專利名稱：機動車的動力輸出裝置的制作方法
機動車的動力輸出裝置本發(fā)明涉及 一 種機動車的動力輸出裝置(power take off arrangement) o此處使用的"動力輸出裝置"指的是用于從機動車的發(fā)動機(或 其它旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器如電動馬達)傳輸旋轉(zhuǎn)推進力給使用動力的某些點， 而非車輛的從動輪。這個用語可縮寫為"PTO"。農(nóng)用車輛如拖4立4幾通 常都裝備有PTO用于連接到動力驅(qū)動的配件上，如收割機、割草機、 從動輪拖車等。PTO —般包括通過某些形式的變速箱連接到發(fā)動機 上的傳動軸，該傳動軸裝備有用于形成對配件的軸的可松脫連接的 機構(gòu)。PTO不能單獨用于農(nóng)用車輛中。軍用車輛也使用PTO用于驅(qū) 動從動輪拖車和其它器械，并且PTO在其它領(lǐng)域也具有實際和潛在 的用途?，F(xiàn)有的農(nóng)用PTO —般都打算在固定速度行駛。定比率齒輪箱通 常與車輛的變速箱分離，具有一個或一組傳動比，并且車輛的限速 柴油機被設(shè)置到固定速度，以便提供所需的PTO輸出速度。發(fā)動機 和PTO之間需要離合器，以便當PTO不需要推進力時將二者分離。這種傳統(tǒng)的PTO技術(shù)受到幾個缺點的困擾。 一個是遇到"發(fā)動" 問題，也就是在向PTO輸出提供推進力以便使之從靜止加速到所需 的運行速度時。從動器械經(jīng)常具有大慣性動量，這需要在相當?shù)臅r 間周期加速以到達其運行速度。當首先接合離合器時，發(fā)動機和PTO 軸之間的速度不匹配導(dǎo)致瞬間和不理想的震動，并可以使發(fā)動機停 轉(zhuǎn)。操作者學(xué)著重復(fù)接合和分離離合器以完成發(fā)動，粗魯?shù)姆椒?夠?qū)е略O(shè)備損壞。更受控制的發(fā)動是理想的。另 一 個問題的出現(xiàn)與從動輪拖車相關(guān)。許多農(nóng)用和軍用車輛通過動力輸出將推進力提供給拖車車輪，幫助車輛例如通過崎嶇的地 形。拖車車輪的地面速度不總與機動車驅(qū)動車輪的速度相同。當轉(zhuǎn) 彎時，例如，不同車輪沿不同半徑的軌跡移動，并因此以不同速度 通過路面。然而，車輪旋轉(zhuǎn)的相對速度由于驅(qū)動它們的變速箱所提 供的速率固定，通常不提供差速齒輪。隨之產(chǎn)生的車輪打滑是必然 的，但是通過變速箱伴隨非常大且不理想的動力再循環(huán)。盡管農(nóng)用 車輛的結(jié)構(gòu)有力，但也經(jīng)常導(dǎo)致昂貴的故障。問題的出現(xiàn)不僅是由 于轉(zhuǎn)彎，還由于車輪尺寸不匹配，地形不平整等原因。理想的是提供驅(qū)動PTO的一些機構(gòu)，能使PTO將PTO的速度匹配車輛從動輪 的速度，并提供必需的拖車車輪轉(zhuǎn)矩。已知的PTO的另一個問題是關(guān)于能量效率。正常的固定的傳動 比在發(fā)動機在高速運行的基礎(chǔ)上選擇，在或者接近能夠提供峰值功 率的速度選擇。這樣的結(jié)果是在當所需的高功率能提供給驅(qū)動器械 而不用背離所需驅(qū)動速度的時候。這樣的結(jié)果是即使當器械所需的 功率相對低時，發(fā)動機也必須在相同的固定的高速度下運轉(zhuǎn)，這不 必要地消耗了的油料。當PTO上的負載變化時將遇到最終的困難。遇到的一個示例是 當使用飼料收獲機時，飼料收獲機是安裝在車輛上用于收集切割材 料的器械，并且消耗的功率大。當祠料收獲機遇到材料的特別密度 區(qū)域時，驅(qū)動它所需的轉(zhuǎn)矩增加。保持PTO速度所需的功率可能超 出發(fā)動機的供給。在這種情況下，理想的是允許PTO減慢，而不是 停轉(zhuǎn)發(fā)動機。最好在這樣操作時保持高發(fā)動機速度以便提供高發(fā)動 機功率。以前曾提議使用連續(xù)可變變速箱，就是能夠提供傳動比的無級 變化以驅(qū)動PTO的變速箱。這方面的資料可參考公開的國際專利申 請US2003/0070819,申請?zhí)枮?0/236589,發(fā)明人為Hrazdera。從中 可以了解使用CVT的優(yōu)點包括改善發(fā)動和驅(qū)動發(fā)動機的速度的彈 性?？刂茊栴}仍然存在。例如，傳統(tǒng)的CVT不會響應(yīng)負載產(chǎn)生的過度負荷從而自動保護發(fā)動機停轉(zhuǎn)。歐洲專利局對本發(fā)明進行檢索包括提到的EP1106870(Kawasaki Jukogu Kabushiki Kaisha)。其描述了 一種用于在恒定速度以噴氣發(fā)動 機驅(qū)動飛行器發(fā)電機的設(shè)備。這種設(shè)備使用全環(huán)面或部分環(huán)面變速 器來調(diào)整發(fā)電機的速度，但是很明顯這是一種比率控制裝置。這方 面的資料可參考第55段的相關(guān)描述中的

