專利名稱：無級變速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可廣泛用于工業(yè)機(jī)構(gòu)和車輛等各種工業(yè)領(lǐng)域的無級變速裝置。
采用液壓泵馬達(dá)的無級變速裝置，是所謂液壓傳動裝置(HST)的用途之一，這是人們所熟知的。然而，該變速裝置雖然無級變速性能良好，但效率不一定高，速度范圍也不能滿足要求。所以，開發(fā)了這樣一種液壓機(jī)械式無級變速裝置(HMT)，即液壓傳動裝置和差動齒輪機(jī)構(gòu)并用，兩者聯(lián)合進(jìn)行動力傳輸，既能使上述液壓傳動裝置發(fā)揮其無級變速作用，又能使齒輪傳動機(jī)構(gòu)發(fā)揮其高效率性。
也就是說，該無級變速裝置是這樣構(gòu)成的，通過向相反方面轉(zhuǎn)換下列4個(gè)機(jī)構(gòu)，即可選擇低速方式或高速方式1.具有第1、第2、第3輸出入端，構(gòu)成兩種傳動系統(tǒng)(一是通過第一輸出入端和第2輸出入端之間的低速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)；二是通過第1輸出入端和第3輸出入端之間的高速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng))的差動機(jī)構(gòu)，2.將一側(cè)的液壓泵馬達(dá)的輸出入軸連接到該差動機(jī)構(gòu)的第2輸出入端上，同時(shí)將另一側(cè)的液壓泵馬達(dá)的輸出入軸連接到上述第3輸出入端上，利用這兩個(gè)泵馬達(dá)來構(gòu)成變速液壓式傳動系統(tǒng)的液壓傳動機(jī)構(gòu)，3.使上述低速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)的傳動端與設(shè)置在輸入側(cè)或輸出側(cè)的公用旋轉(zhuǎn)零件相接合和分離的低速側(cè)離合器，4.使上述高速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)的傳動端與上述公用旋轉(zhuǎn)零件相接合和分離的高速側(cè)離合器。
并且，通過這樣的無級變速裝置將發(fā)動機(jī)的動力傳遞給車輪而使之行駛的車輛，通常無論是選用上述低速方式還是高速方式，均可控制該無級變速裝置的速度比(輸出轉(zhuǎn)速/輸入轉(zhuǎn)速)，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(SpeedEngine，以下，有時(shí)簡稱“SH”)能隨時(shí)保持最佳數(shù)值(即SpeedDesired，以下有時(shí)簡稱“SD”)，此最佳數(shù)值即與和加速器連動的發(fā)動機(jī)燃料操縱端的燃料供應(yīng)量相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。
但是，一般來說，這樣的無級變速裝置，在用輸出轉(zhuǎn)速/輸入轉(zhuǎn)速來表示的速度比，小于中間設(shè)定速度比(即上述兩個(gè)傳動端的速度相等)的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)，選擇出僅連接上述低速側(cè)離合器的低速方式，當(dāng)上述速度比增大，達(dá)到上述中間速度比時(shí)，連接高速側(cè)離合器，同時(shí)釋放低速側(cè)離合器，轉(zhuǎn)移到高速方式。并且，當(dāng)從高速方式向低速方式轉(zhuǎn)移時(shí)，進(jìn)行相反的動作。
然而，和機(jī)械式傳動系統(tǒng)相比，如果傳動效率較低的液壓式傳動系統(tǒng)要在整個(gè)高速行駛區(qū)域內(nèi)常時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，則很難進(jìn)一步提高無級變速裝置的總效率。
作為解決這一難題的方法，現(xiàn)提出了所謂設(shè)定最高鎖緊狀態(tài)的方案，即在高速行駛區(qū)域內(nèi)使液壓式傳動系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，僅用高速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)來傳遞動力。
但是，采用這種方案時(shí)，高速方式情況下的速度比一旦超過最大設(shè)定速度比，液壓式傳動系統(tǒng)就停止運(yùn)轉(zhuǎn);而速度比一旦低于最大設(shè)定速度比，則液壓式傳動系統(tǒng)就開始運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)加速器(油門)在最大設(shè)定速度比附近所進(jìn)行調(diào)整或者車輛行駛阻力(輸出端所承受的負(fù)荷)的變化，以上述設(shè)定速度比為界限，液壓式傳動系統(tǒng)時(shí)而進(jìn)入最高鎖緊狀態(tài)，時(shí)而脫離最高鎖緊狀態(tài)，其結(jié)果，液壓式傳動系統(tǒng)頻繁地反復(fù)起動和停止，為鎖緊液壓式傳動系統(tǒng)而采用的離合器等機(jī)構(gòu)，壽命受到很大影響。
再者，采用這種方案時(shí)，由于液壓式傳動系統(tǒng)的回路之間幾乎隨時(shí)都產(chǎn)生差壓，所以，構(gòu)成該液壓式傳動系統(tǒng)的液壓泵馬達(dá)及其附屬設(shè)備，其耐久性很難提高。
