CN113874636A - 包含无级变速器的传动系的打滑控制方法和装置中的离合器温度管理 - Google Patents

Abstract

本文说明了一种包含无级变速器的传动系的打滑控制方法和装置中的离合器温度管理。所述传动系包括被控制成在高于可用扭矩的扭矩试图通过时打滑的离合器。使用来自离合器的温度数据确定可用扭矩。因此，所述离合器防止原动机失速。

Description

包含无级变速器的传动系的打滑控制方法和装置中的离合器 温度管理

技术领域

本公开总体涉及包含无级变速器(CVT)的传动系。更具体地说，本公开涉及一种这样的传动系的打滑控制方法和装置中的离合器温度管理。

背景技术

在许多种类的车辆中，CVT因其能够连续改变原动机的输出与车辆的车轮或其它旋转部件之间的速比而非常令人感兴趣。

但是，一些车辆应用通常需要在原动机与车轮之间有所谓的变矩器，以a)防止原动机在车轮被驱动但被阻止旋转时失速，以及b)在变矩器打滑时增加扭矩。这些应用通常不是无级变速器的理想选择，因为CVT的优点因变矩器的使用而减弱。

因此，需要提供一种方法和装置，该方法和装置在车轮被部分地或完全阻止旋转时防止原动机失速并增大扭矩，同时管理存在于该装置中的离合器的温度。

附图说明

在附图中：

图1是一个示例性实施例的包含CVT和打滑控制装置的传动系的框图；

图2是控制离合器打滑的方法的框图；以及

图3是示出原动机的扭矩与转速的关系以及允许通过离合器的扭矩与转速的关系的曲线图。

具体实施方式

本发明的一个总体目的是提供一种包含CVT的改良型传动系。更具体地说，一个目的是提供一种在包含CVT的传动系中使用的打滑控制方法和装置中的离合器温度管理，以降低原动机失速的危险。

根据一个示例性实施例，提供了一种用于控制传动系的打滑的方法，该传动系包括具有输出轴的原动机；具有连接至原动机的输出轴的输入端以及输出端的变速器；具有连接至变速器的输出端的输入端以及输出端的离合器，该离合器在其输入端和输出端之间具有可控的打滑水平；以及用于获得离合器温度数据的装置；所述打滑控制方法包括：使用离合器温度数据确定原动机的可用扭矩；并且控制离合器以允许可用扭矩通过，并且若离合器的输入端与输出端之间的扭矩大于可用扭矩则使离合器打滑。

根据另一个方面，提供了一种传动系，其包括：具有输出轴的原动机；具有与原动机的输出轴相关联的输入端以及输出端的变速器；具有与CVT的输出端相关联的输入端以及输出端的离合器；用于确定离合器的温度的装置；控制在离合器中发生打滑之前允许通过离合器的扭矩的水平的离合器打滑控制器；以及与原动机速度传感器、离合器温度确定装置和离合器打滑控制器相关联的主控制器；该主控制器配置成使用离合器温度数据确定原动机的可用扭矩，并设置离合器打滑控制器，使得在高于可用扭矩的扭矩试图通过离合器时离合器打滑。

当在权利要求和/或说明书中与术语“包括”结合使用时，词语“一”或“一个”可表示“一个”，但也符合“一个或多个”、“至少一个”和“一个或多个”的含义。类似地，词语“另一个”可表示至少一个或更多个。

在本说明书和权利要求中所用的词语“包括”(以及“包括”一词的任何形式)、“具有”(以及“具有”一词的任何形式)或“包含”(以及“包含”一词的任何形式)都是涵盖性或开放性的，并不排除其它未列出的元素或过程步骤。

“连接”和“联接”的表述应在本文和所附权利要求中宽泛地理解为包括机械部分或部件之间的任何协作或被动的关联。例如，这些部分可通过直接连接或者使用它们之间的其它部分间接连接而组装在一起。连接也可以是远程的，例如使用磁场等。

术语“大约”用于指示用于确定数值的装置或方法的固有误差变化的数值。

应注意，“原动机”的表述在本文和所附权利要求中应解读为内燃发动机(ICE)、涡轮发动机或任何其它机械动力产生元件或组件。

应注意，代表无级变速器的术语“CVT”在本文中用于描述任何类型的CVT，包括环形CVT、双腔全环形CVT、半环形CVT、单腔环形CVT、静液压CVT、可变直径滑轮CVT、磁性CVT、棘轮式CVT和锥形CVT。

应注意，当在CVT的背景下使用时，“超速传动”的表述在本文和所附权利要求中应解读为CVT的速比使得CVT输出速度高于CVT输入速度的状况。因此，(输出速度与输入速度的)CVT速比高于1:1。