圖10。相同的檢索可留意 US4186616 (Sharpe)，其也關(guān)于用于驅(qū)動飛行器的交流發(fā)電機的變速 箱。其使用環(huán)面型變速器(variator)，但是否是轉(zhuǎn)矩控制并未規(guī)定。當 然，從此處的用語的意義上，飛行器的交流發(fā)電機驅(qū)動不是用于機 動車的動力輸出。才艮據(jù)本發(fā)明的第一方面， 一種用于機動車動力輸出(PTO)的驅(qū)動 裝置，包括設(shè)置成并適于連接到動力驅(qū)動器械上的PTO軸，設(shè)置成 并適于連接到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器上的輸入軸，以及連接在輸入軸和所述PTO 軸之間的連續(xù)可變變速箱，以在它們之間以連續(xù)可變傳動比傳輸推 進力，其中，連續(xù)可變變速箱構(gòu)造和設(shè)置成用于通過改變其傳動比 而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩并自動適應(yīng)所述PTO軸速度的改變。旋轉(zhuǎn)發(fā)動機可以是內(nèi)燃機，尤其是柴油發(fā)動機，但本發(fā)明意于 應(yīng)用于使用電動馬達，外燃機等的車輛以提供旋轉(zhuǎn)推進力。尤其最好是變速箱包括比率變化單元("變速器")，比率變化單 元具有旋轉(zhuǎn)變速器輸入和旋轉(zhuǎn)變速器輸出，并構(gòu)造和設(shè)置成調(diào)節(jié)變 速器反轉(zhuǎn)矩，反轉(zhuǎn)矩限定為在其輸入和輸出端的轉(zhuǎn)矩的和。這種類 型的功能能夠通過環(huán)圏滾動牽引型變速器提供。最好是變速器與控制器相關(guān)，控制器用于控制變速器反轉(zhuǎn)矩以 在正常操作種提供恒定PTO速度。此處使用的"正常" 一詞不包括 發(fā)動，當然當PTO速度必需逐漸改變時，以及PTO負載變?yōu)檫^度時 的情況。反轉(zhuǎn)矩的控制可以在PTO軸速度反饋的^5出上。本發(fā)明的特殊優(yōu)點關(guān)于管理PTO負載過度的情況，PTO負載過度通過已知的PTO裝置，將發(fā)動機過度負載并導(dǎo)致其停轉(zhuǎn)。調(diào)整轉(zhuǎn) 慢，降低發(fā)動機的動力需求(無需強迫改變速度，以保持發(fā)動機功率)并增加提供給PTO軸的轉(zhuǎn)矩。實際上，變速箱的響應(yīng)明確適當保持 PTO驅(qū)動器械和發(fā)動機功能的需求。這種情況在例如控制器被提供 趨向于保持PTO軸速度時稍微復(fù)雜。關(guān)于這一點，控制器策略最好 多少調(diào)整響應(yīng)潛在的負載過度。控制器最好限制反轉(zhuǎn)矩以防止發(fā)動機過度負載，這樣通過響應(yīng) 加載到動力輸出軸的過度負載，反轉(zhuǎn)矩被控制器限制，并且由于施 加的負載是通過變速器比率的改變自動適應(yīng)而使動力輸出軸減慢。尤其最好的是變速器進一步包括可操作連接于變速器和PTO的 周轉(zhuǎn)的并聯(lián)齒輪。在一個這樣的實施例中，并聯(lián)齒輪的各個輸入通過變速器和固 定比率齒輪鏈連接到輸入軸，這樣在一定的變速比時兩個并聯(lián)輸入 彼此抵消，并提供齒輪傳動的空檔狀態(tài)，在空檔狀態(tài)中盡管機械連 接至移動輸入軸但PTO軸是穩(wěn)定的。沒有離合器，理想的是提供某種機構(gòu)用于PTO能夠憑慣性前進 的"空檔"狀態(tài)。這可以通過本發(fā)明提供。較佳實施例具有設(shè)定變 速器反轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)，以提供準空檔狀態(tài)，在準空檔狀態(tài)中PTO軸能 夠憑慣性前進盡管被機械連接至輸入軸。最好提供一種機構(gòu)，用于通過增加變速器反轉(zhuǎn)矩以在PTO軸產(chǎn) 生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩從而控制PTO從準空檔發(fā)動，但變速器通過改變其傳動 比自動適應(yīng)隨之發(fā)生的PTO軸加速。