本發(fā)明的目的正是為了解決上述問題。
本發(fā)明為了達(dá)到上述目的，采用了下列結(jié)構(gòu)。
也就是說，本發(fā)明的無級變速裝置，具有以下機(jī)構(gòu)在輸出入端之間并列地形成低速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)和高速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)的差動機(jī)構(gòu);成對的液壓泵馬達(dá)的各個(gè)輸出入軸分別連接在上述各機(jī)械式傳動系統(tǒng)的中間，利用這兩種液壓泵馬達(dá)來構(gòu)成變速液壓傳動系統(tǒng)的液壓傳動機(jī)構(gòu);使上述低速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)的傳動端與設(shè)置在輸入側(cè)或輸出側(cè)的公用轉(zhuǎn)動零件相接合和分離的低速側(cè)離合器，使上述高速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)的傳動端與上述公用轉(zhuǎn)動零件相結(jié)合和分離的高速側(cè)離合器;在用輸出轉(zhuǎn)速/輸入轉(zhuǎn)速來表示的速度比，小于上述低速側(cè)離合器和高速側(cè)離合器之轉(zhuǎn)速差為零的中間設(shè)定速度比的、運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)，可以選擇僅連接低速側(cè)離合器的低速方式(狀態(tài));在上述速度比大于上述中間設(shè)定速度比的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)，可以選擇僅連接上述高速側(cè)離合器的高速方式，其特征在于在這種無級變速裝置內(nèi)還設(shè)置了以下機(jī)構(gòu)在上述速度比按上述高速方式接近于低速側(cè)液壓泵馬達(dá)基本停止的最大設(shè)定速度比，并達(dá)到一定程度以上時(shí)，對上述液壓泵馬達(dá)的排量進(jìn)行控制，進(jìn)入最大設(shè)定速度比的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的進(jìn)入機(jī)構(gòu);動力分配停止機(jī)構(gòu)，它配置有在該運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下能強(qiáng)制地鎖緊低速側(cè)液壓泵馬達(dá)輸出入軸的制動機(jī)構(gòu);在此狀態(tài)下控制液壓泵馬達(dá)的排量，使上述液壓式傳動系統(tǒng)回路間的壓差為零的、排量補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。
再者，可以采用帶式制動器、棘輪式的單向離合器或同步嚙合式的離合器，作為動力分配停止機(jī)構(gòu)的制動機(jī)構(gòu)。并且，動力分配停止機(jī)構(gòu)除了配備制動機(jī)構(gòu)外，也可以配備以機(jī)械方式將高速側(cè)液壓泵馬達(dá)從機(jī)械式傳動系統(tǒng)中分離出來的分離機(jī)構(gòu)，或者配備使高速側(cè)液壓泵馬達(dá)的空轉(zhuǎn)扭矩?fù)p耗減小的扭矩?fù)p耗控制機(jī)構(gòu)。
在以高速方式運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，當(dāng)速度比接近使低速側(cè)液壓泵馬達(dá)基本停止的最大設(shè)定速度比的規(guī)定值以上時(shí)，液壓泵馬達(dá)的排量受到控制，從而強(qiáng)制進(jìn)入最大設(shè)定速度比的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。并且，在此狀態(tài)下低速側(cè)液壓泵馬達(dá)的輸出入軸被強(qiáng)制鎖緊，同時(shí)，液壓式傳動系統(tǒng)的回路間差壓為零，即輸出入軸處于最高鎖緊狀態(tài)。因此，輸入的全部動力均通過高速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)進(jìn)行輸出，同時(shí)，沿著使動力源的實(shí)際轉(zhuǎn)速(SE)向目標(biāo)轉(zhuǎn)速(SD)靠攏的方向逐漸變換變速比，這樣一種通常的無級變速控制被中斷。并且，在被置于這種最高鎖緊狀態(tài)下的期間內(nèi)，例如，原動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速之間所產(chǎn)生的偏差來超過規(guī)定的幅度時(shí)，可以不向通常的無級變速控制轉(zhuǎn)移，而使液壓傳動系統(tǒng)保持鎖緊狀態(tài)，這樣可以保持較大的偏差幅度。所以，高速方式和最高鎖緊方式不會頻繁地轉(zhuǎn)換，鎖緊液壓泵馬達(dá)輸出入軸所用的離合器等機(jī)件，其轉(zhuǎn)換頻度可以大幅度減小。
而在被置于該最高鎖緊狀態(tài)下的期間內(nèi)，不進(jìn)行通常的變速控制，而進(jìn)行使高低兩回路間的差壓基本上為零的控制。因此，液壓泵馬達(dá)內(nèi)的漏泄損耗和隨壓力而變化的扭矩?fù)p耗將減小。