应注意，当在CVT的背景下使用时，“减速传动”的表述在本文和所附权利要求中应解读为CVT的速比使得CVT输出速度低于CVT输入速度的状况。因此，(输出速度与输入速度的)CVT速比低于1:1。

还应注意，在离合器技术的背景下，当在本文和所附权利要求中使用时，“固定盘”的表述可被视为构成离合器驱动构件的任何元件或元件组。类似地，在离合器技术的背景下，当在本文和所附权利要求中使用时，“可移动盘”的表述可被视为构成离合器从动构件的任何元件或元件组。

应注意，“非公路用车”的表述在本文和所附权利要求中应解读为专门设计用于非公路使用的任何类型的车辆，包括施工车辆和农用车辆。

通过阅读下文中参照附图以示例方式给出的示例性实施例的非限定性说明，所述的包含无级变速器的传动系的打滑控制方法和装置中的离合器温度管理的其它目的、优点和特征将变得更加明显。

附图中的图1示出了传动系10，其包括内燃发动机(ICE)12形式的原动机、CVT 14、包含温度传感器16’的离合器16、以及可选的同步器18。可选的同步器18的输出端连接至负载20，例如非公路用车的车轮。当然，如果设计中没有可选的同步器18，那么离合器16的输出端会直接连接至负载20。

第一轴22将ICE 12的输出端与CVT 14的输入端相互连接；第一轴22的速度是通过第一速度传感器24测量的。第二轴26将CVT 14的输出端与离合器16的输入端相互连接；第二轴26的速度是通过第二速度传感器28测量的。第三轴30将离合器16的输出端与可选的同步器18的输入端相互连接；第三轴30的速度是通过第三速度传感器32测量的。最后，第四轴34将可选的同步器18的输出端与负载20互相连接。

当然，如上所述，本领域技术人员应理解，如果没有同步器18，那么轴34不会存在，并且轴30会将离合器16的输出端与负载20相互连接。

传统上，ICE 12与用户油门控制装置36(例如加速踏板(未示出))相关联。

传动系10包括速比控制器38，该速比控制器38配置成根据用户通过用户速比控制装置40提供的速比或者根据主控制器42提供的速比设定CVT14的速比，这将在下文中说明。从前面的说明应理解，由主控制器42提供的速比优先于用户速比控制装置40。因此，主控制器42可接管并控制CVT14的速比。

或者，可从传动系10省略用户速比控制装置40，这样控制器42会根据向其提供的各种数据(例如ICE 12的输出轴的速度)控制CVT的速比。

离合器控制器44配置成从主控制器42获得可用扭矩值，并控制离合器16，使得在试图通过的扭矩大于该可用扭矩时离合器16打滑。换句话说，在离合器16的输入端与输出端之间的扭矩大于可用扭矩时，离合器16被控制成打滑。

相信本领域技术人员能毫无问题地制造出适合于在离合器16中所用的技术的离合器控制器。

来自第一速度传感器24和第二速度传感器28的速度数据被提供给主控制器42，从而控制器42可实时确定CVT的实际速比。此外，第二速度传感器28和第三速度传感器32的速度数据被提供给打滑量化器46，该打滑量化器46可实时确定离合器16是否发生打滑以及打滑水平，并将该数据提供给主控制器42。

温度传感器16’向主控制器42提供离合器温度数据。

如附图所示，同步器18及其与主控制器42的连接是可选的，并且是示意性地示出的。该同步器18代表一种允许在离合器16与负载之间有不同的传动比的传统多速装置。由于这种同步器的构造和操作被认为是本领域技术人员已知的，因此在此不再对其进一步说明。

请转到附图中的图2，现在将说明包含无级变速器的传动系的打滑控制方法100。

方法100的第一步102包括确定来自原动机的有效扭矩。参考图1，ICE 12形式的原动机具有取决于其输出轴的转速的有效扭矩表。该表内置在ICE中并可提供给控制器42，并且是已知的并存储在控制器42中，或者由传动系制造商构建并存储在控制器42中。由于控制器42具有来自第一速度传感器24的速度数据，因此它可实时查找有效扭矩。

附图中的图3示出了特定ICE的有效扭矩与转速的关系。本领域技术人员应理解，不同的ICE具有相对于转速的不同有效扭矩。

在步骤104中，控制器42根据瞬时有效扭矩确定可用扭矩。可用扭矩通常低于有效扭矩，并提供一定的安全裕度以防止ICE 12失速。可用扭矩可随着由温度传感器16’提供给控制器42的离合器温度数据而变化。实际上，离合器温度的升高主要是由离合器的部分打滑引起的，例如在大于可用扭矩的扭矩试图通过离合器16时。因此，如果离合器的温度达到预定阈值，那么控制器42可配置成提高离合器中的压力以防止打滑；降低离合器中的压力以减少摩擦，从而减少温度升高；完全脱开离合器；修改CVT的传动比；改变ICE 12的转速；或者改变离合器中的冷却液流速。