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，具有 一 種機動車動力輸出的控制方法， 機動車動力輸出包括設(shè)置成并適于連接動力驅(qū)動器械的PTO軸，設(shè)置成并適于連接旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器的輸入軸，以及連接在輸入軸和PTO軸 之間的連續(xù)可變變速箱以在它們之間傳輸推進力，其中方法包括調(diào)的慣性負載的加載產(chǎn)生的輸出速度變化而改變?，F(xiàn)在將結(jié)合附圖描述^f又作為示例的本發(fā)明的特定實施例，其中 圖1是本發(fā)明實施例中使用的部分環(huán)圈滾動牽引型(toroidal-race rolling- traction type)變速器的簡化示意圖； 圖2是同類型變速器的透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動動力輸出的變速箱的高度示意的圖示； 圖4是具體化本發(fā)明的用于驅(qū)動PTO的變速箱的高度示意的圖示；圖5是具體化本發(fā)明的又一個用于驅(qū)動PTO的變速箱的高度示 意的圖示；以及圖6是具體化本發(fā)明的再一個用于驅(qū)動PTO的變速箱的高度示 意的圖示。在下文所述的本發(fā)明實施例中，動力輸出通過變速箱由旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動器(通常是機動車的柴油機)驅(qū)動，尤其是通過操作以調(diào)整轉(zhuǎn)矩而非 比率的連續(xù)可變比率裝置(變速器)驅(qū)動。下面所指的這種變速箱是"轉(zhuǎn) 矩-控制，，類型。申請人和其他人可從各種出版物了解這個概念(包括 EP04723989，公開為第1606135號)，但對于熟悉更傳統(tǒng)的變速箱的 讀者是反直覺的，并將在下文通過參考環(huán)圈滾動牽引型的示范性變 速箱解釋。然而，需要指出的是其它類型的變速箱也可構(gòu)造成由轉(zhuǎn)矩控制操作，至于其可參見例如公開的歐洲專利申請第0736153號 (Torotrak (Development) Ltd.)。圖1和圖2中所示的變速器10本身不是新的。附圖被高度簡化， 并且僅意于圖示運行原理。更多的結(jié)構(gòu)性細節(jié)可從申請人之前的出 版物中發(fā)現(xiàn)，包括例如公開的歐洲專利申請第0894210號和第1071891 號(Torotrak (Development) Ltd.)。圖1顯示了變速器輸入軸12和變速 器輸出軸14， 二者之間通過包括輸入圈(input race)16、輸出圈18和一組滾筒20的裝置傳遞，圖1只顯示了其中一個。輸入圈和輸出圏安裝成用于繞著公共軸線旋轉(zhuǎn)(變速器軸線21)，并具有相對的表面22 和24,表面22和24被成形使二者一起限定包括滾筒20的一般為環(huán) 形的空腔26。滾筒20在兩個圏的成形的表面上運轉(zhuǎn)，因此用于將動 力從一個圈轉(zhuǎn)移給另一個圏。"牽引流體，，薄層保持在滾筒和圈之 間，以減小界面磨損，并且動力由于薄層內(nèi)的剪切(shear)被傳輸。圈 朝向彼此偏置，通常通過圖未示的液壓促動器在界面提供動力的這 種傳輸所需的壓力。每個滾筒20均以允許三個自由度的方式安裝(l)當被圈驅(qū)動時， 能夠繞著其自身的軸線旋轉(zhuǎn)；(2)能夠沿著環(huán)繞變速器軸線21的圓周 路徑向前或向后移動；以及(3)能夠"進動"，也就是能夠繞著與滾 筒軸線和變速器軸線都不平行的旋進軸線28旋轉(zhuǎn)，從而改變滾筒的 斜度。這可以通過將滾筒用軸頸連接在由活塞桿32連接到活塞34 的載架30內(nèi)而在圖示的變速器中實現(xiàn)。活塞34收容在氣缸36內(nèi)以 形成液壓促動器，用于利用沿著其行進的圓周方向27的分力 (component)向滾筒加載被控制的偏置力。需要指出的是旋進軸線28不與變速器軸線21垂直，但以后傾 角CA向垂線傾斜。此外，滾筒受到圏在運行時作用的轉(zhuǎn)力，趨向于 保證滾筒的運動和相鄰圏在它們的界面處平行。這等于說明轉(zhuǎn)力效 應(yīng)趨向于保持滾筒的軸線與變速器軸線21交叉。因此，在滾筒的圓 周位置和其傾斜位置之間存在一種關(guān)系。隨著滾筒前后移動，滾筒 也進動，也就是改變其斜度。滾筒趨向于協(xié)調(diào)移動，并且滾筒斜度對應(yīng)變速器傳動比。隨著 滾筒斜度的改變，滾筒在一個圏上行進的路徑的半徑減小，而在其 它圈上行進的路徑的半徑增加，以此改變兩個圏的相對速度，也就 是改變傳動比。現(xiàn)在分析繞變速器軸線21作用的轉(zhuǎn)矩。發(fā)動機驅(qū)動輸入圈16， 向其提供輸入轉(zhuǎn)矩Tin。滾筒被輸入圈16驅(qū)動并接著驅(qū)動輸出圈18，向其加載輸出轉(zhuǎn)矩Tout。滾筒本身受到沿其圓周路徑激勵其的反轉(zhuǎn) 矩也依照當前滾筒斜度。為了保持滾筒位置，這個反轉(zhuǎn)矩必須被反