其結(jié)果，無級變速裝置的傳動效率提高，同時(shí)上述液壓泵馬達(dá)大體上完全從負(fù)荷中解脫出來。當(dāng)接近最大設(shè)定速度比時(shí)可以這樣控制使液壓泵馬達(dá)的排量連結(jié)變化，進(jìn)入最大設(shè)定速度比的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，把基本上停止了的液壓泵馬達(dá)鎖緊。此后的差壓控制也是通過連續(xù)變化排量來進(jìn)行的。因此，運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不會突然變化，可以防止對車輛乘坐人員帶來不舒適的沖擊。
在這種最高鎖緊狀態(tài)下，由于不能實(shí)現(xiàn)把發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速降低到目標(biāo)轉(zhuǎn)速的最佳控制，所以發(fā)動機(jī)的效率有可能稍為降低。但在上述方式下，由于提高了無級變速器的效率，并且其提高量超過了發(fā)動機(jī)效率的降低量，所以系統(tǒng)整體的效率得到了提高。
再者，制動機(jī)構(gòu)若采用帶式制動器或棘輪式單向離合器，則可以用最少的結(jié)構(gòu)零件把低速側(cè)液壓泵馬達(dá)的輸出入軸妥善地鎖緊。如果制動機(jī)構(gòu)采用同步嚙合離合器，那么，即使對排量的控制精度不高，也能使上述低速側(cè)液壓泵馬達(dá)的輸出入軸妥善鎖緊。
除了這種制動機(jī)構(gòu)外，如果再設(shè)置上述分離機(jī)構(gòu)和扭矩?fù)p耗控制機(jī)構(gòu)，那么，最高鎖緊時(shí)在高速側(cè)液壓泵馬達(dá)部分可能產(chǎn)生的空轉(zhuǎn)摩擦所造成的扭矩?fù)p耗也能減小或消除，效率可進(jìn)一步提高。
以下參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例加以說明。
涉及本發(fā)明的無級變速裝置，如

圖1中的簡圖所示，它具有以下4個(gè)機(jī)構(gòu)①差動機(jī)構(gòu)4此機(jī)構(gòu)具有第1、第2、第3輸出入端，它是由通過其第1輸出入端1和第2輸出入端2之間的低速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)a和通過第1輸出入端1和第3輸出入端3之間的高速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)b二者并列形成，②液壓傳動機(jī)構(gòu)12，該機(jī)構(gòu)通過齒輪5、6把一側(cè)的液壓泵馬達(dá)7的輸出入軸7a連接到差動機(jī)構(gòu)4的第2輸出入端2上，同時(shí)通過齒輪9、11把另一側(cè)的液壓泵馬達(dá)8的輸出入軸8a連接到上述第3輸出入端3上，以利用這兩個(gè)泵馬達(dá)7、8來構(gòu)成變速的液故醬低矨、B，③低速側(cè)離合器14，該離合器使上述低速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)a的傳動端與做為公用旋轉(zhuǎn)零件的中心輪轂13相接合和分離，④高速側(cè)離合器15，該離合器使上述高速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)b的傳動端與上述中心輪轂13相接合和分離。并且，通過齒輪16、17把中心輪轂13連接到輸出軸(輸出端)18上。
差動機(jī)構(gòu)4是行星齒輪式的，均等地設(shè)置在園周方向上的多個(gè)行星齒輪21的內(nèi)側(cè)設(shè)置了太陽齒輪22，同時(shí)，其外側(cè)與內(nèi)齒輪23相嚙合。并且，以支承上述各行星齒輪21的齒輪座圈24的中心為上述第1輸出入端1，在該輸出入端1上設(shè)置了與動力源19相連接的輸入軸(輸入端)25。把上述太陽齒輪22的支承軸22a的端頭作為上述第2輸出入端2，把上述齒輪5固定在該輸出入端2上。再把上述內(nèi)齒輪23的輪轂23a的端頭作為上述第3輸出入端3，把上述齒輪9設(shè)置在該輸出入端3上。
上述低速側(cè)的機(jī)械式傳動系統(tǒng)a由上述行星齒輪21、太陽齒輪22、齒輪5、齒輪6、下述前進(jìn)用離合器26、齒輪28和齒輪29構(gòu)成，最后的齒輪29的輪轂部29a具有該機(jī)械傳動系統(tǒng)a的傳動端作用。另一方面，高速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)b由上述行星齒輪21和內(nèi)齒輪23構(gòu)成。上述內(nèi)齒輪23的輪轂部23a具有該機(jī)械式傳動系統(tǒng)b的傳動端作用。
再者，上述液壓傳動機(jī)構(gòu)12通過與通常的液壓傳動裝置相同的液壓回路31，把變量液壓泵馬達(dá)7和變量液壓泵馬達(dá)8串聯(lián)在一起，通過齒輪6、5把上述液壓泵馬達(dá)7的輸出入軸7a連接到上述太陽齒輪22的支承軸22a上，同時(shí)，通過齒輪11、9把上述液壓泵馬達(dá)8的輸出入軸8a連接到上述內(nèi)齒輪23上。而32是連接在上述液壓回路31上的輔助泵。
