本發(fā)明涉及一種無級變速器金屬帶夾緊力控制裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

無級變速器通過連續(xù)改變金屬帶在帶輪上的接觸半徑來實(shí)現(xiàn)傳動比的連續(xù)調(diào)節(jié)，主動帶輪通過金屬帶將動力傳遞到從動帶輪，對金屬帶施加合適的夾緊力是實(shí)現(xiàn)動力可靠高效傳遞重要前提。多年的研究與實(shí)踐表明，當(dāng)金屬帶與帶輪之間存在一定的相對滑動時(shí)，其傳動效率最高。但當(dāng)金屬帶滑移時(shí)，金屬片與帶輪之間摩擦副的溫度會升高，增大系統(tǒng)零部件部件的熱負(fù)荷，加劇傳動部件及潤滑油的破壞。因此，在夾緊力控制中同時(shí)考慮摩擦副的溫度和滑移率是同時(shí)提高傳動效率和使用壽命的有效途徑。

針對無級變速器金屬帶夾緊力控制問題，專利文獻(xiàn)CN102414485B公開了一種帶式無級變速器的控制和方法，通過監(jiān)視實(shí)際副液壓中的振蕩分量與實(shí)際的變速器變速比中的振蕩分量之間的相位差來推算帶的打滑狀態(tài)，并基于推算結(jié)果對實(shí)際副液壓進(jìn)行控制，從而保持預(yù)定的帶打滑狀態(tài)。該裝置和方法沒有考慮在允許金屬帶與帶輪之間存在打滑后潤滑油溫度上升帶來的對潤滑油和系統(tǒng)零部件的破壞。專利文獻(xiàn)CN104919224A公開了一種無級變速器的控制裝置，通過傳感器檢測潤滑油用于潤滑之前的溫度以及用于潤滑之后的溫度，經(jīng)過ECU計(jì)算估計(jì)潤滑油潤滑時(shí)的溫度，同時(shí)監(jiān)測無級變速器的變速比， 基于此溫度和變速比來校正施加在金屬帶上的夾緊力。該裝置保護(hù)了金屬帶和帶輪以及潤滑油受到高溫破壞，但在對夾緊力進(jìn)行調(diào)整時(shí)，沒有對金屬帶的滑移率進(jìn)行檢測，不能保證金屬帶處于一個(gè)高效傳遞的滑移狀態(tài)下。對摩擦副溫度的檢測是通過進(jìn)油口和出油口的溫度進(jìn)行估算，精度不夠且存在延時(shí)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高且能夠提高金屬帶式無級變速器傳動效率和使用壽命的無級變速器金屬帶夾緊力控制裝置及控制方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種無級變速器金屬帶夾緊力控制裝置，包括金屬帶式無級變速器、液壓裝置及變速控制器；所述的金屬帶式無級變速器的主動帶輪和從動帶輪處分別設(shè)有一個(gè)溫度傳感器和一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器；所述的液壓裝置包括油箱、油泵、流量控制閥及壓力控制閥；所述的油泵的進(jìn)口與油箱連通，油泵的出口分別與流量控制閥及壓力控制閥的進(jìn)油口連通，流量控制閥的出油口通過管道連通至主動帶輪和從動帶輪之間，壓力控制閥的出油口與從動帶輪的液壓缸連接；所述的流量控制閥和壓力控制閥的回油口連回油箱，溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、位移傳感器、流量控制閥和壓力控制閥分別與變速控制器連接。

上述的無級變速器金屬帶夾緊力控制裝置中，還包括位移傳感器，所述的位移傳感器靠近金屬帶式無級變速器的主動帶輪可動盤設(shè)置。

上述的無級變速器金屬帶夾緊力控制裝置中，所述的流量控制閥和壓力控制閥的回油口與油箱連接的管道上設(shè)有濾清器。

上述的無級變速器金屬帶夾緊力控制裝置中，所述的溫度傳感器采用的是非接觸式溫度傳感器。

一種無級變速器金屬帶夾緊力的控制方法，包括如下步驟：

1）變速控制器通過主動帶輪和從動帶輪處的溫度傳感器分別監(jiān)測采集金屬帶側(cè)面與主動帶輪和從動帶輪脫離后的溫度；

2）變速控制器通過轉(zhuǎn)速傳感器分別測量主動帶輪和從動帶輪的轉(zhuǎn)速，通過位移傳感器測量主動輪可動盤的軸向位移，并計(jì)算滑移；

3）變速控制器通過采集得到的金屬帶側(cè)面的最高溫度和計(jì)算得到的滑移率，通過壓力控制閥對從動帶輪的液壓缸中壓力進(jìn)行控制。

上述的無級變速器金屬帶夾緊力控制方法中，步驟2）中，滑移率的計(jì)算公式為： V=（N-M）/N，式中：N為主動帶輪和從動帶輪的轉(zhuǎn)速比，M為變速比。