向，在圖示的實施例中反向的轉(zhuǎn)矩由液壓促動器8,34,36加載。
需要指出的是盡管上文已經(jīng)討論了單一滾筒，但相同的論點可 共同應(yīng)用在整組滾筒上。圈趨向于在環(huán)繞變速器軸線的圓周驅(qū)動滾 筒。這被各個促動器加載到滾筒上的凈轉(zhuǎn)距反抗。忽略任何變?yōu)榧?速滾筒組件的轉(zhuǎn)矩，反轉(zhuǎn)矩Tin加Tout必須等于促動器加載的凈轉(zhuǎn) 距。通過控制促動器轉(zhuǎn)矩(或相等地可以說是每個促動器加載的圓周 力)，反轉(zhuǎn)矩被控制。在圖示的示例中，使用液壓促動器，公共的液 壓被加載給每個促動器相對的側(cè)面，并且兩個液壓的差決定變速器 反轉(zhuǎn)矩。
然而，圖1僅顯示限定單一環(huán)形空腔的一對圈，實際的變速器 通常具有限定兩個空腔的兩對圏，每個均分別包括一組滾筒。圖2 顯示了這種裝置，多數(shù)元件直接與圖1的版本相對，并具有相同的 標號，但額外的輸入圈和輸出圏分別被標記為16a和18a。需要指出 的是輸出軸14位于兩個輸出圈18和18a之間。來自于這個軸的推進 力可通過副軸鏈獲得，或通過某些已知的共軸裝置獲得。
通常假定變速箱將設(shè)置成提供一定的傳動比，并以此調(diào)節(jié)自身， 這種操作模式可稱為"比率控制"。這不是上文所述的使用轉(zhuǎn)矩控 制變速器的變速箱的情況。相反，變速器調(diào)整轉(zhuǎn)矩(尤其是反轉(zhuǎn)矩)并 自動調(diào)節(jié)自身以適應(yīng)傳動比隨之發(fā)生的變化。圖3是意于圖示原理。 變速器IO再次以高度示意性形式被說明，僅輸入圈和輸出圏16和18 和單獨滾筒20被顯示。變速器的輸入通過傳動裝置連接到發(fā)動機上， 并且在圖示中，傳動裝置和發(fā)動機僅由方框50簡化表示，其具有慣 性動量Je(由發(fā)動機、傳動裝置和部分變速器本身提供)并在變速器上 施加驅(qū)動發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te。變速器的輸出通過傳動裝置連接到動力輸 出軸上，從而到某些外部器械上。方框52既代表涉及變速器輸出的凈慣性動量Jv(由于部分變速器的傳動裝置的慣性，和器械的移動部 分的慣性)又代表由于器械進行的搡作產(chǎn)生的施加在變速器輸出上的
制動轉(zhuǎn)矩Tv,還代表摩擦損耗。回憶反轉(zhuǎn)矩Tin+Tout由變速器調(diào)整。 Tin/Tout的比率由當前變速器比率決定。因此Tin和Tou的值(忽略 變速器中的無效率)由變速器反轉(zhuǎn)矩和當前變速器比率決定。在變速 器輸出端，可利用凈轉(zhuǎn)矩Tout-Tv增加輸出慣性Jv。如果這個凈轉(zhuǎn) 矩是非零，那么輸出速度將變化。變速器通過自身傳動比的改變(由 于滾筒的平移和進動)自動適應(yīng)這種改變，并且輸出速度和變速器比 率的變化將繼續(xù)直至在Tout等于Tv時達到平衡。原則上已對變速 器的輸入側(cè)做了必要的修正發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和變速器在其輸入端產(chǎn) 生的轉(zhuǎn)矩Tin之間的任何不平衡將導(dǎo)致趨向于恢復(fù)平衡的變速器輸入 速度改變。然而，PTO經(jīng)常由限速柴油機驅(qū)動，限速柴油機自動調(diào) 節(jié)其輸出轉(zhuǎn)矩以保持選定的發(fā)動機速度，這樣在實踐中發(fā)動機本身 可以調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)矩Te，以便在變速器輸入端獲得基本恒定的速度。