在上述差動機(jī)構(gòu)4的第2輸出入端2和上述另一液壓泵馬達(dá)7之間設(shè)置了輸出方向轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)33。輸出方向轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)33通過前進(jìn)用離合器26把齒輪6連接到另一個(gè)液壓泵馬達(dá)7的輸出入軸7a上，同時(shí)，把鎖緊離合器35設(shè)置在上述齒輪6和緊固零件34之間。前進(jìn)用離合器26僅僅在使車輛后退時(shí)才被分離，在向前行駛時(shí)該離合器總是處于接合狀態(tài)。因?yàn)殒i緊離合器35兼有兩種功能;即在后退時(shí)把差動機(jī)構(gòu)4的第2輸出入端2鎖緊的功能，和在最高鎖緊狀態(tài)下把以極低速度運(yùn)轉(zhuǎn)的另一臺液壓泵馬達(dá)7的輸出入軸7a硬性鎖緊的功能，即制動機(jī)構(gòu)的功能，所以其結(jié)構(gòu)能使上述輸出入軸7a與緊固零件34相結(jié)合和彼此脫開。也就是說，由于該鎖緊離合器35能利用傳動裝置46使安裝在緊固零件34上的棘爪37與棘輪36相結(jié)合，因而在向前行駛的低速方式下，對齒輪6的旋轉(zhuǎn)不加制動，在進(jìn)入下述最高鎖緊方式時(shí)和后退時(shí)，禁止齒輪6一側(cè)的旋轉(zhuǎn)，對差動機(jī)構(gòu)4的第2輸出入端2的旋轉(zhuǎn)加以制動。而且，在該實(shí)施例中把此鎖緊離合器35作為制動機(jī)構(gòu)，構(gòu)成了動力分配停止機(jī)構(gòu)50。上述各離合器14、15、26，可以采用濕式或干式的多片離合器，也可以采用所謂同步嚙合離合器。并且這些離合器14、15、26，可通過傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行斷續(xù)操作。再者，這些傳動機(jī)構(gòu)41、42、43、46以及為變更上述液壓泵馬達(dá)7的排量而采用的傳動機(jī)構(gòu)44、45，均由計(jì)算機(jī)51進(jìn)行控制。該計(jì)算機(jī)51還擔(dān)負(fù)與本發(fā)明有關(guān)的引入機(jī)構(gòu)和排量校正機(jī)構(gòu)的功能。
計(jì)算機(jī)51是由通常的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的，該系統(tǒng)中配備了中央運(yùn)算處理裝置52、各種存儲器53和接口54。而且，下列信號分別輸入到該接口54內(nèi)①信號P，它來自為檢測輸出轉(zhuǎn)速用的轉(zhuǎn)速檢測器55，②信號q，它來自為檢測輸入轉(zhuǎn)速用的轉(zhuǎn)速檢測器56，③信號r，它來自設(shè)置在液壓回路31的回路部分31a(當(dāng)選擇低速方式時(shí)回路為高壓)上的壓力檢測器57，④信號S，它來自設(shè)置在回路部分31b(當(dāng)選擇高速方式時(shí)回路為高壓)上的壓力檢測器58，⑤信號t，其大小與加速器(該加速器用于控制動力源發(fā)動機(jī)19的輸出轉(zhuǎn)速)操作量成比例。并且，從該接口54輸出下列信號①信號U，它用于驅(qū)動低速側(cè)離合器14的傳動機(jī)構(gòu)41，②信號V，它用于驅(qū)動高速側(cè)離合器15的傳動機(jī)構(gòu)42，③信號W，它用于驅(qū)動前進(jìn)離合器26的傳動機(jī)構(gòu)43，④信號x、y，它用于驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)44，45，二傳動機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)液壓泵馬達(dá)7、8的排量，⑤信號z，它用于驅(qū)動鎖緊離合器35的傳動機(jī)構(gòu)46。
在該計(jì)算機(jī)51的存儲器53內(nèi)，以圖2(b)所示的狀態(tài)存儲了對低速方式和高速方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換控制用的程序和實(shí)施本發(fā)明所用的程序(圖3表示其概念)。
下面對車輛前進(jìn)時(shí)(前進(jìn)離合器26已被接合的狀態(tài))無級變速裝置的動作加以說明。
首先，在以輸出轉(zhuǎn)速/輸入轉(zhuǎn)速來表示的速度比e小于中間設(shè)定速度比em的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)，選擇出連接低速側(cè)離合器14，釋放高速側(cè)離合器15的低速方式。
具體來說，根據(jù)由轉(zhuǎn)速檢測器55檢測出的輸出轉(zhuǎn)速和由轉(zhuǎn)速檢測器56所檢測出的輸入轉(zhuǎn)速，依次計(jì)算上述速度比e。中間設(shè)定速度比em對應(yīng)于上述低速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)a的傳動端與高速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)b的傳動端二者的速度相等時(shí)的速度比e(參見圖2a的M點(diǎn))。并且，在該低速方式下，借助從上述差動機(jī)構(gòu)4的第1輸出入端1和第2輸出入端2之間通過的低速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)a，把輸入側(cè)和輸出側(cè)直接連結(jié)起來，從發(fā)動機(jī)19輸入的一部分動力通過該機(jī)械式傳動系統(tǒng)a，直接傳送到輸出軸18上。