上述的無級變速器金屬帶夾緊力的控制方法中，步驟3）的具體操作步驟如下：

當(dāng)金屬帶的最高溫度大于等于潤滑油最大允許工作溫度，且金屬帶滑移率等于0時(shí),則逐步降低從動帶輪液壓缸的壓力至金屬帶開始發(fā)生滑移；

當(dāng)金屬帶的最高溫度大于等于潤滑油最大允許工作溫度，且金屬帶滑移率大于0且小于3%時(shí)，則逐步加大從動帶輪液壓缸的壓力；

當(dāng)金屬帶的最高溫度大于等于潤滑油最大允許工作溫度，且金屬帶滑移率大于等于3%時(shí)，則逐步加大從動帶輪液壓缸的壓力至金屬帶滑移率小于3%；

當(dāng)金屬帶最高溫度小于潤滑油最大允許工作溫度，且金屬帶滑移率等于0時(shí)，則逐步降低從動帶輪液壓缸的壓力直至金屬帶開始發(fā)生滑移；

當(dāng)金屬帶最高溫度小于潤滑油最大允許工作溫度，且金屬帶滑移率大于0，小于3%時(shí),則保持從動帶輪液壓缸的壓力不變；

當(dāng)金屬帶最高溫度小于潤滑油最大允許工作溫度，且金屬帶滑移率大于等于3%時(shí)，則逐步加大從動帶輪液壓缸的夾緊力，直至滑移率小于3%。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的無級變速器金屬帶夾緊力控制裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，本發(fā)明的無級變速器金屬帶夾緊力控制裝置設(shè)有溫度傳感器，能夠直接測量金屬帶側(cè)邊的溫度，相比于通過間接測量潤滑油的溫度來估算摩擦副的溫度，精度更高且不會延時(shí)； 本發(fā)明總體上降低了從動帶輪液壓缸的壓力，減小了系統(tǒng)壓力損失。本發(fā)明根據(jù)溫度和滑移率提供了變速器可能的6種工作狀態(tài)的控制方法，判斷準(zhǔn)則簡單，在遇到干擾時(shí)能夠迅速判斷并進(jìn)行夾緊力控制操作，抗干擾性強(qiáng)；在本發(fā)明的控制下，無級變速器能夠更長時(shí)間地工作在最高溫度小于潤滑油最大允許工作溫度,且金屬帶滑移率大于0，小于3%的狀態(tài)，提高了變速箱使用壽命，且提高了金屬帶的傳動效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的無級變速器金屬帶夾緊力控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的無級變速器金屬帶夾緊力的控制方法的流程圖。

圖中：1.發(fā)動機(jī)，2.聯(lián)軸器，3.液力變矩器，4.位移傳感器，5.主動帶輪，6.金屬帶，7.溫度傳感器，8.轉(zhuǎn)速傳感器，9.行星輪系，10.變速控制器，11.流量控制閥，12.壓力控制閥，13.油泵，14.油箱，15.濾清器，16.溫度傳感器，17.負(fù)載，18.齒輪組，19.從動帶輪，20.轉(zhuǎn)速傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明的無級變速器金屬帶夾緊力控制裝置，包括金屬帶式無級變速器、位移傳感器4、液壓裝置及變速控制器10。所述的金屬帶式無級變速器的主動帶輪5處設(shè)有一個(gè)溫度傳感器7和一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器8，從動帶輪19處也設(shè)有一個(gè)溫度傳感器16和一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器20，所述的溫度傳感器7和溫度傳感器16采用的是非接觸式溫度傳感器。所述的位移傳感器4靠近金屬帶式無級變速器的主動帶輪5的可動盤設(shè)置。

所述的液壓裝置包括油箱14、油泵13、流量控制閥11及壓力控制閥12；所述的油泵13的進(jìn)口與油箱14連通，油泵13的出口分別與流量控制閥11及壓力控制閥12的進(jìn)油口連通，流量控制閥11的出油口通過管道連通至主動帶輪5和從動帶輪19之間，對金屬帶6、主動帶輪5及從動帶輪19冷卻。壓力控制閥12的出油口與從動帶輪19的液壓缸連接，能控制液壓缸夾緊金屬帶。所述的流量控制閥11和壓力控制閥12的回油口連回油箱14，流量控制閥11和壓力控制閥12連回油箱14的管道上設(shè)有濾清器15。所述的溫度傳感器7、轉(zhuǎn)速傳感器8、溫度傳感器16、轉(zhuǎn)速傳感器18、位移傳感器4、流量控制閥11和壓力控制閥12分別與變速控制器10連接，變速控制器10能夠通過溫度傳感器7和溫度傳感器16采集金屬帶側(cè)面與帶輪脫離后的溫度；能夠通過轉(zhuǎn)速傳感器8和轉(zhuǎn)速傳感器18采集主動帶輪5和從動帶輪19的轉(zhuǎn)速信息；能夠控制流量控制閥11和壓力控制閥12的開度。