變速器調(diào)整其輸入轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩，并自動調(diào)節(jié)自身至輸入慣 性和輸出慣性上的這些轉(zhuǎn)矩作用產(chǎn)生的比率，而不是調(diào)整其傳動比(如 同其它多數(shù)CVT —樣)和在輸入和輸出端產(chǎn)生達到那個比率所需的轉(zhuǎn) 矩。
如上文所指出的那樣，提供傳動裝置以連接發(fā)動機和動力輸出 軸之間的變速器。圖4表示非常簡單的裝置，其中變速器10由來自 發(fā)動機100的固定比率傳動裝置Rl驅(qū)動，并通過離合器102和傳動 裝置R2連接到動力輸出104上。離合器102用于在需要時將PTO 104 與發(fā)動機斷開，并實現(xiàn)發(fā)動。
圖5中表示更復(fù)雜的裝置，并且使用周轉(zhuǎn)齒輪裝置，此處稱為 "并聯(lián)(shunt)" 150。這種普通類型的裝置依照用于驅(qū)動機動車車輪 的變速箱的意義被了解。普通結(jié)構(gòu)的周轉(zhuǎn)齒輪是非常已知的，并且 此處將不再詳細描述。其具有三個輸入軸分別連接至(l)中心齒輪；(2) 環(huán)形齒輪；以及(3)與中心齒輪和環(huán)形齒輪接合的運載安裝行星齒輪。在圖示的裝置中，其中一個并聯(lián)的軸152通過傳動裝置Rl連接至發(fā) 動機153上。另一個并聯(lián)的軸154通過變速器10和傳動裝置R2和 R3連接至發(fā)動機上。第三個并聯(lián)的軸156通過最后一個傳動裝置R4 連接至PTO 158上。這種類型的裝置有時稱為"能量-再循環(huán)"類型， 這是由于動力在由并聯(lián)和變速器形成的回路中循環(huán)。它具有非常重 要的優(yōu)點是提供用于無限速度降低或"齒輪空檔"的便利。在確定 的變速器比率下，向并聯(lián)的輸入152和154彼此抵消，這樣輸出156 是固定的，盡管被物理連接至移動的發(fā)動機上。由于這種齒輪空檔 便利，這種裝置無需用于將PTO從發(fā)動機斷開的離合器。
使用者當然習(xí)慣能夠脫離這種離合器，以實現(xiàn)PTO的憑慣性前 進的"空檔"狀態(tài)。然而由于使用轉(zhuǎn)矩控制變速器，通過設(shè)置變速 器以提供零反轉(zhuǎn)矩能夠在圖示的裝置中輕易獲得相等狀態(tài)。在這種 情況下，忽視摩擦損耗，變速器的輸入轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩相應(yīng)地為零。 輸出憑慣性前進，而變速器比率根據(jù)需要變化以適應(yīng)PTO速度隨后 發(fā)生的變化。因此，例如如果當PTO連接至移動負載如壓捆機時這 種裝置被放置在這種準空檔狀態(tài)中，然后從負載移除推進力，負載 變?yōu)樽匀煌Ｖ梗M管變速比自動移動到齒輪空檔速率，也允許發(fā)動 機繼續(xù)運行。在上文所述的液壓控制變速器中，通過在活塞34的兩 側(cè)上補償壓力，可簡單地獲得準空檔狀態(tài)。
圖6中圖示的備選的裝置并非提供用于齒輪空檔，并因此需要 離合器200。有利的是能夠降低通過變速器發(fā)送的總功率的比例。傳 遞給PTO的轉(zhuǎn)矩和動力可以很大。理想的是通過傳動裝置傳遞盡可 能多的動力，通過變速器本身傳遞盡可能少的動力，這都能提高效 率并允許變速器的重量和體積降低。在這種裝置中，并聯(lián)201具有 通過傳動裝置RJ連接到發(fā)動機203上的第一軸202,通過傳動裝置 R2連接到變速器10的輸入側(cè)的第二軸204，以及通過傳動R3連接 到PTO 207上的第三軸206。第三軸206更能夠通過離合器200的接 合連接到變速器的輸出側(cè)。當離合器200斷開時，變速器和第二軸204憑慣性前進。因此并聯(lián)作為整體同樣能夠憑慣性前進。沒有推進力
從其第一軸202傳輸至其第三軸206，并且裝置因此處于空檔。當離 合器接合時，變速器指示全部傳動比，并且某些動力通過變速器必 要地再循環(huán)，但是通過適當選擇齒輪齒數(shù)比，可保證少部分的總動 力4皮傳輸。
PTO裝置的控制通過純機械/液壓裝置可令人信服地獲得，但最 好的控制模式使用了微處理器，微處理器接收指示即時輸入速度和 輸出速度以及其它操作變量的輸入，并提供輸出給控制變速器的液 壓閥，和相關(guān)離合器的適當位置。變速器控制閥調(diào)整加載至變速器 活塞34兩側(cè)的壓力，并因此決定變速器反轉(zhuǎn)矩。