這時(shí)，上述一側(cè)的液壓泵馬達(dá)7作為馬達(dá)使用，上述另一側(cè)的液壓泵馬達(dá)8作為泵使用。也就是說，上述差動機(jī)構(gòu)4的第3輸出入端3的轉(zhuǎn)矩，通過在上述兩種泵馬達(dá)7和8之間形成的液壓傳動系統(tǒng)A，傳遞到上述輸出軸18上。并且，在該低速方式條件下，如圖2(b)所示，使上述另一液壓泵馬達(dá)8的排量增加(參見圖中實(shí)線F)，在其排量達(dá)到最大值之后，使另一臺液壓泵馬達(dá)7的排量逐漸減小(參見圖中虛線G)，其結(jié)果，上述輸出軸18相對于輸入軸225的旋轉(zhuǎn)速度逐漸增大。再者，圖2中的雙點(diǎn)劃線H表示采用完全無漏泄損耗的理想液壓泵馬達(dá)時(shí)的理論值。所以，在采用現(xiàn)實(shí)的液壓泵馬達(dá)7、8進(jìn)行控制時(shí)，沿著相對于該理論值(二點(diǎn)劃線H)來說有一定偏差的特性曲線(實(shí)線F和虛線G)，進(jìn)行其排量的控制。也就是說，上述液壓泵馬達(dá)7、8，作為泵使用時(shí)，必須采取比理論值稍大的排量值;作為馬達(dá)使用時(shí)，必須采取比理論值稍小的排量值。于是，當(dāng)方式轉(zhuǎn)換時(shí)必須對漏泄所造成的上述偏差加以補(bǔ)償，利用低速側(cè)液壓泵馬達(dá)7進(jìn)行這種偏差補(bǔ)償。
上述液壓泵馬達(dá)7、8的排量控制方法是，把動作指令信號輸出到傳動機(jī)構(gòu)44、45，使對應(yīng)于加速器換作量的目標(biāo)轉(zhuǎn)速(SD)和轉(zhuǎn)速檢測器56所檢測出的發(fā)動機(jī)19的實(shí)際轉(zhuǎn)速(SE)相等。再者，上述目標(biāo)轉(zhuǎn)速(SD)要對應(yīng)于例如能適應(yīng)各加速器操作量的、燃料費(fèi)最低的動力源19的轉(zhuǎn)速，預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)確定后制成圖表存儲在存儲器53內(nèi)。所以，各運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的目標(biāo)轉(zhuǎn)速(SD)根據(jù)依次輸入的加速器操作量來選定。在這種低速方式下，當(dāng)速度比達(dá)到中間設(shè)定速度比em，低速側(cè)離合器14和高速側(cè)離合器15的轉(zhuǎn)速相等(圖2a的M點(diǎn))時(shí)，連接高速側(cè)離合器15，而后釋放低速側(cè)離合器14，轉(zhuǎn)移到高速方式。
在該高速方式下，形成這樣一種通過上述差動機(jī)構(gòu)4的第1輸出入端1和第3輸出入端3之間的機(jī)械式傳動系統(tǒng)b，輸入的一部分動力通過該機(jī)械式傳動系統(tǒng)b，直接傳遞到輸出軸18上。這時(shí)一臺液壓泵馬達(dá)7作為泵使用，另一臺液壓泵馬達(dá)8作為馬達(dá)使用。也就是說，上述差動機(jī)構(gòu)4的第2輸出入端2的轉(zhuǎn)矩，通過在上述液壓泵馬達(dá)7和另一臺液壓泵馬達(dá)8之間形成的液壓傳動系統(tǒng)B，傳遞到上述輸出軸18上。并且，在該高速方式下，如圖2所示，使上述液壓泵馬達(dá)7的排量逐漸增大(參見圖中虛線G)，在其排量達(dá)到最大值之后使另一臺液壓泵馬達(dá)8的排量逐漸減小(參見圖中實(shí)線F)，其結(jié)果，上述輸出軸18相對于上述輸入軸25的轉(zhuǎn)速逐漸增大。
再者，這時(shí)的液壓泵馬達(dá)7、8的排量控制，也是把動作指令信號輸出到轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)44、45上，使對應(yīng)于加速器操作量的目標(biāo)轉(zhuǎn)速(SD)和轉(zhuǎn)速檢測器56所檢測出的發(fā)動機(jī)19的實(shí)際轉(zhuǎn)速(SE)相等。
在這種高速方式(參見圖3中的第61步)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速比接近最大設(shè)定速度比eT達(dá)一定程度時(shí)，即超過設(shè)定值eT1時(shí)授參見圖3中的第62步)，通過控制液壓泵馬達(dá)8的排量，硬性進(jìn)入最高鎖緊方式(圖3中的第63步)，把轉(zhuǎn)速比固定在最大設(shè)定速度比eT上。也就是說，當(dāng)進(jìn)入該最高鎖緊方式時(shí)，對另一臺液壓泵馬達(dá)8的排量進(jìn)行控制，一旦達(dá)到零以下時(shí)，只要以極低速度工作的液壓泵馬達(dá)7進(jìn)行微小的反轉(zhuǎn)就把該液壓泵馬達(dá)7的輸出入軸7a鎖緊。而液壓泵馬達(dá)7之所以稍許反轉(zhuǎn)后再鎖緊，是為了讓棘爪37能順利地與連接在輸出入軸7a上的單向超越離合器的棘輪36相結(jié)合。之后，立即對上述液壓泵馬達(dá)8的排量進(jìn)行控制，將液壓傳動系統(tǒng)A、B的回路間差壓，即兩個(gè)回路部分31a、31b之間的差壓調(diào)整到零，定為最高鎖緊方式(圖3中的第64步)。然后，這一控制能驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)45，使設(shè)置在液壓傳動機(jī)構(gòu)12的兩個(gè)回路部分31a和31b上的壓力檢測器57、58的檢測值相等。
