源接收液壓流體，此實例使用了由泵115加壓的儲液器112作為高壓源。換檔油閥110具有兩個輸出端口。在兩種不同狀況下，換檔油閥110分別施加高壓流體到作為導(dǎo)向控制二位閥的離合器控制閥114的兩個液壓控制輸入端111、113。離合器控制閥114的一個輸入端口從離合器保險閥116接收離合器作用壓力，離合器保險閥116的作用將在下面更加詳細(xì)地說明。離合器控制閥的另一個輸入端口連接到用集油槽118示意性表示的低壓部分。離合器控制閥114的兩個輸出端口分別通向兩個狀態(tài)控制離合器H和L。
在初始形態(tài)(圖中所示的)下，螺線管換檔油閥110施加壓力到離合器控制閥114的第一側(cè)113，從而使其處于第一位置，離合器保險閥116連接至低狀態(tài)離合器L而使其嚙合，同時高狀態(tài)離合器H被排空而分離。因此傳動裝置處于低狀態(tài)。傳動裝置的電子控制單元(ECU)通過換檔油閥110螺線管的作用使換檔油閥110的形態(tài)發(fā)生變化，從而使離合器控制閥114上導(dǎo)向信號反轉(zhuǎn)，而處于第二形態(tài)，此時低狀態(tài)離合器L被排空，離合器作用壓力改為輸送至高狀態(tài)離合器H。于是高狀態(tài)離合器嚙合。隨后換檔油閥110在電子控制單元的再次指令下切換回到其初始形態(tài)，使離合器控制閥上導(dǎo)向信號又反轉(zhuǎn)過來，導(dǎo)致高狀態(tài)離合器H被排空而將離合器作用壓力輸送至低狀態(tài)離合器，于是恢復(fù)低狀態(tài)。因此本發(fā)明能夠從高狀態(tài)快速變化至低狀態(tài)，這一過程由電子控制單元啟動，但受液壓回路控制。
電子控制單元(ECU)在圖3中用方框表示，但為了清楚起見，省去其與各個閥門螺線管的連線。
離合器保險閥116提供離合器作用壓力，可對其進(jìn)行控制以在操作離合器中提供所要求的扭矩。該扭矩應(yīng)大到足以傳遞要求的傳動裝置扭矩水平(即避免離合器在正常工作時打滑)，但在出現(xiàn)如因緊急制動引起的扭矩峰值時應(yīng)足夠小能夠使離合器滑動，從而防止變速器在這種突發(fā)情況下扭矩過大。離合器保險閥116是由儲液器112供液的減壓閥。
一簡單回路可以省卻離合器保險閥116，只是由儲液器112提供高壓給工作的離合器，但離合器的安全“保險”作用將因此而失去。
從上文可以知道，在所示實施例中，換檔油閥110用來同時引發(fā)當(dāng)狀態(tài)變化所要求的離合器H、L的形態(tài)變化。然而，同一閥門110還用來引發(fā)控制變速器的液壓回路(在此稱作“反饋回路”)中狀態(tài)變化所要求的壓力改變。
圖3示意性地示出了一組活塞120，對應(yīng)于圖1中的活塞31。活塞作用在變速器V的相應(yīng)滾子(其構(gòu)造類似于圖1的滾子28，但為了簡單起見在圖3省去)。雖然為了清楚起見圖3只示出了三個活塞120，但典型的雙環(huán)腔變速器包括六個這樣的活塞。液壓流體通過與圖1中管路36、38對應(yīng)的控制管路122、124施加到活塞的相對表面。
必須提供應(yīng)用于活塞120的可調(diào)的變速器控制壓力，這是變速器的主要控制信號。所示實施例通過從源頭112供應(yīng)高壓流體的變速器控制閥126(構(gòu)成減壓閥)以非傳統(tǒng)的方式提供變速器控制壓力。變速器控制閥126從(1)ECU控制的螺線管128和(2)連接到變速器控制閥126與活塞122之間回路某一位置的導(dǎo)向管路130接收相反的控制輸入信號，從而提供代表變速器控制壓力的反饋信號。通過比較這兩個信號，變速器控制閥126將輸出管路132連接至高壓源112或連接至在所示實施例中由集油槽118構(gòu)成的低壓槽。通過這種方式，閥門126輸出由ECU確定的可控壓力。
減壓閥134從輸出管路132接收變速器控制壓力并在其輸出端136提供減小的控制壓力。在所示實施例中閥門134使得減小的控制壓力＝變速器控制壓力×K其中K是小于1的常數(shù)。具有這種功能的閥門為液壓技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員所熟知。在所示實例中，根據(jù)對應(yīng)于減小的控制壓力和變速器控制壓力的導(dǎo)向信號的比較結(jié)果，將輸出端136連接到變速器控制壓力或連接到集油槽118，比較結(jié)果被加權(quán)(比如通過作用在閥芯不同表面區(qū)域的導(dǎo)向信號)，提供所要求的常數(shù)K的值。