提供給使用者的控制是簡單的。典型的實施例使用開/關(guān)控制以 在空檔和驅(qū)動之間切換，變速器(和出現(xiàn)的離合器)由微處理器對應(yīng)控 制。農(nóng)用PTO最經(jīng)常需要在恒定速度下操作，如1000 rpm。用戶可 操作的控制可以提供為從 一 個范圍或從 一 組不連續(xù)選項中選擇速 度。最后，控制可以提供為允許使用者有效調(diào)整發(fā)動上的輸出轉(zhuǎn)矩 的水平，實際上控制發(fā)動有多快。
如上文所指出的，驅(qū)動PTO所使用的發(fā)動機在多種情況下被限 速，也就是能夠保持設(shè)定的速度。并且PTO的需求多種情況下是用 于固定輸出速度。通過現(xiàn)有的變速箱，所需的輸出速度由輸入速度 和傳動比的選擇產(chǎn)生。然而，需要指出的是此處描述的轉(zhuǎn)矩控制變 速器類型不提供用于比率的直接控制。因此為了保持所需的輸出速 度，需要一個控制器根據(jù)需要調(diào)節(jié)變速器反轉(zhuǎn)矩以保持PTO輸出速 度。例如通過離心調(diào)速器的方式獲得，但最好的解決辦法還是讓微 處理器實現(xiàn)這種功能。最簡單的辦法是在輸出速度反饋的基礎(chǔ)上使 用例如比例積分微分(PID)控制器調(diào)節(jié)反轉(zhuǎn)矩?？刂坪愣≒TO速度的 平常的選擇是將PTO速度與車輛地面速度結(jié)合。這可以通過提供車 輛地面速度給控制器實現(xiàn)，或者由相同的變速箱驅(qū)動PTO和車輛的 車輪。轉(zhuǎn)矩控制變速器的使用產(chǎn)生可能有利的策略用于PTO發(fā)動。一
種用于控制圖5所示的裝置類型的簡單策略僅僅設(shè)定使用變速器控
制閥在發(fā)動時從零反轉(zhuǎn)矩切換到某個固定反轉(zhuǎn)矩值。需要指出的是
這并不是與現(xiàn)有的PTO裝置中離合器的瞬間接合等效，現(xiàn)有的PTO 裝置中存在由于發(fā)動機和PTO速度不匹配導(dǎo)致發(fā)動機空轉(zhuǎn)的風(fēng)險。 提高反轉(zhuǎn)矩在PTO輸出端產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，并導(dǎo)致相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩^皮加載到發(fā) 動機上，但不需要傳動比的任何瞬時變化。代替PTO負載能夠從空 閑以其慣性顯示的速度加速，盡管發(fā)動機在設(shè)定速度持續(xù)運轉(zhuǎn)，變 速器自動適應(yīng)傳動比隨之發(fā)生的逐漸的變化。此外，圖5的裝置自 動提供一種加載給發(fā)動機的負載逐漸增加的"軟啟動"。為了理解 原因，可回想齒輪空檔實際上是從發(fā)動機到PTO的無線速度降低。 在齒輪空轉(zhuǎn)(忽視摩擦影響)下，不管PTO輸出產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，加載至 發(fā)動機的負載為零。隨著輸出速度增加，變速器保持反轉(zhuǎn)矩的恒定 值，但發(fā)動機負載轉(zhuǎn)矩與PTO輸出轉(zhuǎn)矩的比率逐漸增加。因此大轉(zhuǎn) 矩被加載以首先加速負載而沒有發(fā)動機停轉(zhuǎn)問題。包括控制負載加 速的更復(fù)雜的發(fā)動策略可使用微處理器輕易實現(xiàn)。當PTO裝置合并 離合器，可以提供單獨的液壓用于控制離合器加載壓力和變速器控 制壓力。或者，相同的液壓既被加載給變速器又被加載給離合器， 并在發(fā)送時逐漸增加以提供軟啟動。
與發(fā)動相反，在正常操作中的發(fā)動機停轉(zhuǎn)的問題也易于依靠本 發(fā)明解決。PTO驅(qū)動器械上的負載能夠非常顯著地變化，例如由于 被處理的材料的特性的變化。例如，祠料收獲機遇到的草地的特別 濕潤或厚的區(qū)域，可能超過發(fā)動機負載(在現(xiàn)有的使用固定傳動比的 PTO裝置中)，而發(fā)動機不具有足夠功率保持其速度將停轉(zhuǎn)。考慮當 轉(zhuǎn)矩控制PTO裝置遇到相同處境時將發(fā)生什么。PTO上的負載增加。 如果變速器反轉(zhuǎn)矩沒有被調(diào)節(jié)，那么將導(dǎo)致PTO負載超過可以驅(qū)動 變速器的轉(zhuǎn)矩。PTO隨后減速，并且變速器自動適應(yīng)傳動比隨之發(fā) 生的變化，同時保持設(shè)定的反轉(zhuǎn)矩。發(fā)動機速度能夠被保持。傳動比的降低導(dǎo)致PTO輸出轉(zhuǎn)矩增加，使平衡可在發(fā)動機能夠以恒定速度驅(qū)動PTO的某些點實現(xiàn)，雖然有所降低。