并且，在這一最高鎖緊方式下，當(dāng)根據(jù)加速器操作量確定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速(SD)和由轉(zhuǎn)速檢測器56檢測出的發(fā)動機(jī)19的實(shí)際轉(zhuǎn)速(SE)的差(SD-SE)超過一定范圍a時(shí)(圖3中的第65步)，則釋放鎖緊離合器35，脫離最高鎖緊方式(圖3中的第66步)，恢復(fù)到高速絞健Ｔ僬擼僥勘曜伲⊿D)和實(shí)際轉(zhuǎn)速(SE)之差超過一定的范圍a，是指操作人員要求加速，使加速器操作量增大(這時(shí)SD上升)，以及盡管操作人員使加速器操作量大體保持一定，但由于輸出端負(fù)荷增大，使SE下降。在這種情況下，由于減小對發(fā)動機(jī)19本身的負(fù)荷是最好的辦法，所以，解除液壓傳動機(jī)構(gòu)B的鎖緊狀態(tài)，轉(zhuǎn)移到高速方式。
再者，高速方式和低速方式的轉(zhuǎn)換控制，可根據(jù)上述速度比、低速側(cè)離合器14和高速側(cè)離合器15的速度差以及目標(biāo)轉(zhuǎn)速(SD)和發(fā)動機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速(SE)的差，適當(dāng)進(jìn)行。
這樣以來，相對于輸入轉(zhuǎn)速來說輸出轉(zhuǎn)速提高，在其接近極限的高速區(qū)域內(nèi)，上述通常的無級變速控制被中斷，強(qiáng)制進(jìn)入僅僅靠高速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)b來傳遞動力的最高鎖緊方式。并且，一旦設(shè)定為最高鎖緊方式，只要目標(biāo)轉(zhuǎn)速(SD)與發(fā)動機(jī)19的實(shí)際轉(zhuǎn)速(SE)的偏差不超過一定幅度a，就不會恢復(fù)到高速方式。因此，即使在設(shè)定速度比eT1附近較長時(shí)間使用，也能防止鎖緊離合器35頻繁地轉(zhuǎn)換，并且容易延長離合器35以及使離合器35動作的傳動機(jī)構(gòu)46等機(jī)件的壽命。
在最高鎖緊方式下，不僅把液壓泵馬達(dá)7的輸出入軸7a鎖緊，使其動作能切實(shí)停止，而且，能控制另一液壓泵馬達(dá)8的排量，使回路部分31a、31b之間的差壓基本上達(dá)到零。于是，把高速側(cè)液壓式傳動系統(tǒng)B的傳動比率調(diào)整到零，僅僅依靠高速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)b來傳遞動力。因此，如果能確保把液壓式傳動系統(tǒng)B(其傳動效率低于機(jī)械式傳動)的動力傳遞比率調(diào)整到零的這種運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，則可以提高系統(tǒng)效率(參見圖2C)，也就是說，如上所述，在使液壓泵馬達(dá)7完全停止運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，如對另一液壓泵馬達(dá)8進(jìn)行控制，使回路間差壓為零，那么，工作流體的發(fā)熱和噪聲的產(chǎn)生可以大大減少。同時(shí)，液壓泵馬達(dá)7、8內(nèi)部的漏泄損耗減小，隨壓力而變化的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗也將減小。因而，使液壓傳動系統(tǒng)A、B中的能量損耗減小，無級變速裝置的傳動效率大大提高。所以，即使發(fā)動機(jī)19的實(shí)際轉(zhuǎn)速(SE)和目標(biāo)轉(zhuǎn)速(SD)稍有差異，也可以提高系統(tǒng)整體的效率，達(dá)到節(jié)約燃料費(fèi)用的目的。這樣，液壓傳機(jī)系統(tǒng)A、B的回路間差壓調(diào)整到零的機(jī)會如果增加，那么，液壓泵馬達(dá)7、8及其附屬設(shè)備的耐久性也將提高。
再者，在圖2的a、b、c中，N點(diǎn)表示速度比e達(dá)到了設(shè)定值eT1時(shí)的狀態(tài)，O點(diǎn)表示進(jìn)入速度比e為最大設(shè)定速度比eT的狀態(tài)時(shí)的那點(diǎn)，P表示把低速側(cè)液壓泵馬達(dá)的輸出入軸7a鎖緊后的差壓達(dá)到零的階段，Q點(diǎn)表示再次使高速側(cè)泵馬達(dá)的分離機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)矩?fù)p耗控制機(jī)構(gòu)(圖中未示出)工作的狀態(tài)。
以上敘述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，但上述差動機(jī)構(gòu)不限于行星齒輪式，也可以是錐齒輪式的。
并且，動力分配停止機(jī)構(gòu)的制動機(jī)構(gòu)，不僅僅限于上述爪形離合器，例如，也可以采用帶式制動器的或同步嚙合離合器。也就是說，當(dāng)采用帶式制動器時(shí)，在低速側(cè)液壓泵馬達(dá)的輸出入軸一側(cè)安裝制動鼓。同時(shí)，在該制動鼓上纏繞由固定端支承的制動帶，用傳動機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)制動帶的松緊程度，即可施加適當(dāng)?shù)闹苿恿?。?dāng)采用同步嚙合離合器時(shí)，可在低速側(cè)液壓泵馬達(dá)的輸出入軸一側(cè)，設(shè)置具有園錐離合器面部的爪形齒輪。同時(shí)，在外園上配置了具有花鍵部分的固定輪轂，使軸芯與其爪形齒輪相一致。在上述爪形齒輪的園錐離合器面部外嵌同步器鎖止環(huán)，同時(shí)，在上述輪轂的花鍵部位裝配一個(gè)在中心軸方向上可以滑動的套管。并且，把上述輪轂側(cè)所支承的同步鍵以轉(zhuǎn)動配合方式安裝到同步器鎖止環(huán)上的溝槽內(nèi)，使其發(fā)揮同步作用，要使上述套管能與上述爪形齒輪相嚙合。