開關(guān)閥138接收變速器控制壓力和減小的控制壓力，并視情況引導(dǎo)到活塞120。在圖中所示的對應(yīng)于低狀態(tài)的開關(guān)閥138的形態(tài)下，每個活塞120的第一側(cè)142通過開關(guān)閥138與來自減壓閥134的減小的控制壓力相連。每個活塞的第二側(cè)140與所示實施例中由儲油器144提供的低壓力相連。
然而開關(guān)閥138還具有第二形態(tài)，在這種形態(tài)下將來自變速器控制閥126的全部變速器控制壓力連接至活塞120的第二側(cè)140，而活塞的第一側(cè)142與低壓儲油器144相連。
開關(guān)閥138的形態(tài)由通過導(dǎo)向管路146、148的相反導(dǎo)向壓力信號控制，導(dǎo)向管路146、148通過轉(zhuǎn)換閥150連接至螺線管換檔油閥110的相應(yīng)輸出端，轉(zhuǎn)換閥150的功能將在下面介紹。
為了理解反饋回路的工作過程，看一下發(fā)動機加速且傳動比下降時發(fā)生了什么?；芈芬婚_始處于圖中所示低狀態(tài)。如前面所指出的，低狀態(tài)與高狀態(tài)相比，活塞120需要有較低的控制壓力，而這是依靠減壓閥134將壓力施加到活塞120的第一側(cè)142來提供的。當(dāng)達(dá)到同步傳動比時，ECU改變螺線管換檔油閥110的形態(tài)，于是通過管路146、148的導(dǎo)向信號反向，使開關(guān)閥138的形態(tài)發(fā)生變化，從而將全部變速器控制壓力施加到活塞120的第二側(cè)140。通過這種方式，可自動和同時提供所要求的主變速器輸入方向改變和所要求的大小變化。
由于處于兩個不同水平的壓力(全部變速器控制壓力和減小的控制壓力)可連續(xù)得到，所以這些變化能夠快速進(jìn)行。
還應(yīng)當(dāng)注意到狀態(tài)變化所需的離合器形態(tài)改變及變速器輸入的變化同時由螺線管換檔油閥110引發(fā)。因此通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置液壓裝置可以精確地控制這些事件的相對定時，這對于實現(xiàn)平滑的狀態(tài)變化十分重要。雖然離合器形態(tài)以及反饋回路壓力的變化只需有限的時間，而且最好使它們在狀態(tài)變化過程的不同時刻開始，但是這種變化十分快速，基本上能夠在單個步驟中發(fā)生。實際上，這些變化一般都同時進(jìn)行。
轉(zhuǎn)換閥150使得施加在活塞120上的壓力能夠不改變傳動裝置狀態(tài)反向。這就必須將傳動裝置從“驅(qū)動”狀態(tài)變化到“超越行駛”狀態(tài)，“驅(qū)動”狀態(tài)時動力從發(fā)動機通過傳動裝置傳到車輪，而當(dāng)“超越行駛”時，動力從車輪傳回到發(fā)動機(比如實現(xiàn)發(fā)動機制動)。轉(zhuǎn)換閥通過閥門螺線管由ECU控制并用來轉(zhuǎn)換管路146、148中的導(dǎo)向信號，從而在不改變離合器H、L狀態(tài)的情況下，改變開關(guān)閥138的形態(tài)(并由此反轉(zhuǎn)活塞120的作用方向)。
圖4至7示出了液壓回路的變型。其中某些部件與圖3所示回路的相同，并用相同的標(biāo)號來表示。然而為了簡單起見，在圖4至7省去了離合器H、L以及閥門114、116。
圖4中，圖3的減壓閥134用第二變速器控制閥400替代，它從儲液器112接收高壓流體并輸出由ECU通過一螺線管402控制的輸出壓力。輸出壓力引導(dǎo)到開關(guān)閥138。
第二變速器控制閥400的構(gòu)造可以與第一變速器控制閥的相同，在這種情況下ECU控制兩個閥門。提供高和低狀態(tài)要求的不同壓力。
或者，第二變速器控制閥400可以與第一變速器控制閥具有不同的構(gòu)造，ECU將相同的信號發(fā)送給兩個螺線管128和402，兩個閥門作出響應(yīng)產(chǎn)生不同的壓力，分別對應(yīng)于高和低狀態(tài)所要求的壓力。
圖5示出了構(gòu)造更加簡單的反饋回路，采用單個變速器控制閥500，可通過轉(zhuǎn)換閥502選擇性地連接到致動裝置120任一側(cè)，轉(zhuǎn)換閥502在此實施例中由ECU控制(而非如圖3所示由液壓裝置控制)。致動裝置的另一側(cè)通過轉(zhuǎn)換閥與低壓源相連，低壓源在此實例中是儲油器504。圖5的反饋回路由ECU控制。因此反饋回路的變化與離合器形態(tài)變化的協(xié)調(diào)必須通過這一回路中的軟件來進(jìn)行。ECU能夠主動控制這些事件的相對定時。狀態(tài)變化時所要求的壓力改變也必須由軟件控制，狀態(tài)變化時進(jìn)行閥門500的調(diào)節(jié)。