這種處境^:企圖保持恒定PTO輸出的控制器的提供稍微復(fù)雜化，但是關(guān)于這一點可直接實現(xiàn)在能夠加載到發(fā)動機的最大負載的基礎(chǔ)上僅僅限制反轉(zhuǎn)矩的策 略，當需要時允許變速器如所描述的操作。上文做出了與用于驅(qū)動拖車或相連車輛的車輪的PTO相關(guān)問題 的參考，其中車輪速度存在不匹配。這些問題易于通過此處遇到的 PTO類型避免，這是因為無需設(shè)置PTO的速度以及其驅(qū)動的車輪的 速度。相反，反轉(zhuǎn)矩的設(shè)置決定(用于給定的傳動比)加載在車輪上的 轉(zhuǎn)矩。它們的速度可根據(jù)需要自由變化以匹配車輛整體速度，并且 變速器自動適應(yīng)傳動比隨之發(fā)生的變化。也能夠?qū)崿F(xiàn)包括依照地形 調(diào)節(jié)車輪轉(zhuǎn)矩和司機需求的復(fù)雜策略。至于發(fā)動機效率，與現(xiàn)有的PTO驅(qū)動裝置相比的改進由于發(fā)動 ^/L的協(xié)調(diào)控制和驅(qū)動PTO的變速箱而實現(xiàn)。因此，例如當動力需求 小時，發(fā)動機速度能夠降低，變速器被調(diào)整以保持輸出速度，從而 降低油料消耗。
權(quán)利要求
1.一種用于機動車動力輸出(PTO)的驅(qū)動裝置，包括設(shè)置成并適于連接到動力驅(qū)動器械上的動力輸出軸、設(shè)置成并適于連接到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器上的輸入軸，以及連接在所述輸入軸和所述動力輸出軸之間的連續(xù)可變變速箱，以在它們之間以連續(xù)可變傳動比傳輸推進力，其特征在于，所述連續(xù)可變變速箱構(gòu)造和設(shè)置成用于通過改變其傳動比而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩并自動適應(yīng)所述動力輸出軸速度的改變。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述變速箱 包括比率變化單元("變速器")，所述比率變化單元具有旋轉(zhuǎn)變速器 輸入和旋轉(zhuǎn)變速器輸出，并且所述比率變化單元構(gòu)造和設(shè)置成調(diào)節(jié) 變速器反轉(zhuǎn)矩。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述變速器 是環(huán)面圏類型的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述驅(qū) 動裝置用于控制變速器反轉(zhuǎn)矩的包括控制器，以便在正常操作過程 中提供恒定動力輸出速度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，反轉(zhuǎn)矩在動 力輸出軸速度的反饋基礎(chǔ)上被控制。
6. 根椐權(quán)利要求2至5中任意一項所述的驅(qū)動裝置，其特征在 于，所述驅(qū)動裝置包括限制反轉(zhuǎn)矩以避免發(fā)動機過度負載的控制器， 使得通過響應(yīng)加載到所述動力輸出軸上的過度負載，反轉(zhuǎn)矩被所述 控制器限制，并且由于施加到其上的負載是通過變速器比率的改變 自動適應(yīng)而使動力輸出軸減慢。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2至6中任意一項所述的驅(qū)動裝置，其特征在 于，所述驅(qū)動裝置包括可操作地連接于所述變速器和所述動力輸出 上的周轉(zhuǎn)的并聯(lián)齒輪。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述并聯(lián)齒輪的各個輸入通過所述變速器和固定比率的齒輪鏈連接至所述輸入 軸上，使得在一定的變速器比率時所述兩個并聯(lián)輸入彼此抵消，并 提供齒輪傳動的空檔狀態(tài)，在所述空檔狀態(tài)中盡管機械連接至所述 移動的輸入軸但所述動力輸出軸是穩(wěn)定的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2至8中任意一項所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述驅(qū)動裝置具有用于設(shè)置所述變速器反轉(zhuǎn)矩為零的機構(gòu)，并 因此提供準空檔狀態(tài)，在所述準空檔狀態(tài)中盡管機械連接至所述輸 入軸但所述動力輸出軸能夠憑慣性前進。