這樣，在單向超越離合器不采用棘輪方式的情況下，當(dāng)一側(cè)的液壓泵馬達(dá)被鎖緊時(shí)另一側(cè)的液壓泵馬達(dá)的排量，也可以不必控制到使前一臺液壓泵馬達(dá)反轉(zhuǎn)的程度。
再者，對動力分配停止機(jī)構(gòu)并不限定只能采用上述制動機(jī)構(gòu)，此外，也可以配備能把高速側(cè)液壓泵馬達(dá)從機(jī)械式傳動系統(tǒng)中分離出來的分離機(jī)構(gòu)。該分離機(jī)構(gòu)可以采用濕式或干式的多片離合器，或者采用符合上述要求的同步嚙合離合器。
另外，動力分配停止機(jī)構(gòu)除具有制動機(jī)構(gòu)外，也可以配備能減小高速側(cè)液壓泵馬達(dá)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩?fù)p耗的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗控制機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)矩?fù)p耗控制機(jī)構(gòu)，示于以前申請的特許昭61-160578號專利中，其結(jié)構(gòu)包括以下組成部分①作為高壓側(cè)液壓泵馬達(dá)8，在內(nèi)園上形成錐形面的機(jī)殼、②其軸心與該機(jī)殼的軸心相平行，端部外園上形勺睹嫻氖嘀幔塾敫檬嘀嵬庠白睹孀雜尚浜?、和枢轴尹S鳶滄霸諫鮮齷瞧奈恢蒙系鈉淄?，④以出入灵活的方g接肫祝ㄒ苑派渥瓷柚迷諂淄采系鈉祝┫嗯浜系畝喔齷釗?，⑤灾冸甚r齷侵嶁耐牡那榭魷攏庠壩牖塹納鮮鱟睹嫦嗥唇櫻讜壩肷鮮齦骰釗ù由鮮銎淄餐懷隼吹幕釗┫嗥唇擁吶ぞ鼗貳２捎玫墓ぷ髟硎牽門ぞ鼗酚肷鮮銎淄餐叫?，随t骰釗鬧芷諦猿鋈攵鰨梢苑⒒穎玫淖饔沒蚵澩鎰饔謾Ｓ謔牽靡貉貢寐澩 使樞軸滑動，通過改變上述汽缸筒的偏心量，即可調(diào)整其排量。并且，在液壓泵馬達(dá)8上設(shè)置了上述扭矩?fù)p耗控制機(jī)構(gòu)。該扭矩?fù)p耗控制機(jī)構(gòu)配置了上述扭矩環(huán)，使其能相對于機(jī)殼軸心方向進(jìn)行位移。同時(shí)，在該扭矩環(huán)的端頭及與其相對設(shè)置的外殼內(nèi)側(cè)之間設(shè)置壓力袋，該壓力袋連接到上述控制壓引入口。并且，在上述最高鎖緊方式下把控制壓供給到控制壓引入口。于是當(dāng)向該壓力引入口供應(yīng)控制壓力時(shí)，上述扭矩環(huán)就在軸心方向上產(chǎn)生位移，離開機(jī)殼，摩擦阻力降低，液壓泵馬達(dá)8的空轉(zhuǎn)扭矩?fù)p耗減小。扭矩?fù)p耗控制機(jī)構(gòu)也可以采用這樣一種結(jié)構(gòu)，例如在以前申請的特愿昭61-160577號專利所披露的，在基本結(jié)構(gòu)與上述內(nèi)容相同的液壓泵馬達(dá)中，當(dāng)供應(yīng)控制壓力時(shí)，汽缸筒離開樞軸上浮，使空轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦阻力減小。
如果采用這種備有分離機(jī)構(gòu)和扭矩?fù)p耗控制機(jī)構(gòu)的動力分配停止機(jī)構(gòu)，那么，高速側(cè)液壓泵馬達(dá)空轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的動力損耗也可以消除或減小，因而能進(jìn)一步提高效率。
再者，液壓傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)也并非僅限于上述實(shí)施例一種，還可以采用各種形式，例如把液壓泵馬達(dá)制成固定容量型的。
在上述實(shí)施例中，對于在輸入側(cè)配置了差動齒輪機(jī)構(gòu)的輸入分配方式進(jìn)行了說明，但這些說明對于輸出分配方式也同樣適用。
如上所述，本發(fā)明在接近最大設(shè)定速度比的情況下強(qiáng)制進(jìn)入最大設(shè)定速度比的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，把一側(cè)的液壓泵馬達(dá)鎖緊。同時(shí)把液壓式傳動系統(tǒng)的回路間差壓大致上調(diào)整到零，由于僅僅依靠高速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)來傳遞動力，所以可大大提高系統(tǒng)整體的效率。并且，在此情況下還可以獲得這樣的效果，即在最高鎖緊方式下，由于液壓泵馬達(dá)處于無負(fù)荷狀態(tài)，所以，該液壓泵馬達(dá)及其附屬設(shè)備的耐用性得以提高。
附圖的簡單說明附圖表示本發(fā)明的實(shí)施例，圖1是系統(tǒng)說明圖，圖2(a)、(b)、(c)是說明液壓泵馬達(dá)控制狀態(tài)的說明圖，圖3是表示控制內(nèi)容概要的流程圖。
4……差動機(jī)構(gòu)7.……一側(cè)的液壓泵馬達(dá)8.……另一側(cè)的液壓泵馬達(dá)12……液壓傳動機(jī)構(gòu)
13……公用旋轉(zhuǎn)零件14……低速用離合器15……高速用離合器35……制動機(jī)構(gòu)(鎖緊離合器)50……動力分配停止機(jī)構(gòu)51……引入機(jī)構(gòu)、排量補(bǔ)償機(jī)構(gòu)(計(jì)算機(jī))a、b……機(jī)械式傳動系統(tǒng)A、B……液壓式傳動系統(tǒng)