圖6的回路省卻了開關(guān)閥138和150。這里，第一變速器控制閥126通過管路122直接連接到致動裝置120的一側(cè)。從儲液器112接收流體的與第一變速器控制閥類似的第二變速器控制閥600通過管路124直接連接到致動裝置120的另一側(cè)。狀態(tài)變化所要求的壓力改變同樣必須由ECU控制，閥門126和600快速調(diào)整在相對離合器變化的適當(dāng)時間實現(xiàn)壓力變化。
圖7與圖3的不同之處在于轉(zhuǎn)換閥150、700的位置。在圖3，轉(zhuǎn)換閥150的切換導(dǎo)致開關(guān)閥138的形態(tài)發(fā)生變化，從變速器控制閥126的輸出信號施加到致動裝置120的左側(cè)，變?yōu)閷p壓閥134的輸出信號施加到致動裝置的右側(cè)。這使得致動裝置的方向能夠按要求發(fā)生變化，但也使驅(qū)動力的大小產(chǎn)生變化，而這并不總是合乎需要的，因此必須由ECU進(jìn)行補償。
圖7通過將轉(zhuǎn)換閥700布置在致動裝置120的輸送管路122、124可避免這一問題。因此在這種回路中，致動裝置的壓力由閥門700切換，不會使其大小產(chǎn)生任何變化。
圖8示出了早期回路的發(fā)展，說明如何能夠?qū)崿F(xiàn)“端部加載”和“液壓限位”功能。
圖8仍然可以看到連接至致動裝置活塞120兩側(cè)的管路122、124。與這兩個管路相連的反饋回路被省去，但可以具有圖3至7的任何一種形式。
回想在圖1回路中，液壓裝置15用于偏壓變速器的滾子和圓盤相互靠近，從而提供使變速器能夠傳遞驅(qū)動所需的推力。
為了調(diào)節(jié)滾子/圓盤接合面的推動系數(shù)，施加在液壓裝置上的壓力必須與施加在致動裝置120上的壓力一致變化。這是通過連接管路800、802來實現(xiàn)的，連接管路800、802分別從致動裝置活塞120的兩側(cè)接收壓力并引導(dǎo)到閥門裝置804，閥門裝置804的作用是在端口806輸出這兩個壓力中較高的壓力。出口806可直接通向端部加載裝置15或者可以用來控制另一個向裝置15加壓的閥門系統(tǒng)(未示出)。
在圖1所示類型的變速器中，必須通過末端限位裝置來限制活塞31、120的行程，因為行程過大可能導(dǎo)致滾子28脫離圓盤12、14、26。末端限位裝置工作時還必須使端部荷載與反饋回路壓力相配，這是利用液壓末端限位裝置來實現(xiàn)的。
圖8中，使流體從液壓致動裝置流出并返回到反饋回路的唯一路線是通過主致動裝置油缸814的側(cè)端口810、812。流體可以通過側(cè)端口810、812或者通過尾端口816、818進(jìn)入主油缸，但在通過尾端口816、818離開后會遇到止回閥820、822。因此，如果主活塞824向左移動得足夠遠(yuǎn)而封閉左側(cè)端口810，那么液壓限位裝置開始起作用，將流體截留在每個致動裝置左側(cè)，將阻止其進(jìn)一步向左運動。注意到由此引起的左邊管路122中的壓力上升傳遞給閥門裝置804，從而傳遞給端部加載裝置。
可以按類似方式限制活塞的向右運動。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)變速傳動裝置，包括傳動裝置輸入端；傳動裝置輸出端；連續(xù)變速傳動單元(“變速器”)，能夠提供連續(xù)可變的變速器傳動比；和齒輪傳動裝置，設(shè)置成可將所述變速器以低狀態(tài)或高狀態(tài)連接在所述傳動裝置輸入端和所述傳動裝置輸出端之間，因此所述傳動裝置輸出端可從所述傳動裝置輸入端以與所述變速器傳動比有關(guān)的傳動比驅(qū)動，所述變速器傳動比和所述傳動比之間的關(guān)系在所述兩種狀態(tài)下不同，所述齒輪傳動裝置結(jié)合了用來嚙合和分離所述低狀態(tài)的第一液壓致動離合機構(gòu)和用來嚙合和分離所述高狀態(tài)的第二液壓致動離合機構(gòu)，并能提供同步傳動比，此時所述低狀態(tài)及高狀態(tài)之間在恒定的變速器傳動比下的變化不會使所述傳動比發(fā)生改變，且所述傳動裝置中設(shè)有包括換檔油閥的液壓裝置，所述換檔油閥控制液壓壓力施加到所述第一和第二離合機構(gòu)，因此所述換檔油閥的形態(tài)變化導(dǎo)致一個所述離合機構(gòu)從嚙合變?yōu)榉蛛x，而另一個所述離合機構(gòu)從分離變?yōu)閲Ш?