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項所述的驅(qū)動裝置，其特征在 于，所述驅(qū)動裝置包括用于通過增加變速器反轉(zhuǎn)矩以在所述動力輸 出軸產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，從而控制所述動力輸出從準空檔狀態(tài)發(fā)動的機 構(gòu)，所述變速器通過傳動比的改變自動適應(yīng)所述動力輸出軸隨之產(chǎn) 生的加速。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述驅(qū)動 裝置被構(gòu)造和設(shè)置成使得對于給定的反轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機速度，輸出轉(zhuǎn) 矩隨著輸出速度增加而減小。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2至11中任意一項所述的驅(qū)動裝置，其特征 在于，所述驅(qū)動裝置包括離合器，所述離合器設(shè)置成在所述輸入軸 和所述動力輸出軸之間形成或斷開有效連接。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述變速 器反轉(zhuǎn)矩和所述離合器均為液壓控制，意味著提供相同液壓給二者。
14. 一種機動車動力輸出的控制方法，所述機動車動力輸出包括 設(shè)置成并適于連接到動力驅(qū)動器械上的動力輸出軸，設(shè)置成并適于 連接到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器上的輸入軸，以及連接在所述輸入軸和所述動力 輸出軸之間的連續(xù)可變變速箱以在它們之間傳輸推進力，所述方法 包括調(diào)整變速器反轉(zhuǎn)矩和允許傳動比依照由變速箱輸出轉(zhuǎn)矩對涉及 所述動力輸出軸的慣性負載的加栽產(chǎn)生的輸出速度變化而改變。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述變速箱中結(jié)合比率變化單元("變速器，，)，所述比率變化單元 具有旋轉(zhuǎn)變速器輸入和旋轉(zhuǎn)變速器輸出，并且構(gòu)造和設(shè)置成調(diào)整反 轉(zhuǎn)矩，所述反轉(zhuǎn)矩限定為輸入和輸出轉(zhuǎn)矩的和。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法包括通過設(shè)置變速器反轉(zhuǎn)矩為零提供準空檔狀態(tài)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述準空檔狀 態(tài)為響應(yīng)用戶需求而提供。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14至17中任意一項所述的方法，其特征在于， 所述方法包括通過增加反轉(zhuǎn)矩以在所述動力輸出軸產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，的加速，從而從反轉(zhuǎn)矩被設(shè)置為零的靜止狀態(tài)發(fā)動連接至所述動力 輸出上的器械。
全文摘要
公開一種用于機動車動力輸出(PTO)的驅(qū)動裝置。這種裝置包括已知類型的PTO軸(104，158，207)，用于連接到動力驅(qū)動器械上。輸入軸設(shè)置成連接到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器如發(fā)動機上。連續(xù)可變變速箱(如10)連接在輸入軸和PTO軸之間，以便在它們之間以連續(xù)可變的比率傳輸推進力。根據(jù)本發(fā)明，連續(xù)可變變速箱構(gòu)造和設(shè)置成通過其傳動比改變的優(yōu)點調(diào)整轉(zhuǎn)矩并自動適應(yīng)PTO軸速度的改變。
文檔編號F16H61/662GK101218455SQ200680021069
公開日2008年7月9日 申請日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月14日
發(fā)明者R·A·奧利弗 申請人:托羅特拉克(開發(fā))有限公司