如圖2所示，本發(fā)明的無級變速器金屬帶夾緊力的控制方法，包括如下步驟：

1）變速控制器10通過主動帶輪5和從動帶輪19處的溫度傳感器7、16分別監(jiān)測采集金屬帶6側(cè)面與主動帶輪5和從動帶輪19脫離后的溫度。

2）變速控制器10通過轉(zhuǎn)速傳感器8和轉(zhuǎn)速傳感器18分別測量主動帶輪5和從動帶輪19的轉(zhuǎn)速，通過位移傳感器測量主動輪可動盤的軸向位移，并計(jì)算滑移率V=（N-M）/N，式中：N為主動帶輪5和從動帶輪19的轉(zhuǎn)速比，M為變速比。

3）變速控制器10通過采集得到的金屬帶6側(cè)面的最高溫度Tm和計(jì)算得到的滑移率V，通過壓力控制閥12對從動帶輪19的液壓缸中壓力進(jìn)行控制；其具體操作如下：

狀態(tài)1：當(dāng)金屬帶6的最高溫度Tm大于等于潤滑油最大允許工作溫度Th，且金屬帶滑移率等于0時(shí),則逐步降低從動帶輪液壓缸的壓力至金屬帶開始發(fā)生滑移。a1)、若在金屬帶發(fā)生滑移之前最大溫度Tm已降至潤滑油最大允許工作溫度Th以下，則轉(zhuǎn)至狀態(tài)4；a2)、若在金屬帶開始滑移瞬間，最大溫度Tm還是大于潤滑油最大允許工作溫度Th，則降低發(fā)動機(jī)輸出功率同時(shí)增加冷卻油量，實(shí)現(xiàn)對變速箱的保護(hù)。

狀態(tài)2：當(dāng)金屬帶6的最高溫度Tm大于等于潤滑油最大允許工作溫度Th，且金屬帶滑移率大于0且小于3%時(shí)，則逐步加大從動帶輪液壓缸的壓力。b1)、若金屬帶在停止滑移前Tm降低至Th以下，則轉(zhuǎn)至狀態(tài)5；b2)、若金屬帶停止滑移的瞬間，Tm還是大于Th,則降低發(fā)動機(jī)輸出功率同時(shí)增加冷卻油流量，實(shí)現(xiàn)對變速箱的保護(hù)。

狀態(tài)3：當(dāng)金屬帶6的最高溫度Tm大于等于潤滑油最大允許工作溫度Th，且金屬帶滑移率大于等于3%時(shí)，則逐步加大從動帶輪液壓缸的壓力至金屬帶滑移率小于3%。c1)、若Tm小于Th,則轉(zhuǎn)至狀態(tài)5；c2)、若Tm大于等于Th，則轉(zhuǎn)至狀態(tài)2。

狀態(tài)4：當(dāng)金屬帶6的最高溫度Tm小于潤滑油最大允許工作溫度Th，且金屬帶滑移率等于0時(shí)，則逐步降低從動帶輪液壓缸的壓力直至金屬帶開始發(fā)生滑移。d1)、若開始滑移了Tm小于Th，則轉(zhuǎn)至狀態(tài)5；d2)、若開始滑移了且Tm大于等于Th，則轉(zhuǎn)至狀態(tài)2。

狀態(tài)5：當(dāng)金屬帶6的最高溫度Tm小于潤滑油最大允許工作溫度Th，且金屬帶滑移率大于0，小于3%時(shí),則保持從動帶輪液壓缸的壓力不變。

狀態(tài)6：當(dāng)金屬帶6的最高溫度Tm小于潤滑油最大允許工作溫度Th，且金屬帶滑移率大于等于3%時(shí)，則逐步加大從動帶輪液壓缸的夾緊力，直至滑移率小于3%。e1)、若滑移率V小于3%時(shí)，最大溫度Tm大于Th,轉(zhuǎn)至狀態(tài)2；e2)、若滑移率V小于3%時(shí)，最大溫度Tm小于Th,轉(zhuǎn)至狀態(tài)5。