，從而?dǎo)致所述傳動裝置從一種狀態(tài)變化到另一種狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)變速傳動裝置，其特征在于，所述換檔油閥是雙形態(tài)閥門，當(dāng)處于一種形態(tài)時可使所述傳動裝置采用低狀態(tài)，而當(dāng)處于另一種形態(tài)時使所述傳動裝置采用高狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)變速傳動裝置，其特征在于，一個所述離合機構(gòu)的嚙合與另一個所述離合機構(gòu)的分離同時進(jìn)行。
4.如上述任何一項權(quán)利要求所述的連續(xù)變速傳動裝置，其特征在于，所述換檔油閥是可施加液壓控制壓力到離合器控制閥的電控閥門，所述離合器控制閥還可控制液壓壓力施加到所述第一和第二離合機構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的連續(xù)變速傳動裝置，其特征在于，所述離合器控制閥具有雙形態(tài)，當(dāng)處于一種形態(tài)時將所述第一離合機構(gòu)連接至高壓并排空所述第二離合機構(gòu)，當(dāng)處于另一種形態(tài)時將所述第二離合機構(gòu)連接至高壓并排空所述第一離合機構(gòu)。
6.如上述任何一項權(quán)利要求所述的連續(xù)變速傳動裝置，其特征在于，所述變速器屬于扭矩控制型，包括至少一個液壓致動裝置，其作用力可確定變速器反扭矩，所述換檔油閥控制液壓壓力施加到所述致動裝置，因此所述換檔油閥的形態(tài)變化使所述致動裝置的作用方向反向，從而使所述變速器反扭矩反向。
7.如權(quán)利要求6所述的連續(xù)變速傳動裝置，其特征在于，所述換檔油閥的形態(tài)變化還導(dǎo)致所述驅(qū)動力大小的變化。
8.如權(quán)利要求7所述的連續(xù)變速傳動裝置，其特征在于，包括提供可調(diào)的第一和第二變速器控制壓力的裝置，以及具有第一形態(tài)和第二形態(tài)的開關(guān)閥，所述開關(guān)閥處于所述第一形態(tài)時施加所述第一變速器控制壓力到所述液壓致動裝置的第一側(cè)，當(dāng)處于所述第二形態(tài)時施加所述第二變速器控制壓力到所述液壓致動裝置的第二側(cè)，因此所述開關(guān)閥形態(tài)的變化使所述致動裝置的作用力大小和方向產(chǎn)生變化。
9.如權(quán)利要求8所述的連續(xù)變速傳動裝置，其特征在于，所述開關(guān)閥與所述換檔油閥分開設(shè)置，且所述換檔油閥的液壓輸出可控制所述開關(guān)閥的形態(tài)。
10.如權(quán)利要求8所述的連續(xù)變速傳動裝置，其特征在于，所述第一變速器控制壓力輸送到減壓閥，其輸出壓力構(gòu)成所述第二變速器控制壓力。
11.如權(quán)利要求10所述的連續(xù)變速傳動裝置，其特征在于，所述減壓閥使所述第一和第二控制壓力之間保持基本上恒定的比率。
12.如權(quán)利要求8至11中任何一項所述的連續(xù)變速傳動裝置，其特征在于，還包括連接在所述開關(guān)閥和所述液壓致動裝置之間的轉(zhuǎn)換閥，因此所述轉(zhuǎn)換閥形態(tài)的變化使所述液壓致動裝置的作用方向反向，且不會使所述傳動裝置的狀態(tài)發(fā)生變化。
13.如權(quán)利要求12所述的連續(xù)變速傳動裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換閥獨立于所述換檔油閥，由電控制。
14.一種如參考附圖所示的基本上如上文所介紹的連續(xù)變速傳動裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種連續(xù)變速傳動裝置，包括傳動裝置的輸入端和輸出端，其間通過齒輪傳動裝置(R
文檔編號F16H37/08GK1788172SQ200480006046
公開日2006年6月14日 申請日期2004年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月9日
發(fā)明者J·W·E·福勒 申請人:托羅特拉克(開發(fā))有限公司