權(quán)利要求
1.一種無級變速裝置，它具有以下部件在輸出入端之間并列地形成低速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)和高速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)的差動機(jī)構(gòu)；成對的液壓泵馬達(dá)的各個(gè)輸出入軸分別連接在上述各機(jī)械式傳動系統(tǒng)的中間，利用這兩種液壓泵馬達(dá)來構(gòu)成變速的液壓式傳動系統(tǒng)的、液壓傳動機(jī)構(gòu)；使上述低速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)的傳動端與設(shè)置在輸入側(cè)或輸出側(cè)的公用旋轉(zhuǎn)零件相接合和分離的低速側(cè)離合器；使上述高速側(cè)機(jī)械式傳動系統(tǒng)的傳動端與上述公用旋轉(zhuǎn)零件相接合和分離的高速側(cè)離合器；其運(yùn)轉(zhuǎn)方式是這樣選擇的，即在用輸出轉(zhuǎn)速/輸入轉(zhuǎn)速來表示的速度比小于上述低速側(cè)離合器和高速側(cè)離合器之轉(zhuǎn)速差為零的中間設(shè)定速度比的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)，可選擇儀連接低速側(cè)離合器的低速方式，在上述速度比大于上述中間設(shè)定速度比的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)，可以選擇僅連接上述高速側(cè)離合器的高速方式；其特征在于在上述無級變速裝置內(nèi)，還設(shè)置了以下機(jī)構(gòu)進(jìn)入機(jī)構(gòu)、它能在上述速度比按上述高速方式接近于使低速側(cè)液壓泵馬達(dá)基本停止的最大設(shè)定速度比并達(dá)到一定程度以上時(shí)，對上述液壓泵馬達(dá)的排量進(jìn)行控制，使進(jìn)入量大設(shè)定速度比的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；動力分配停止機(jī)構(gòu)它具有在該運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下能強(qiáng)制鎖張低速側(cè)液壓泵馬達(dá)輸出入軸的制動機(jī)構(gòu)；排量補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，它能在此運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下控制液壓泵馬達(dá)的排量，使上述液壓式傳動系統(tǒng)回路間的壓差為零。
2.按照權(quán)利要求1所說的無級變速裝置，其特征在于所說的制動機(jī)構(gòu)是帶式制動器。
3.按照權(quán)利要求1所說的無級變速裝置，其特征在于所說的制動機(jī)構(gòu)具有棘輪和棘爪該棘爪與上述棘輪相嚙合，限制棘輪按一定方向旋轉(zhuǎn)。
4.按照權(quán)利要求1所說的無級變速裝置，其特征在于所說的制動機(jī)構(gòu)是同步嚙合離合器。
5.按照權(quán)利要求1～4所說的無級變速裝置，其特征在于所說的動力分配停止機(jī)構(gòu)除具有上述制動機(jī)構(gòu)外，還備有用機(jī)械方法把高速側(cè)液壓泵馬達(dá)從機(jī)械式傳動系統(tǒng)中分離出來的分離機(jī)構(gòu)。
6.按照權(quán)利要求1～4所說的無級變速裝置，其特征在于所說的動力分配停止機(jī)構(gòu)除備有上述制動機(jī)構(gòu)外還備有使高速液壓泵馬達(dá)空轉(zhuǎn)扭矩?fù)p耗減小的扭矩?fù)p耗控制機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明無級變速裝置，它具有低速側(cè)高速側(cè)機(jī)械傳動系統(tǒng)的差動機(jī)構(gòu)；液壓傳動機(jī)構(gòu)；低速側(cè)高速側(cè)離合器；其特征在于還設(shè)置了對上述液壓泵馬達(dá)的排量進(jìn)行控制的進(jìn)入機(jī)構(gòu)，使進(jìn)入量大設(shè)定速度比的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，動力分配停止機(jī)構(gòu)它具有在該運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下能強(qiáng)制鎖張低速側(cè)液壓泵馬達(dá)輸出入軸的制動機(jī)構(gòu)；排量補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。它能在此運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下控制液壓泵馬達(dá)的排量，使上述液壓式傳動系統(tǒng)回路間的壓差為零。
文檔編號F16H47/04GK1031126SQ8810469
公開日1989年2月15日 申請日期1988年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月31日
發(fā)明者喜多康雄, 中小路義彥 申請人:株式會社島津制作所