作为一个非限制性例子，控制器42可配置成在离合器达到第一温度阈值时降低离合器中的压力，从而减少摩擦，因此在温度升高并且达到第二个更高的阈值时，离合器会完全脱开。当然，本领域技术人员可根据特定传动系的具体要求配置控制器42。

图3也示出了可用扭矩与转速的关系的一个非限制性例子。应注意，在低转速下，可用扭矩不跟随有效扭矩。其原因将在下文解释。

应注意，图3所示的可用扭矩是ICE 12的输出端的可用扭矩。在ICE的下游使用CVT14允许CVT 14改变该可用扭矩。实际上，扭矩是按CVT速比的一个函数增大的。因此，控制器利用其对CVT 14的瞬时速比的了解来确定离合器16的输入端的可用扭矩，并且在后续步骤中使用该值。换句话说，控制器42将图3的可用扭矩图作为CVT速比的一个函数来调节。

此外，图3的双箭头208示出了控制器可根据离合器温度数据调节允许通过离合器16的可用扭矩。本领域技术人员应理解，用户油门控制和CVT速比也调节可用扭矩。

应注意，可用扭矩值例如可存储在主控制器42中提供的查找表中。因此，控制器42可根据ICE 12的输出速度快速确定可用扭矩。

回到图2，在步骤106中，控制器42将瞬时可用扭矩提供给离合器控制器44，该离合器控制器44控制离合器16，使得若大于可用扭矩的扭矩试图通过离合器16则离合器16打滑。因此，若施加阻止载荷(例如通过阻止非公路用车的车轮转动)，则车轮要求的并且因此试图通过离合器16的扭矩会急剧增大，并迅速超过可用扭矩。在发生这种情况时，离合器16会打滑，以防止ICE失速并保护传动系的各个部件，包括CVT 14。实际上，如本领域技术人员所熟知的，若在ICE运转时阻止ICE的输出轴旋转，则ICE会失速。因此，离合器16在超过可用扭矩水平时的打滑确保ICE的输出轴不被阻止旋转。

方法100可就此终止。因此，会循环回到步骤102，并重复上述步骤。

但是，由于传动系10包含能够固有地修改速比并因此修改离合器16的输入端的有效扭矩的CVT，因此可向方法100增加补充步骤以改善传动系10的可用性。

步骤108包括确定离合器16的打滑水平。这是由打滑量化器46完成的，并且打滑水平数据被提供给主控制器42。

若离合器打滑不为零，则控制器42在步骤110中跳转到步骤112。换句话说，若存在打滑，则执行步骤112。

在步骤112中，控制器42接管速比控制器38并控制CVT 14的速比。控制器42配置成使得CVT的速比与离合器16的打滑成比例地降低。实际上，由于可用扭矩随着CVT速比的降低而增大，因此离合器16的打滑设定点被控制器42自动修改，并且打滑可稳定、减少和/或停止。

控制传动系10的一种可能方式是控制离合器打滑，以使其稳定。这是通过逐渐改变CVT速比直到离合器打滑保持基本恒定来实现的。

步骤112循环回到步骤102。

若在步骤110中未检测到打滑，则执行步骤114。在此步骤中，若控制器42按照如在上文中相对于步骤112所述的方式控制CVT速比，则CVT速比的控制会逐渐返回给用户，因为可用扭矩足以驱动负载20。这是逐渐进行的，以防止驾驶行为的突然变化，而这种突然变化对于用户的驾驶感受是有害的。

在这些情况下，可由用户控制传动系的性能。此步骤返回到步骤102，以循环执行方法100。

回到图3，可用扭矩图的这个非限制性例子可分成三个区域。低转速区202、中等转速区204和高转速区206。

在低转速区202中，可用扭矩被设定成明显低于有效扭矩。因此，在这些速度下，离合器16的打滑会更明显。

在中等转速区204中，可用扭矩随着转速线性增大，但是仍然显著低于来自原动机的有效扭矩，这主要是为了防止ICE失速。因此，若较小的阻止载荷阻止车轮旋转，则转速的增大(当在区域204中时)可能导致车轮旋转。已经发现这给操作者带来了更好的驾驶感受。当然，中等转速区域的线性函数不是必需的，也可使用其它函数。

最后，在高转速区206中，可用扭矩按一定的安全裕度跟随有效扭矩。

作为传动系10的一个应用实例，现在简要说明装载式拖拉机的操作。这种拖拉机往往不得不推着障碍物前进，例如在其铲斗装满时。在这种情况下，必须防止ICE失速。通过提供如本文所提出的传动系，可通过离合器的有选择性的打滑来防止ICE失速，并且通过控制CVT速比来增大提供给车轮的扭矩。除了根据车辆的期望速度驱动节气门控制装置之外，所有这些都无需操作者的特殊干预。

当然，操作者可使用离合器踏板或其它用户控制装置手动地脱开离合器16。

本领域技术人员很容易理解，主控制器42可集成速比控制器38、离合器控制器44和/或打滑量化器46。

本领域技术人员应理解，虽然温度传感器16’与离合器16集成在一起以向主控制器42提供温度数据，但是也可使用其它技术来获得或估计离合器16的温度。作为一个非限制性例子，可测量离合器中使用的油的温度。或者，由于已知在离合器16打滑时离合器温度会升高，并且因离合器打滑量化器46向控制器42提供数据而知道离合器何时打滑以及这种打滑的水平，因此，由于打滑量化器46的存在，控制器42可使用离合器打滑数据来估计离合器温度。

当然，本领域技术人员能理解，限制离合器16中的温度可增加离合器的使用寿命，并使传动系更稳健。

应理解，所述包含无级变速器的传动系的打滑控制方法和装置中的离合器温度管理在其应用中不限于附图所示和上文所述的结构和部件的细节。所述包含无级变速器的传动系的打滑控制方法和装置中的离合器温度管理可有其它实施例，并且可按多种方式实施。还应理解，本文中所用的措词或术语仅用于说明目的，不构成任何限制。因此，虽然在上文中通过示例性实施例说明了包含无级变速器的传动系的打滑控制方法和装置中的离合器温度管理，但是在不脱离其精神、范围和实质的情况下，可对其进行修改。

Claims (13)

1.一种用于控制传动系的打滑的方法，该传动系包括具有输出轴的原动机；具有连接至原动机的输出轴的输入端以及输出端的变速器；具有连接至变速器的输出端的输入端以及输出端的离合器，该离合器在其输入端与输出端之间具有可控的打滑水平；以及用于获得离合器温度数据的装置；所述打滑控制方法包括：

使用离合器温度数据确定原动机的可用扭矩；并且

控制离合器以允许可用扭矩通过，并且若离合器的输入端与输出端之间的扭矩大于可用扭矩则使离合器打滑。

2.如权利要求1所述的打滑控制方法，其中所述变速器是无级变速器。

3.如权利要求1和2中任一项所述的打滑控制方法，其中所述离合器温度数据是经由温度传感器获得的。

4.如权利要求1和2中任一项所述的打滑控制方法，其中所述传动系还包括用于确定离合器打滑数据的装置，其中所述离合器温度数据是使用离合器打滑数据估计的。

5.如权利要求1至4中任一项所述的打滑控制方法，其中所述可用扭矩确定包括根据原动机的输出轴的瞬时速度确定原动机的有效扭矩，并计算在原动机的瞬时速度下的可用扭矩。

6.如权利要求1至5中任一项所述的打滑控制方法，还包括将所述传动系集成到非公路用车上。

7.一种传动系，包括：

具有输出轴的原动机；

具有与原动机的输出轴相关联的输入端以及输出端的变速器；

具有与变速器的输出端相关联的输入端以及输出端的离合器；

用于确定离合器的温度的装置；

控制在离合器中发生打滑之前允许通过离合器的扭矩的水平的离合器打滑控制器；以及

与原动机速度传感器、离合器温度确定装置和离合器打滑控制器相关联的主控制器；该主控制器配置成使用离合器温度数据确定原动机的可用扭矩，并设置离合器打滑控制器，使得在高于可用扭矩的扭矩试图通过离合器时离合器打滑。

8.如权利要求7所述的传动系，其中所述变速器是无级变速器。

9.如权利要求7和8中任一项所述的传动系，其中所述离合器温度确定装置包括安装在离合器附近并与主控制器相关联以向其提供离合器温度数据的温度传感器。

10.如权利要求7和8中任一项所述的传动系，还包括用于检测与主控制器相关联的离合器打滑以向其提供离合器打滑数据的装置，其中所述离合器温度是由主控制器使用离合器打滑数据确定的。

11.如权利要求7和8中任一项所述的传动系，其中所述离合器温度确定装置包括测量离合器中使用的油的温度的温度传感器。

12.如权利要求8至11中任一项所述的传动系，还包括用于检测离合器中的打滑的装置和设置无级变速器的输出/输入比的速比控制器；其中在检测到打滑时，该速比控制器减小无级变速器的速比。

13.如权利要求7至12中任一项所述的传动系，其中所述传动系集成在非公路用车中。

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